地方高校“计算机导论”算法思维培养的教学设计

摘要：地方普通高校“计算机导论”课程需要改变过去停留在汇集计算机专业各门课程前言或绪论的知识层面与“狭义工具论”的层面。为此本文以“计算机导论”培养算法思维为例，阐述“计算机导论”课程内容融合董荣胜教授的“计算机科学导论――思想与方法”与战德臣教授“计算之树”教学体系，采取MOOC/SPOC及基于Moodle的混合式教学模式的教学改革思路。

关键词：计算思维；MOOC；SPOC；Moodle

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）02-0173-02

引言：

“计算机导论”是在计算机专业一年级开设的一门专业基础课程，其面临着内容庞杂，学时不断被缩减，而学生基础参差不齐的矛盾。“计算机导论”原本是一门举足轻重、不可或缺、水平很高的课程。但现状是“计算机导论”在各个学校被视为无足轻重、可有可无、水平不高的课程。究其原因有以下几点：第一，课程内容不清、目的不明确，没有形成一个核心的内容；第二，课程很多时间在讲授事实，很少去讲解思维，缺少思维训练，以至被很多人误认为“水平底”。第三，觉得大学一年级学生接受不了“深”的计算机知识，授课内容定位越来越浅显，以至面临从人才培养方案被删除的危险。第四，课程内容涉及的知识面比较窄，仅仅是讲解一些语言和程序设计，然后用算法解题，不断地让学生做一道道的题目，这不符合“计算机导论”教学思路。第五，教学内容的陈旧，以概念讲概念，以概念讲原理，过度地强调“用”，不正确地理解“用”，以为“用”就是“用软件”、“用电脑”。这些都是影响“计算机导论”课程很严重的问题。这些问题怎么解决？计算机就是“用电脑”、“用软件”吗？计算机就是“编程序”吗？“编程序”就是要学习计算机语言吗？什么是真正的会“编程序”？地方普通高校的计算机学生只需要拥有技能而不需要建立计算思维吗？这些都是“计算机导论”课程改革面临的问题。本文以“计算机导论”课程“算法”内容为例，谈谈地方普通高校在“计算机导论”课程教学改革中的一些具体做法。

一、教学内容搭建与教学策略

根据教育部计算机基础教学指导委员会文件精神，参考“九校联盟”（C9）[1]的计算机基础教学改革经验，地方普通高校明确了以计算思维能力培养为核心的“计算机导论”课程改革方向。结合地方普通高校的实际，在课程内容上将董荣胜教授的“计算机科学导论――思想与方法”[2]与战德臣教授“计算之树”教学体系[3]进行融合，力争实现计算思维与计算机技能培养并重。下面以“算法”知识部分的教学为例进行阐述。

“算法”是程序与计算系统的灵魂[4]，“算法”知识部分的教学采取案例驱动的教学方式，以旅行商问题（Traveling Salesman Problem，TSP）为例展开，全面讲授如何探索出为解决TSP问题而采取的确定的、有限的步骤，即算法；此算法如何经过不断细化，最终能用计算机语言来表达，进而被计算机执行，产生TSP问题的最终计算结果。

TSP问题的求解过程及思维方法包括：数学建模（相关课程：数学建模，离散数学之集合论与图论、数理逻辑等）算法策略设计（相关课程：算法设计与分析）算法的数据结构设计算法的控制结构设计（相关课程：算法与数据结构）算法的程序设计（相关课程：高级语言程序设计）算法的正确性分析（相关课程：算法设计与分析）算法的复杂性分析（相关课程：计算理论与计算复杂性）。

在讲授“算法的数据结构设计”时，引入Vcompter软件进行演示，使学生更易理解数据之间的逻辑关系以及这些逻辑关系如何在计算机中得以实现。为了让学生更容易接受“算法的控制结构设计”，利用可视化工具软件Raptor演示“顺序结构”、“选择结构”、“循环结构”。考虑到大学一年级学生还没有高级语言程序设计的基础，采用简单易学的可视化编程软件Raptor进行“算法的程序设计”的学习。如图1所示：

二、教学模式设计

“算法”知识部分的教学采取目前被计算机教育界积极倡导的MOOC/SPOC及基于Moodle的混合式教学模式。

首先，学生通过互联网进入“中国大学MOOC”，报名参加战德臣教授等教学名师的大学计算机在线课程，利用课余时间，通过在线方式学习相关知识。

其次，任课教师课前将“计算机导论”课程教学大纲、教学日历、教学课件、教学微视频、作业等信息上传到基于Moodle的在线学习平台，学生在线学习及下载使用。

再次，学生完成作业后通过基于Moodle的在线学习平台进行作业提交，教师在线下载学生作业并进行线下批阅，批阅后在线将分数及评语反馈给学生。

最后，学生利用基于Moodle的在线学习平台的即时聊天、讨论区功能，对“计算机导论”课程中遇到的问题，通过聊天工具在线向老师进行提问，或者通过讨论区出来，学生和教师在线或离线讨论。

MOOC/SPOC及基于Moodle的混合式教学模式可以解决有限的课堂教学时间与学生基础参差不齐的矛盾。学生们利用丰富、优质的课外教学资源提前学习或者课后复习，教师也可以及时发现学生的问题，有针对性地解决学生的问题。当然这样的教学改革对学生学习的主动性和自觉性，以及教师的敬业精神和业务水平都提出了更高的要求。

三、总结与展望

地方普通高校在“计算机导论”课程教学中，以用计算思维改造计算机导论、计算机导论要培养计算思维和信息素养的方针和原则为指导，融合董荣胜教授、战德臣教授的大学计算机基础课程知识体系的研究成果，结合本地高校学生的实际和人才培养目标，汲取已开展计算思维教学改革的高校的教学经验，积极探索适合本地高校的MOOC/SPOC及基于Moodle的混合式“计算机导论”的教学模式。

参考文献：

[1]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养――《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010，（09）：5-9.

[2]董荣胜.计算机科学导论――思想与方法[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]战德臣，聂兰顺.计算思维与大学计算机课程改革的基本思路[J].中国大学教学，2013，（02）：56-60.

[4]战德臣，聂兰顺，张丽杰.大学计算机――计算与信息素养[M].北京：高等教育出版社，2015：136-171.