石云+伍曉平+管彥允
摘要:本文從“互聯(lián)網(wǎng)+”時代對各專業(yè)人才信息素養(yǎng)要求切入,重點闡述了新時代下“大學(xué)計算機”課程內(nèi)容的構(gòu)建及教學(xué)環(huán)節(jié)的組織與實施細節(jié),最后給出教改經(jīng)驗及工作方向。
關(guān)鍵詞:大學(xué)計算機;計算思維;虛擬實驗;混合式教學(xué)
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)46-0141-02
引言:
自李克強總理在2015年政府工作報告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃后,各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)積極向“互聯(lián)網(wǎng)+”模式轉(zhuǎn)型。2016年6月16日在北京成功舉辦的中國互聯(lián)網(wǎng)+峰會,推動了“互聯(lián)網(wǎng)+”與政務(wù)、民生、各行各業(yè)深度融合。一場關(guān)系到每個人的以“物聯(lián)網(wǎng)、云計算與大數(shù)據(jù)”為核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)大變革正影響著我們的生活。作為大學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門計算機通識課程“大學(xué)計算機”,其內(nèi)容由軟件工具應(yīng)用向面向計算、面向計算思維轉(zhuǎn)變成為必然。
一、“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下的“大學(xué)計算機”課程內(nèi)容的構(gòu)建
隨著高性能計算、普適計算、量子計算等一系列計算問題的涌現(xiàn),以及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等社會應(yīng)用的興起,以計算思維為導(dǎo)向構(gòu)建“大學(xué)計算機”課程內(nèi)容成為趨勢,重點展示計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念、原理和方法。內(nèi)容包括:
第一,問題的抽象與建模。自然社會問題如何抽象與各種建模方法,計算機科學(xué)的知識領(lǐng)域有哪些,計算機科學(xué)家在思考什么,基于計算機能做什么。
第二,信息的表示與編碼。從計算機中的“數(shù)”與“碼”兩個方面理解計算機信息表示和處理的基本概念和數(shù)字化方法,形成計算機科學(xué)的思維方式——形式化。
第三,計算機的三大平臺。強調(diào)計算機的自動化控制原理、資源管理機制和基于系統(tǒng)平臺的網(wǎng)絡(luò)計算服務(wù),體現(xiàn)“用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解和系統(tǒng)設(shè)計”的技術(shù)路線。
第四,計算、算法與程序設(shè)計。強調(diào)計算的本質(zhì)和計算機應(yīng)用的理論問題,從計算機科學(xué)中找到對計算需求的支持。
二、“大學(xué)計算機”課程的改革探索與實踐
1.現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)。從教師角度看,知識陳舊、視野局限、師資培訓(xùn)經(jīng)費緊張和實驗室條件有限,任課教師更愿守著原來的教學(xué)方案開展教學(xué);從學(xué)生角度看,學(xué)習(xí)興趣不濃,基礎(chǔ)參差不齊,自學(xué)習(xí)能力差,學(xué)生更愿玩著就把課程學(xué)分拿到;從外部環(huán)境看,學(xué)校認為“大學(xué)計算機”課程對各專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才市場競爭力的幫助不大,導(dǎo)致大幅壓縮課時,縮減教學(xué)報酬等。因此,保障以計算思維為導(dǎo)向的“大學(xué)計算機”的教學(xué)質(zhì)量,成為教學(xué)改革面臨的挑戰(zhàn)。
2.解決策略。實驗教學(xué)是“大學(xué)計算機”教學(xué)中一個重要環(huán)節(jié),它不僅可以輔助理論教學(xué),而且可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力,有助于計算思維的建立。虛擬實驗室是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)。虛擬實驗室具有傳統(tǒng)實驗室無法比擬的特點:經(jīng)濟性、開放性、針對性,操作者可隨時控制實驗的進展情況,實驗中相應(yīng)的數(shù)據(jù)也可按需求反饋給操作者。因此,我們提出在“大學(xué)計算機”課程教學(xué)中采用“以虛擬實驗促進計算思維落地的混合式教學(xué)模式”的教學(xué)方案,包括以下環(huán)節(jié):
