关键词： 讨论式教学； 大学计算机基础； 阶段； 应用
中图分类号：G642 文献标志码：B 文章编号：1006-8228（2012）11-48-02
Application in discussion teaching in the course of college computer basics
Lu Hua， Feng Yan
（College of Information Science and Engineering， Hunan International Economics University， Changsha， Hunan 410205， China）
Abstract： The meaning and the practical significance of discussion teaching are discussed. Taking College Computer Base as an example， according to the characteristics of the course， the application of discussion teaching is introduced from four steps. The result shows that applying discussion teaching to College Computer Base is quite successful.
Key words： discussion teaching； college computer basics； stage； application
0 引言
当今，计算机已经成为各行各业普遍使用的工具，掌握计算机信息技术的基础知识，是现代大学生的基本素质之一。大学计算机基础是面向众多非计算机专业学生所设置的一门基础课程。培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识和能力是高等院校计算机基础教育的目标。为了激发学生的学习积极性，充分发挥学生在教学过程中的主体作用，产生师生互动的教学效果，提高课堂教学质量，在教学中引入讨论式教学方法是十分必要的。本文结合“大学计算机基础”课程，对如何运用讨论式教学方法进行探讨。
1 讨论式教学的内涵和现实意义
1.1 内涵
讨论式教学强调，在教师的精心准备和指导下，为实现一定的教学目标，通过预先的设计与组织，让全班同学或小组成员就特定问题发表自己的见解，通过教师与学生之间、学生与学生之间的多边交流，互相探讨，以此获取新知识，激发学生的学习兴趣，培养学生的独立思考能力、敏锐的思维判断能力、良好的语言表达能力和创新精神。讨论式教学的环节大致包括：问题的提出，问题的展开，问题的深入，问题的解决四个阶段。
1.2 现实意义
讨论式教学的实施，具有很强的现实意义。一是教育转型要求改变教学形式[1]。讨论式教学有利于转变教师的教育观念，将学习是教学的直接目标，转变为教学附属于学习，学习因个体的自我组织能力而成为主导，从教导型转为交互型。讨论式教学是实施素质教育的课堂教学中首选的教学方式之一。二是能够促进提高教师的教学质量。许多教师的教学内容局限于教科书，局限于教学大纲，有些教师很少有自己的见解或很少发表自己的见解。为了弥补这些方面的不足，采用小班上课，进行讨论式教学，教师需要在查阅大量的学术文献和资料的基础上，做好全面的备课工作，以便在讨论中能够正确引导、提问以及提出自己的见解，并及时做出归纳总结，这个过程对教师有一定的促进作用。三是可以推动学生自主学习、自主探究，使学生能把书本知识与实际紧密地结合起来，培养学生能说、会听、善问的能力，培养学生的参与意识和创新精神。
2 讨论式教学在“大学计算机基础”课程中的具体运用
对于大学计算机基础课程的教学，有很多课程内容可以采用讨论式教学。例如，计算机中常用的数制及其转换、计算机的主要性能指标、Windows中文件/文件夹管理、Word的图文表混排功能、Excel中排序与筛选、PowerPoint中动画效果的设置、网络地址等。还有主流浏览器的性能比较，计算机病毒基础知识等学生比较感兴趣的知识点也可以作为讨论的内容。教师可以把网络教学平台和资源作为重要的教辅手段[2]，给学生提供教学课件，教学视频等作为预习资料，建议学生访问相关的网络资源，并可以通过QQ，邮箱等方式进行交流。本文以计算机病毒基础知识为例，介绍讨论式教学在“大学计算机基础”课程中的具体操作过程。
