军队院校大学计算机基础重点课程建设研究

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　　摘 要：为提高军队院校大学计算机基础课程教学质量，以中国人民解放军陆军勤务学院为例，对大学计算机基础进行重点课程建设研究。遵循“以计算思维为导向、突出军事应用特色、面向不同专业分类指导”的建设理念，主要从优化教学内容、改革教学方法和模式、建设教学资源和教学团队等方面开展课程建设。通过课程建设提高学员课程满意度，提高教学团队执教水平，完善配套教学资源。
　　关键词：大学计算机基础;课程建设;计算思维;教学改革
　　DOI：10. 11907/rjdk. 191984 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）002-0206-04
　　英标：Course Construction of University Computer Foundation in Military Academy
　　英作：WANG Wei-jia，CUI Hao，CHEN Qin，ZHANG Hong-ping，JU Ya-rong，WANG Zhao-xia
　　英单：（Military Logistics Department， Army Logistical University of PLA， Chongqing 401311，China）
　　Abstract： To improve the teaching quality of computer basic course in military academy， we carried out course construction of university computer foundation. Course construction was based on following principles： developing computational thinking， strengthening military characteristics and teaching different content in different class. We conducted course construction from the perspectives of optimizing teaching contents， reforming teaching methods and modes and building teaching resources and teams. Through course construction， students’ satisfaction for the course has been increased and expert evaluation of course quality has been improved.
　　Key Words： university computer foundation; course construction; computational thinking; teaching reform
　　0 引言
　　計算机技术是信息技术的核心，伴随我军信息化建设的加快推进，迫切需要掌握计算机知识和技术、具备良好信息素养的新型军事人才。大学计算机基础课程是陆军勤务学院本科学历教育各专业通识教育阶段的一门必修课程，该课程对于学习者获取计算机基础知识与基本操作技能，提升利用计算机解决问题的能力和信息素养，有着十分重要的作用。
　　学者们针对大学计算机基础课程建设和教学改革进行了大量研究工作，文献[1]分析了课程教学存在的问题，提出以应用为导向的课程建设方案;文献[2-5]聚焦于面向新工科的课程体系及课程建设方案;文献[6]致力于以创新思维培养为目标的课程建设;文献[7-8]提出“互联网+”模式下课程建设新思路。目前，以“计算思维能力培养”为主线开展计算机基础教学改革，成为国内外计算机基础教育界的共识。文献[9]介绍了周以真教授对计算思维定义的详细表述;文献[10-11]探讨了将计算思维能力培养落实到计算机基础教学中的方法;文献[12-17]基于计算思维对大学计算机课程教学改革进行了实践探索;文献[18-19]认为将Python语言作为大学计算机实践语言是理想选择。