第一,MOOC。借力985高校已有的優(yōu)質(zhì)MOOC教學(xué)資源,解決師資力量薄弱、視野局限、培訓(xùn)經(jīng)費緊張等問題。
第二,SPOC。根據(jù)學(xué)生的特點,建設(shè)SPOC以補充教學(xué)資源,彌補MOOC資源對當(dāng)?shù)貙W(xué)生的針對性不足的問題,解決學(xué)生的個性化需求。
第三,虛擬實驗。通過虛擬實驗的直觀演示,助力理論教學(xué),讓理論知識更易于學(xué)生掌握,同時解決在實驗室條件有限的情況下,各個關(guān)鍵實驗正常開設(shè)的問題。
第四,學(xué)生的在線學(xué)習(xí)與討論。通過技術(shù)手段掌控學(xué)生的學(xué)習(xí),解決學(xué)生自學(xué)習(xí)能力差的問題。
第五,翻轉(zhuǎn)課堂。充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用,通過組織討論,引導(dǎo)學(xué)生深入理解重點知識。
第六,軟件應(yīng)用。以案例驅(qū)動的方式開展軟件使用教學(xué),兼顧學(xué)生軟件工具應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
第七,知識擴展。結(jié)合理論知識與計算機新技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用,以講故事的方式,幫助學(xué)生開擴視野。
3.具體做法。(1)實施流程。第一,課前。教師制作完善教學(xué)資源,設(shè)計任務(wù)單,規(guī)劃課堂教學(xué)活動;學(xué)生根據(jù)任務(wù)單展開學(xué)習(xí),以報告單的形式反饋小組討論結(jié)果,實現(xiàn)知識第一次內(nèi)化。第二,課中。教師課堂測試10分鐘,組織課題討論、小組匯報等學(xué)習(xí)活動,總結(jié)與點評,答疑及深度講解;學(xué)生完成測試題,參與各種學(xué)習(xí)活動,提出疑難問題,實現(xiàn)知識第二次內(nèi)化。第三,課后。教師引導(dǎo)學(xué)生線上討論,解答討論區(qū)的學(xué)生問題,整理歸類學(xué)生問題,評價學(xué)生帖子質(zhì)量;學(xué)生參與線上討論,完成知識進一步內(nèi)化。(2)保障措施。第一,預(yù)習(xí)保障。通過任務(wù)單下達預(yù)習(xí)任務(wù),學(xué)生在線預(yù)習(xí);提前一周布置任務(wù),提前收取小組報告單;小組根據(jù)各組員參與完成報告單的表現(xiàn),分出A、B兩個等級,與教師給出的小組打分進行加權(quán),A-100%,B-90%。第二,翻轉(zhuǎn)保障。提前一天根據(jù)小組報告單確定各組講解的主題;課堂上隨機抽該組學(xué)生上臺講解;講解清楚個人、小組均加分;講解不清楚個人、小組均扣分。第三,課前測試。每周測試一次,每次10分鐘;測試題目隨機抽??;題目至少提前一周公布;測試成績累加到學(xué)生平時成績。第四,實驗保障。通過任務(wù)單下達實驗任務(wù),實驗?zāi)繕?biāo)明確;學(xué)生在線完成實驗及作業(yè),提交紙質(zhì)實驗報告單,根據(jù)學(xué)生實驗及實驗報告完成情況分出A、B、C三個等級,累加到學(xué)生實驗平時成績。第五,激勵機制。好筆記獎勵;互動交流獎勵。(3)成績構(gòu)成。
各分項成績詳解及成績存檔材料說明:
①“MOOC視頻觀看”、“線上討論”、“線上實驗”成績均來自MOOC平臺后臺數(shù)據(jù);
②“學(xué)習(xí)筆記”、“完成報告單”由各組組長和教師共同提供;
③“課堂討論”、“實驗報告”由教師提供;
④“期末考試”來自考試系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)。
(4)教學(xué)效果。在對“大學(xué)計算機”實驗班學(xué)生的調(diào)查中,88%的學(xué)生認可這樣的教學(xué)形式,82%的學(xué)生認為現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容對自己有幫助,94%的學(xué)生認為虛擬實驗對深入理解知識有幫助。
在對“大學(xué)計算機”教改任課教師的調(diào)查中,98%的教師認為教改利于自己的知識更新,85.1%的教師對開展教改有信心,97%的教師認為虛擬實驗對學(xué)生計算思維培養(yǎng)有幫助。
三、總結(jié)與展望
在“大學(xué)計算機”課程中開展“MOOC+SPOC+虛擬實驗+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式”的教學(xué)改革是值得的,接下來將著重探索與實踐教學(xué)內(nèi)容與各專業(yè)的深度融合問題,切實找到適合不同特點學(xué)生計算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法。
參考文獻:
[1]李鳳霞,陳宇峰,史樹敏.大學(xué)計算機M].北京:高等教育出版社,2015.
[2]李鳳霞,陳宇峰,李仲君,等.大學(xué)計算機實驗[M].北京:高等教育出版社,2014.