2.1 问题提出阶段
讨论的问题主要源于学生。教师根据教学内容、教学目标，结合本专业学生的特点，精心设计讨论题目。讨论题目要具体、明确。问题的深度、难度要与学生的知识和能力水平相适应。设计讨论题时要注重面向全体学生，避免过难或过易。提出的问题要遵循实践性原则，更要针对非计算机专业学生学习计算机基础课程的特点，讨论也要尽量结合学生本专业的特点。
关键词:编译原理;计算思维;课程改革
中图分类号:G642 文献标识码:B
1编译知识在计算机学科中的作用
自从20世纪50年代中期诞生世界上第一个高级语言编译器――Fortran语言编译器以来,编译技术不断进步,已经成为计算机科学中发展最迅速、最成熟的一个重要分支。自1966年以来的所有55位图灵奖获奖者中,有近1/3的科学家是因为在程序设计语言和编译方面的成就而获得该项奖励,可见程序设计语言和编译的发展集中体现了计算机科学发展的重要成果与精华。计算机应用能发展到今天,编译技术的发展有着极其重要的、不可替代的作用。
五十多年以来,随着编译技术的发展,有关编译原理和技术的内容被逐步引入到了计算机专业本科教学中。从早期各阶段ACM和IEEE的计算机专业教学计划,到近年ACM和IEEE联合制定的CC 2005,再到我国教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2006年编制的《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》,直至最新的ACM和IEEE联合制定的CS2008,都把有关编译原理和技术的知识作为重要教学内容列入。目前,我们编译原理课程的教学内容覆盖了CS2008体系中程序设计语言领域、算法和复杂性等领域的多个知识单元。
2编译原理课程的理论性和技术性特点
编译程序的构造原理和技术可以说是计算机科学技术中理论和实践相结合的最好典范。在许多课程的教学中,经典理论和先进技术之间的联系往往缺乏具体而形象的例证,而“编译原理”课程在这方面具有得天独厚的优势。形式语言和自动机理论为编译程序的设计提供了坚实的理论基础,正是在科学理论的保证下,才形成了一系列先进的编译程序设计方法和工具,使得编译程序的构造具有很高的系统性和自动化程度。例如,正是有了有限自动机的经典理论,才有了LEX这样的高度自动化的词法分析器的自动产生器;正是有了Knuth提出的LR分析方法,才有了YACC这样的高效的语法分析器产生器,将程序员从繁琐的代码编写中解放出来。编译课程的教学既要强调经典理论在计算机科学中的重要作用,又要注重介绍利用这些基础理论来设计和构造编译程序各模块的先进方法及工具,可以具体形象地说明经典理论与先进技术的关系。理论和实践相结合是“编译原理”课程的鲜明特色。
“编译原理”课程特别强调运用理论知识进行实践的能力和素质,以突出计算机专业人才培养的特色。“编译原理”是每个优秀的计算机专业人员必修的一门课程。通过编译程序这一具体的案例,学生可以综合理解和运用计算机的程序语言、操作系统和体系结构等各种软硬件知识,形成计算机专业人才特有的系统的专业知识结构。在系统学习编译的理论和技术的过程中,学生一方面对科学理论的基础作用有了充分的认识,提高了学习经典理论的兴趣,形成了较高的理论素养;另一方面,通过课程综合性的实践,分析或改进简单或复杂、原型级或产品级的各种编译程序或工具,也可以提高灵活运用理论知识、设计较大规模的软件来解决实际问题的能力。在课程的学习和实践中,学生可以深刻体会到理论学习的意义和动手实践的乐趣。
有许多人认为,如果今后不从事编译器的开发,编译知识就显得并不重要了――事实上并非如此。编译课程鲜明的理论性和技术性特点,使得这些知识对于计算机专业人员来说具有重要作用,甚至可以说是计算机专业人才区别于一般计算机人员的重要知识结构。对于将来从事编译系统设计工作的学生来说,编译课程的学习当然可以使他们掌握和理解编译系统的结构、工作流程以及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术,获得分析、设计、实现和维护编译系统的初步能力,打下坚实的能力和知识基础;而对于那些将来不从事编译器研制的学生来说,编译课程的教学对于提高他们对计算机系统总体认识也具有重要的意义。通过学习编译的理论和方法,学生可以提高对程序设计语言的设计与实现等知识的综合理解,而这些知识对于准确掌握程序设计语言,学习新的编程范型,理解程序,开发出正确的软件都是不可缺少的基础。