　　以上文献围绕大学计算机基础课程建设提出了很多改革方案，本文主要根据军队院校的教学要求和特点，提出适应于军队院校的大学计算机基础重点课程建设方案。遵循“以计算思维为导向、突出军事应用特色、面向不同专业要求分类指导”的课程建设理念，贯彻新大纲和使用新教材，将课程教学重点从“计算机知识与操作”转向“培养学员计算思维能力”。具体表现在：加入计算思维和Python程序设计的教学内容，将计算思维融入计算机基础理论各章节，根据理论知识设计相关应用案例，用计算思维的方法解决问题并由Python语言加以实践。本文从大学计算机基础课程建设理念、教学内容建设、实验教学建设、教学方法和模式改革、教学资源建设、教学团队建设等方面阐述课程建设情况。
　　1 课程建设理念
　　课程建设遵循“以计算思维为导向、突出军事应用特色、面向不同专业要求分类指导”的理念，从使用计算机、理解计算机系统、培养计算思维等方面提高学员计算机综合应用能力，提升新型军事人才信息素养。课程建设突出以下几个方面：
　　（1）重点培养学员计算思维能力。周以真教授指出，计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为，包括一系列广泛的计算机科学思维方法，如约简、嵌入、转化和仿真等。培养学员计算思维，就是让学员学习和运用计算机解决问题的方法，这对任何专业学员都是有益的。因此课程建设以计算思维为导向，重塑课程教学内容体系，改革课程实践教学，提高学员应用计算机解决实际问题的能力。 　　（2）突出军事应用特色。军队院校的计算机教学要面向部队服务，为培养出适应岗位需求的信息化人才，根据部队岗位的计算机应用需求，设计出具有军事特色的应用案例和实践内容。
　　（3）面向不同专业要求，进行分类指导。不同专业对计算机应用的方向、侧重点存在差异，计划以学院的两个专业为试点，将计算机课程教学与学员所学专业相结合，了解专业对计算机学习的特定需求，实现分类指导。
　　（4）把握计算机发展最新技术。计算机技术日新月异，计算机课程教学内容需要与计算机技术发展同步，需要将计算机学科前沿知识和科技成果及时引入课程教学中。
　　2 教学内容建设
　　2.1 优化课程教学内容
　　以计算思维为导向，重塑课程教学内容体系，将课程教学内容划分为4个模块：①计算机思维和程序设计模块;②计算机系统原理模块;③计算机应用技术模块;④计算机操作技能模块，课程教学内容体系如表1所示。
　　课程教学内容体系主要突出学员计算思维能力培养，从了解计算思维概念、学习计算思维方法、运用计算思维3个层次培养学员计算思维能力。
　　（1）了解计算思维概念。通过学习计算机思维和程序设计模块，让学员明确什么是计算思维、计算思维的特点、计算思维中包含的科学思维方法、计算思维对后续专业学习和未来工作的意义，以及Python程序设计语言和算法的基础知识，让学员具备基本的计算机程序设计能力，为后续章节编程实践打基础。通过学习Python语言、数据结构和算法，一是能帮助学员理解计算思维的本质，即建模和模拟，掌握计算机程序设计中蕴含的抽象、约简、转化、递归等计算思维方法;二是把Python语言作为计算思维的实践工具，将解题方法转变为可执行的程序代码，印证解题方法的正确性和可行性。
　　（2）学习计算思维方法。计算机理论知识中蕴含了一系列科学思维方法。教员在讲授计算机系统原理和计算机应用技术模块时，不仅要讲授这些章节的理论知识，还要重点分析存在的问题和解决问题的方法，挖掘出解题方法中隐含的思想和规律，让学员在有效实现知识建构的同时，潜移默化地培养学员的计算思维能力。例如，讲授冯·诺依曼体系结构，在介绍构成计算机系统的5大部件、存储程序原理、二进制表示数据时，引出分解、转化、抽象和自动化的计算思维。讲授操作系统时，介绍从单道批处理系统发展到多道批处理系统、进程并发控制等内容时，引出抽象、分解、并行处理等计算思维。
　　（3）运用计算思维。计算思维是一系列科学思维方法，培养计算思维的关键是通过教学案例和教学实践，让学员运用计算思维方法分析问题和解决问题，逐步提升计算思维能力。教员应设计出贴近学员专业领域的应用案例和实践内容，鼓励学员运用各种计算思维方法解决专业领域实际问题，将计算思维内化为一种思维习惯。例如，将经典最短路径算法与军事物流运输问题相结合，设计后勤物资仓库配送中的最短路径问题，让学员运用贪婪算法分析问题和解决问题，并用Python语言加以实践。
　　2.2 设计具有军事特色的案例和实践内容
　　计算机技术广泛应用于军事领域中，无论是军队管理、军事物流、军事指挥，还是军需保障都离不开计算机。计算机应用技术包括计算机网络技术、多媒体技术、数据库技术、物联网技术、大数据分析技术等，这些技术在军队中都能找到很多实际应用点。教员应调查和收集计算机在军事领域的具体应用，设计出具有军事特色的应用案例和实践内容，生成岗位任职所需的信息应用能力。
　　2.3 面向不同专业要求提供分类指导
