面向留学生的大学计算机基础教学探索与改革

李炳超 李俊生 张艺凡

摘要：针对大学计算机基础课程的教学模式不适合留学生培养的现状，该文分析了留学生群体学习能力的优缺点，以探索计算机奥秘为主线将计算机基础知识进行串联来激发留学生的学习兴趣，培养留学生对计算机系统的深度理解;在课程中添加中国计算机元素，增强留学生对中国的认同感，坚定留学生来中国求学的信心;采用课堂测试、翻转课堂、课堂讨论并构建在线资源平台来建立多元教学形式，加强对留学生的过程考核。将上述改革应用于中国民航大学留学生的教学实践，取得了良好的教学效果。

关键词：大学计算机基础;留学生;教学改革

中图分类号：G642.0   文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）21-0139-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

随着我国国际地位的不断攀升和国际化程度的不断提高以及《留学中国计划》的实施，来华留学生规模持续扩大[1]。国际学生人数已成为高等教育国际化程度的重要指标之一[2]，来华留学工作也已成为传播中国文化、构造国际友好关系的重要途径[3]。并且，“一带一路”倡议的提出为学生来华留学提供了良好的契机，同时也对我国留学生的培养提出了更高的要求[4]。大学计算机基础作为一门公共基础课，是非计算机专业学生学习和认识计算机基本概念、原理，掌握计算机基本技能及应用的重要途径[5]。

2教学现状总结：问题与优势共存

中国民航大学的留学生主要来自东南亚、中亚、南亚、西亚以及非洲等“一带一路”沿线的发展中国家，分为工商管理和通信工程两个专业，近两年每届共50人左右。大学计算机基础作为留学生的必修课，采用英文授课，共计36课时。

在大学计算机基础的教学过程中主要存在以下问题：（1）知识点分散，缺少主线。大学计算机基础涉及的内容较广，缺少主线将计算机的各部分内容串联起来，难以激发留学生对计算机的认知兴趣。（2）行为习惯偏向自由化。留学生在课堂上比较自由散漫，纪律性较差，迟到现象严重，课堂上有问题喜欢群体交流，容易影响老师授课节奏。（4）在线教学资源匮乏。留学生的中文水平薄弱，大多数人的中文基础为零，而目前MOOC上面的大学计算机基础课程全部为中文课程，从而无法实施MOOC背景下的先修课模式[6]或系统型混合式教学[7]。

另一方面，留学生也具有不同于中国学生的一些特点，具体如下：（1）敢于回答问题。乐于参与课堂互动，对老师提的问题愿意也敢于积极主动回答，不会因为害怕答错而逃避问题。（2）更加注重成绩。因留学生群体的多项工作、活动需要以成绩作为评定标准，所以留学生以成绩驱动的学习能力较强，对和成绩挂钩的活动会非常重视。（3）表现欲望较强。留学生大都性格比较外向，喜欢展现自己，善于交流，具有较强的自信心，心态不易紧张。

针对上述面向留学生的大学计算機基础课程存在的问题，结合留学生自身的特点，采取以下措施对大学计算机基础进行探索与改革。首先，对大学计算机基础的教学内容进行包装，以探索计算机奥秘为主线，将数据、硬件、软件以及网络进行串联，激发留学生的学习兴趣，培养留学生对计算机系统知识的理解;其次，在课程中引入中国在计算机相关领域取得的突出成就，以此来提高留学生对中国以及对来中国留学的认可度，坚定在中国求学的信心，感受中国魅力，传播中国声音。最后，采用课堂测试、翻转课堂和课堂讨论相结合的方式对教学方法进行改革，提高留学生的学习主动性，并借助中国民航大学智慧学习空间搭建线上学习平台，提供线上学习资源，为后续面向留学生的SPOC课程建设奠定基础。