图灵奖获得者Perlis教授的名言“To understand a program you must become both the machine and the program”就精辟地说明了这一点。此外,编译课程介绍的经典语言分析方法和工具,对于一些实用的工具和软件,如自然语言理解、网络信息处理、网络协议的分析与实现等领域的软件或工具的研制,都是很好的基础。更为重要的是,编译课程中介绍的一些经典的理论和方法,对于传授计算机科学研究的方法、训练学生的思维都是难得的生动案例。因此,不能把编译课程片面地理解成为一个介绍编译程序的课程,而应当把该课程的教学放在培养专业素质、训练思维的层面加以认识,特别是应当强调如何在编译的教学中培养学生的计算思维。
3计算思维及其在编译理论和技术发展中的作用
计算思维(Computational Thinking)是卡内基梅隆大学计算机科学系Jeannette M. Wing教授在2006年提出来的先进的教育理念,被认为是近十年来产生的最具有基础性、长期性的学术思想,并将成为21世纪计算机科学研究的热点。
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的行为,它包括了一系列广泛的计算机科学的思维方法。Wing教授认为,计算思维不仅仅属于计算机科学家,它将和阅读、写作和算术一样,是21世纪每个人必须具备的基本技能。计算思维已经在其他学科中产生影响,而这种影响在不断拓展和深入。例如计算生物学、计算博弈理论、纳米计算和量子计算等新兴研究领域的发展正在深刻改变生物学、经济学、化学和物理学领域研究的思考方式。
典型的计算思维包括一系列广泛的计算机科学的思维方法:递归、抽象和分解、保护、冗余、容错、纠错和恢复,利用启发式推理来寻求解答,在不确定情况下的规划、学习和调度等。显然,这些计算思维方法都可以在许多编译理论和技术的发展中找到痕迹,很多编译成果正是运用计算思维的结晶。例如,抽象和自动化是计算思维的两个重要手段,也是编译理论和方法产生的基础。编译课程中介绍的语法知识描述、词法分析、语法分析、属性文法、乃至优化等知识点,都体现了面向具体应用、从实际问题中抽象出科学问题并运用科学的思维方法进行问题求解的思想,其成果根植于坚实的经典理论,并应用于实践,以推动技术的进步。因此,在编译课程的教学中,结合编译理论和技术中经典的案例培养学生的计算思维,是一条值得探索的途径。
4结合编译案例的计算思维培养
如何培养“计算思维”,是目前计算机教育界非常关心的问题。例如,在计算机专业的教学中,有些学校在专业核心课程中融入计算思维的培养;在非计算机专业的教学中,对计算机导论类或程序设计类的课程进行改革,针对学科交叉的需求,从教学内容和方法上进行改革,培养学生的计算思维。总体来说,计算思维的培养应该贯穿在大学教育的全过程,甚至在大学之前的教育中。计算思维对于计算机专业的人才培养提出了新的要求,我们必须在专业课程教学中结合计算思维的培养。
编译课程的知识体系完整,既有经典理论成果奠定的坚实基础,又有在实践中发挥巨大作用的先进技术,其中很多知识点都为计算思维提供了很好的诠释和生动的案例。下面,我们从抽象、自动化、递归、问题分解和权衡等典型计算思维方法出发,探讨结合编译案例培养计算思维的可能途径。
(1) 抽象
“抽象”是科学研究的重要手段,也是计算机科学研究的重要工具。在编译理论和技术的发展中,正是运用“抽象”这一有力工具,才获得了一系列的重要成果。例如有限自动机、形式文法等都是重要的抽象工具,有了这些工具,才能够把握词法分析和语法分析等问题的本质,发现其中规律,最终形成一系列的自动分析方法。
(2) 自动化
将抽象思维的结果在计算机上实现,是一个将计算思维成果物化的过程,也是将理论成果应用于技术的实践。有限自动机、预测分析程序、算符优先分析、LR分析等编译经典方法,都是在抽象的基础上将知识和控制分离(即分析表加控制程序),从而获得了经典的分析工具,而这种知识和控制的分离也为分析工具的自动产生提供了可能。自动化的思维方法不仅体现在编译程序本身的工作机制上,更体现在编译程序的生成工具的研究和设计上。
(3) 递归
许多编译中的问题都具有明显的递归特征。运用递归思维解决复杂的问题,通常是对问题进行逐步化简,最后得到了一个规模非常小、非常简单、更容易解决的类似问题,将该问题解决后,再逐层解决上一级问题,最后解决了较复杂的原始问题。编译中的递归下降分析是最直观的对递归思维的运用,此外,基于树遍历的属性计算、语法制导翻译都是典型的递归问题求解。