　　各专业领域都需要使用计算机，但计算机应用的方向、侧重点并不完全相同。本文将教学内容划分为“基本内容”和“可变内容”。计算思维和程序设计、计算机系统基本原理是所有专业需要共同掌握的内容，作为课程教学的“基本内容”，所有学员的学习内容是一致的。但对于计算机应用技术和计算机操作技能模块，不同专业存在不同的应用需求，应该结合所学专业需求设计教学内容，不同专业的教学内容是灵活可变的。计划选取学院的两个专业进行试点，一个文科专业和一个理科专业。通过与专业课教员合作，确定计算机在专业领域应用的实际需求和教学重点，实践内容尽量贴近专业领域的实际工作需要。
　　3 实验教学建设
　　大学计算机基础课程具有很强的实践性，实验教学是课程教学中的重要环节。考虑到课程课时有限，将实验教学划分为课堂实验和自主实验两个部分，计划课堂实验28学时，自主实验16学时。自主实验要求学员借助课程网络平台开展自主学习、小组合作学习和实践，教员通过网络平台管理学员实验进度、保障实验效果。为满足不同基础和学习能力学员的需求，将实验内容划分为基础性实验、提高性实验和综合应用实验3个层次。基础实验要求所有学员都必须完成，体现了课程教学的基本要求和目标，主要以课堂实验形式开展。而提高性实验和综合应用实验，以自主实验形式为主，在网络上学员可以自主选取实验内容，并鼓励以小组合作形式完成实验，培养学员团队意识和合作精神。
　　4 教学方法与模式改革
　　探索有利于培养计算思维，能调动学员主动参与教学过程的教学方法和教学模式。教学方法主要采用“问题引导式教学”“启发式教学”“任务驱动式教学”等教学方法，使学员从“被动学习”变为“主动学习”，主动构建课程知识体系，探索解决问题的各种方法，培养计算思维和创造思维能力。教学模式主要采用翻转课堂，结合课程网络教学平台和优秀网络MOOC资源，开展翻转课堂的教学实践，增强课堂教学互动性，形成学员以“学”为主，教员以“教”为辅的教学模式，重点培养学员自主、协作学习能力。教员从课程教学内容中，设计出适合课堂翻转的教学内容，并在如何更好地激发学员学习热情和提高翻转课堂质量上下功夫。
　　5 教学资源建设
　　教材选用国防科技大学李暾教授主编、清华大学出版社出版的《大学计算机基础》[20]，它是基于“计算思维能力培养”的全国高等学校计算机基础教育教材。以该教材为基础，根据课程教学大纲，结合学员实际学习情况和未来工作需求，自编与课程教学相配套的實验指导书、案例库、试卷库、练习册等教学资源。在课程考核中，主要采用笔试和机试相结合的方式，综合评定课程考核成绩，并使用试卷库，实现教考分离。 　　建设课程网络教学平台，在平台上提供丰富的网络教学资源。按章、节、知识点组织课程学习内容，学习内容在网页上以文字、图片、视频等多媒体形式呈现给学员，并通过网络链接推荐相关优秀网络资源，如MOOC，微课等。学员自主学习知识点后，完成相应练习题以验证学习情况。学员在学习过程中如果存在疑问，可通过问答平台进行师生互动和生生互动。教员在平台上可以安排预习、布置课后练习和实验;通过在平台上建立试题库，还可以在线组织考试并实现机器阅卷;借助平台监管学员平时学习情况，包括学习时间、学习覆盖面、练习情况等，将这些学习情况作为考察学员平时成绩的依据。教学管理部门对学员学习情况进行数据分析，向领导提供实时和准确的决策依据。
　　6 教学团队建设
　　加强教学团队建设是重点课程建设的一项重要内容，教学队伍建设质量直接关系到课程教学质量和人才培养水平。根据教研室情况和课程建设需求采取以下措施：①近两年内计划引进几名新教员，老教员负责培训和指导新教员，让新教员顺利走上讲台;②派遣教员参加各类计算机教学研讨会和学术讲座，学习国内最新的教学理念和方法，了解计算机最新科研学术发展动向;③每学期定期开展教研活动，进行教学方法的研究和专题讨论，教员撰写和发表论文;④推荐教员参加各类教学比武竞赛、微课竞赛等，在竞赛中磨练意志品质，提高教学能力和水平;⑤指导学员参加多媒体设计和计算机程序设计类竞赛，激发学员学习积极性，总结参赛经验并反思课堂教学。
　　7 结语
　　中国人民解放军陆军勤务学院对大学计算机基础课程进行重点建设以来，一是以计算思维为导向优化课程教学内容，重塑课程教学内容体系;二是建设课程实验教程、习题册、案例库、微课、网络教学平台等教学资源，并以网络平台为依托进行教学改革;三是通过尝试BOPPPS和翻转课堂等新教学模式，提高学员课堂参与度和课程满意度。下一步要完成的工作主要是将课程教学与学员所学专业更好地结合起来，收集更多军队实际工作中的应用案例，生成岗位任职所需的信息应用能力。
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　　（责任编辑：孙 娟）
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