3 知识故事串联：计算机基础知识的系统化教学

本文将计算机基础课程内容进行梳理并将其分成四部分，如图1所示，并在教学过程中将各部分分散的知识系统化、抽象的知识形象化，最终使留学生形成一个计算机系统的概念。第一部分为计算机数据类知识，包括数制系统及其相互转换、不同数据类型在计算机中的存储方式以及数据运算。第二部分为计算机硬件，融合第一部分内容，主要介绍冯诺依曼体系结构以及指令集架构相关概念。第三部分为计算机软件，融合第二部分内容，主要内容为操作系统相关知识。前三部分的学习能够带领学生从数据、硬件、软件三个方面逐步探索计算机更层级的奥秘，使学生系统地掌握一个简单的计算机是如何工作的。第四部分为计算机网络，以多台计算机为背景，介绍TCP/IP模型架构。

第一部分教学内容的核心目标，是使留学生从数学层面理解数据在计算机中的存储方式和运算。此时涉及的运算步骤是由人控制的，如何将人为控制升级为自动执行？该问题在第二部分得以解决。通过第二部分的学习，将运算从数学层面移植到硬件层面，掌握硬件如何控制上述数学运算一步一步运行，从而加深对冯诺依曼体系结构的理解。以计算c=a+b为例，假设a和b分别对应存储器中地址为addr_a和addr_b的存储单元并且其值已设定完毕。第一步，CPU中的控制器通过LOAD指令将a的值从addr_a中通过总线传送到CPU内的寄存器Ra中。第二步，CPU中的控制器通过LOAD指令将b的值从addr_b中通过总线传送到CPU内的寄存器Rb中。第三步，执行加法指令将Ra和Rb两个寄存器中的数据发送到运算器中执行加法操作，并将a+b的结果从运算器中通过总线保存到寄存器Rc中。第四步，控制器调用STORE指令将Rc中的值写到存储器中地址为addr_c的存储单元。然后以此为基础，思考如何通过键盘输入数据并将结果保存到输出设备。为了进一步说明Cache的作用，可假设a和b位于同一数据块内。当第一条LOAD指令将a从存储器搬运到寄存器Ra中时，此时Cache发生缺失，于是将a所在的整个数据块全部搬运到Cache中。控制器在执行第二条LOAD指令旨在将b从存储器搬运到Rb中时，由于b所在的数据块已经在执行第一条指令时从存储器转移到Cache中，所以此时数据可直接从Cache中获取。通过以上案例，可使学生对计算机的各个主要硬件部件有更加深刻的认识，如CPU内部的运算器、控制器、寄存器，以及CPU外部的内存、Cache、输入/输出设备等，从而对计算机有一个系统化的认识。在第三部分，操作系统开始介入到程序的执行，此部分在第二部分的基础上，使用两个程序来详细说明操作系统如何通过内存管理、进程调度来控制程序在硬件上的运行，进而使学生对一个包含数据、硬件和操作系统的简单但是完整的计算机系统有一个系统化的认识。

第四部分主要介绍TCP/IP模型，本文基于案例采用自下向上的方法，从网络规模发展的角度介绍TCP/IP模型中的各层及其作用。（1）最初只有两台计算机需要进行通信，此时将两台计算机进行直连即可，为物理层连接;（2）多台计算机之间通过集线器构成局域网进行互联，此时的网络结构为星型网络，并且信息以广播的形式传播，此时仍为物理层;（3）多台计算机通过交换机构成局域网络进行互联，引入物理地址的概念，此时工作在数据链路层;（4）两个局域网通过路由器互联，此时引入IP地址、子网掩码以及默认网关的概念，此时工作在网络层;（5）信息达到目的计算机之后，还需要知道是哪个进程需要使用该数据，此时引入端口号的概念，工作在传输层;（6）应用程序接收信息，此时工作在应用层。通过这种自下向上的方法，以网络发展为主线，使学生能够更好地理解各层的作用和关系。各层确定好之后，再以自上向下的方法，以实际的应用为例（访问中国民航大学主页），从应用层出发，介绍如何访问域名系统以及数据是如何通过传输层、网络层、数据链路层以及物理层进行打包和传输的。通过上述两种方法，将计算机网络中抽象的知识形象化，从而使学生能够系统地理解计算机网络的工作原理。