(4) 问题分解
程序设计中的“自顶向下、逐步求精”的思想就是一种典型的问题分解的计算思维方法。运用问题分解这种思维方法进行问题求解,首先须做出对问题本身的明确描述,并对问题解法做出全局性决策,把问题分解成相对独立的子问题,再以同样的方式对每个子问题进一步精确化,直到获得对问题的明确解答。在编译程序的设计中,通过引入中间语言,将编译程序划分成前端和后端,就是一种典型的分解问题的思路。
(5) 权衡
“编译原理”课程是一门理论性和技术性都非常强的课程。理论研究重在探寻问题求解的方法,而在编译程序的设计和实现过程中,对于理论成果的研究运用又需要在能力和运用中做出权衡。这方面一个典型的例子是,我们知道,虽然高级语言的大部机制都可以由上下文无关文法来描述,但是上下文无关文法不能完全刻画高级程序语言的所有规范,有些语言机制甚至存在二义性。但是上下文无关文法的分析是高效的,所以我们在编译程序设计中依然采取上下文无关文法来描述高级语言语法,但是在具体实现时,通过改造分析表消除冲突、符号表操作、语义检查等手段,去实现上下文无关文法分析所不能完成的功能――这正是在具体实践中结合具体问题进行权衡的结果。
5结束语
计算思维的培养不是哪一门课程的教学能解决的问题。对于计算机专业教育来说,应当关注在各专业课程中的计算思维的培养,强调对各种原理和方法进行提炼,从思维方法的高度培养学生,使学生能够应用计算思维解决问题。大学计算思维的教育应贯穿于整个大学教育,做到学习期间不断线。
参考文献:
[1] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J]. Communications of ACM, 2006,49(3):33-35.
[2] 何炎祥,伍春香. 计算机专业不需要编译原理课程吗?[J]. 计算机教育,2009(4):61-62,85.
关键词：计算思维；操作系统；教学改革
中图分类号：G434
文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）005-0178-02
作者简介：郑颖（1987-），女，河南南阳人，硕士，河南科技学院信息工程学院助教，研究方向为语义Web、自然语言处理；金松林（1983-），男，河南周口人，硕士，河南科技学院信息工程学院助教，研究方向为信息安全。
0 引言
操作系统通过合理调度和管理系统中的各类资源为用户提供服务，它与硬件和其它应用软件有着紧密联系。操作系统课程是计算机及其相关专业的一门必修课程，在专业课程体系中具有承前启后的作用。学生学习该课程普遍缺乏学习兴趣，其原因主要有：
①课程内容理论性强、概念抽象、较难理解，并且传统授课主要采用“注入式”教学方法，学生被动学习；
②实验课时较少，实验内容主要以验证性实验为主，不能很好地培养学生的动手能力；
③课程考核机制不完善。主要依靠期末考试对学生学习情况进行测验，且主要侧重于理论知识，导致学生重理论而轻实践。
亟需转变教学思路和方法，激发学生的学习动力，培养适应社会需求的综合性人才。
1 计算思维
2006年，周以真教授提出了计算思维的定义：运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等，是涵盖计算机科学的一系列思维活动[1]。她指出“在不久的将来计算思维不限于科学家，将成为每个人必备的基本技能之一”[2]。计算思维是一种高层次的认知思维活动，它包含分析问题、解决问题及创新的能力，而这些能力正是大学生所应必备的基本能力。因此，许多学者都对这一问题进行深入研究，并将计算思维逐渐运用到教学中[3-6]。文献[4]通过案例将计算思维抽象和自动化思想贯穿于离散数学课程教学中；文献[6]在数据结构课程中使用案例教学法对学生进行启发引导，培养学生的计算思维。计算思维所倡导的抽象、启发式推理、系统恢复等思想与操作系统中并发、同步、死锁处理等思想有相似之处。因此，本文将计算思维与操作系统课程教学有机结合起来，降低知识理解难度，激发学生学习兴趣，培养学生的计算思维能力。
2 以计算思维为导向的操作系统课程改革教学
本文以计算思维为导向，分别从理论教学、实验教学和考核机制3个方面探讨操作系统课程教学改革。
2.1 以计算思维为导向的理论课教学改革