4 深挖思政元素：通过计算机感知中国

留学生来自不同国家，具有不同文化背景和思维方式[8]，对中国的认知也存在较大的差异。尤其是近两年，由于疫情原因，多数留学生并不能来到中国学习，缺少进一步体验中国的机会。本课程通过观看纪录片与教师讲解相结合的方式，为留学生介绍中国在相关计算机领域取得的突出成就，展现中国的飞速发展，感受中国魅力。例如在人工智能领域中，图像识别技术在各个场景中的应用，对中国社会治安起到的重要作用，移动支付对生活方式的改变，超级计算机在中国的发展，以及大数据在中國疫情防控中起到的重要作用等。该部分的学习不仅可以使留学生认识到更多的计算机前沿知识，更重要的是使留学生更加深入地认识中国，增强对中国的认同感和对来中国留学的认可度，坚定来中国求学的信心，让学生感受到中国力量和中国温度，传播中国声音[9][10]。

5 多元教学形式：教学方法改革与实施

针对留学生自身的特点，制定适合留学生的教学方法。本文对大学计算机基础的考核方式进行改革，利用留学生特别注重成绩的特征，在平时成绩的管理中增加课堂测试、翻转课堂，并将平时成绩的比重增加到50%（课堂小测试15%，作业10%，翻转课堂25%）。另外，在课堂上增加开放话题讨论来发挥留学生敢于回答问题的优势。

5.1课堂测试

课下通过钉钉在线布置一道或若干道小测试，测试内容可以放在课堂开始，用于回顾上节课的讲课内容，也可以放在课堂中间，对本次课讲授的内容进行巩固练习，题目难度应较简单。根据课程进度，适时在线发布小测试，使学生在设定的时间内提交。首先，课堂小测试可以使学生更加重视课堂，提高课堂出勤率;其次，老师可以根据测试结果迅速掌握学生的知识掌握情况。最后，题目难度较低，可以使大多数学生在练习过程中获得成就感，提高留学生的学习热情。

5.2 翻转课堂

利用留学生喜欢展现自己的特点以及不喜欢传统说教式教学方式的问题，采用翻转课堂来发挥留学生学习的积极性。翻转课堂采用分组形式，每组限定4～6人，组员自由组合。老师根据课程进度设计翻转课堂话题，话题内容主要为介绍性知识。例如，在第七章操作系统中设置两个话题供学生自由选择：操作系统发展史，操作系统类型。第十章设置三个话题：云计算，大数据，物联网。相比中国学生，留学生对翻转课堂的态度更加积极，表现更为多样。每组在对所选题目进行讲授时，组内每个成员都会进行讲解。由于全球疫情原因，翻转课堂采用线上的方式进行。来自全球多个国家并且从未谋面的学生自由组队，克服部分学生家里没有电脑的困难。在讲授时，每组一名学生共享屏幕PPT并控制翻页，与其他学生的讲授形成了很好的衔接，说明课下进行了大量的练习。翻转课堂增加了留学生之间在学习上的交流，锻炼了学生的信息检索和总结的能力。

5.3 课堂讨论

相比于中国学生的相对内敛，留学生性格比较活跃，敢于回答问题并且不怕说错，尤其是来自南亚和西亚的学生。利用留学生的这个特征，在课堂上进行开放话题讨论，使学生发散思维。所设置的话题如表1所示。课堂讨论不仅调动了学生学习的积极性，还能够使留学生对计算机相关概念有更深刻的理解。

5.4 在线资源学习平台建设

利用中国民航大学的网络智慧学习空间，正在为留学生构建SPOC在线学习平台。目前，已录制线上全英文视频供后续留学生年级线上观看。此外，该平台还能够布置线上作业和习题，汇总知识点，提供在线答疑及互动，统计学生学习情况。该平台的建设能够为留学生提供课下自主学习资源，解决在线学习资源匮乏的问题，使留学生在课下能够方便地进行学习，逐步养成课下学习的习惯。同时，也便于老师对留学生的学习情况进行更深入的了解。

6 改革初具成效：考核结果统计与分析

近两年受全球疫情影响，留学生的课程均采取线上授课方式。对近两年的出勤率和成绩进行了分析比较，结果分别如图2和图3所示。

图2展示的出勤情况为14次统计数据，可以看出2021年的出勤率明显高于2020年的出勤率，两年的平均出勤率分别为89%和75%。出勤率的提高是由多方面的因素造成的，一方面2020年大学计算机基础的上课时间均为北京时间上午，这对于中亚、西亚和非洲国家的学生造成了极大不便，而2021年的上课时间均为北京时间下午，该时间几乎对班里所有国家的学生都比较适合;另一方面，本学期增加的课堂小测验也对学生的出勤起到了一定的督促作用。

图3统计了近两年的期末考试各个分数段的人数比例以及平均分。可以看出，2021年的卷面不及格比例得到了明显的下降，仅为4.6%，并且[90-100]的高分段比例从2020年的37.8%提高到了53.5%，平均分则从79提高到了85，与图1所示的出勤率呈现正相关。两次期末考试的题型一样，2021年期末考试的难度甚至更大一些。由此可见，通过教学内容和教学方式的改进，学生对知识的掌握和理解有了提高。

7 结语

中国经济和实力的飞速发展将会吸引越来越多来自世界各国的学生来中国留学，而大学计算机基础作为一门计算机类的公共基础课将会成为多数留学生的必修课之一。大学计算机基础的内容涉及面广，既有实践性较强的数值操作，也有比较抽象的计算机概论类知识。为了使留学生更好地掌握和理解计算机的基础知识，避免抽象化和分散化，从宏观上用一条主线将知识点串联起来，并基于案例教学法将抽象的知识形象化，将分散的知识系统化，最终使留学生形成一个计算机系统的概念。为了增强留学生对中国的认同感以及对来中国留学的强烈需求，在课程中增加中国在计算机相关领域的突出成就的介绍。在教学方法层面，结合留学生的特点，扬长避短，将教学方法多样化，提高留學生的学习兴趣。结果表明，以上措施获得了良好的教学效果。最后，本课程已构建在线资源学习平台，录制课程教学视频，为留学生提供课下线上自主学习资源。

参考文献：

[1] 马佳妮，周作宇.“一带一路”沿线高端留学生教育面临的挑战及其对策[J].高等教育研究，2018，39（1）：100-106.

[2] 徐美，熊佳全，唐莹娟，等.来华留学生全英文授课本科专业发展现状及思路——以北方工业大学为例[J].对外经贸，2016（3）：152-154.

[3] 郝平.解放思想 开拓创新 推动来华留学工作科学发展[J].世界教育信息，2009，22（9）：16-22.

[4] 程立浩，刘志民.“一带一路”倡议对来华留学的影响效应评估——兼论来华留学生教育高质量发展[J].高校教育管理，2022，16（2）：110-124.

[5] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制.大学计算机基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2016.

[6] 李俊生，王怀超，李海丰，等.MOOC背景下大学计算机基础先修课新模式及实践[J].计算机教育，2019（2）：140-143.

[8] 乔星.高校来华留学生思政教育工作研究[J].大学，2021（48）：50-52.

[9] 刘又萌，张地珂.来华留学生思想教育策略研究[J].学校党建与思想教育，2021（10）：87-89.

[10] 刘涛.从文化差异到文化认同：来华留学生趋同化管理创新策略研究[J].东北师大学报（哲学社会科学版），2022（3）：157-164.

【通联编辑：朱宝贵】