传统教学模式以教师讲授为主，这种方式易于突出重难点，但忽视了学生的主体地位，造成学生被动接受知识，教学效果较差。计算思维倡导通过约简、嵌入、转化和仿真等方法将困难的问题阐述成一个易于解决的问题[2]。运用以计算思维为导向的教学方法，可在教学中引入问题情境，然后设置具体问题，引导学生利用计算思维方法分析、解决问题。以计算思维为导向的教学过程如图1所示。
操作系统课程内容枯燥、抽象，因此将生活中实例引入到教学中，便于将枯燥的知识生动化，抽象的知识具体化。例如，在讲解进程的概念时可引入这样一个实例：厨师做一道宫保鸡丁，首先找到菜谱，再准备鸡肉、黄瓜、辣椒、食盐等原料，最后按菜谱步骤炒菜。在这个例子中，厨师相当于CPU，菜谱相当于程序，原料相当于数据，做菜过程相当于进程。通过此实例，学生可以很容易理解进程和程序的区别，然后引导学生思考和讨论进程的特征及基本状态，再由老师进行总结和概括。在教学中还有很多这样的实例，如表1所示，通过实例引入可以降低理解难度，激发学习兴趣。
以计算思维为导向的教学方法将传统的注入式教学转变为启发式教学，通过情景引入和设置问题，不仅提高学生的学习的兴趣，而且有助于培养学生的创造思维能力和知识迁移能力[7]。
2.2 以计算思维为导向的实验课教学改革
实验是教学的重要环节，可以加深学生对知识的理解，还可以提高学生解决实际问题的能力[8]。传统实验课时安排较少，且实验内容主要是以验证基本概念和原理为主，以提高学生创新能力和实践能力为目的的设计性实验较少。以计算思维为导向的实验课教学，需要增加实验课时，并且实验内容以设计性实验为主，具体如下：
（1）验证性实验设置12学时。此类实验由学生独立完成，安排在相应的理论课程之后，使学生加深对相关知识的理解。此外，此类实验也是设计性实验的基础。
（2）设计性实验设置24学时。此类实验要求3～4人合作完成，安排在学期中，要求学生在学习中不断对实验进行补充和完善。待完成理论课学习后，通过答辩的形式对学生实验情况进行考查。例如让学生设计一个小型操作系统，让自己解决设计中遇到的问题，提高学生发现问题、解决问题的创造性思维能力。
2.3 以计算思维为导向的考核机制
传统对学生学习效果的考核主要依靠期末考试，忽视了对学生综合素质的考核。以计算思维为导向的考核方案如表2所示，将课堂讨论和实验课作为考核的一部分。
将课堂讨论表现纳入考核，可以激发学生课堂学习积极性。实验课分为验证性实验和设计性实验，后者更能体现出学生的创造思维。设计性实验是以小组为单位，根据每个人实验完成情况评定成绩。
以计算思维为导向的考核注重学习过程和创新能力的培养，促进学生全面发展。
2.4 课程改革实践效果
笔者对计算数学专业11级和12级分别采用传统教学模式和以计算思维为导向的教学模式进行教学，两个班级出勤率、课堂学习积极性和考试情况比较如表3所示。实践表明，以计算思维为导向的教学模式显著提高学生学习的积极性，提高了学生的学习成绩。
3 结语
本文在分析计算思维和操作系统课程契合点的基础上，将计算思维引入操作系统课程教学中。实践表明，以计算思维为导向的教学模式有利于激发学生学习兴趣，培养学生的计算思维能力，提高教学效果。
参考文献：
[1] JEANNETTE M W. Computational thinking[J]. Communication of the ACM， 2006， 49（3）：33-35.
[2] 周以真. 计算思维[J]. 中国计算机学会通讯，2007，3（11）：33-35.
[3] 何明昕. 关注点分离在计算思维和软件工程中的方法论意义[J]. 计算机科学，2009，36（4）：60-63.
[4] 常亮，徐周波，古天龙，等. 离散数学教学中的计算思维培养[J]. 计算机教育，2011（14）：90-94.
[5] 艾明晶，李莹. 以计算思维能力培养为核心的大学计算机课程改革[J]. 计算机教育，2014（5）：5-9
[6] 钟红艳，王晓丹，王艺菲. 数据结构课程计算思维能力培养的思考与实践[J]. 计算机教育，2014（10）：1-4.
关键词：非经典计算；算法设计与分析；智能科学与技术
1背景
智能科学与技术是人工智能方向的重点交叉学科，是一个包含了认知科学、脑科学、计算机科学的新兴学科。按照教育部学科专业目录，智能科学与技术是一级学科计算机科学与技术下的二级学科。如何在4年的本科教学过程中，既立足于计算机学科内容，又突出智能专业的特点，体现该专业区别于计算机科学专业的特色，培养一流的智能人才，是众多智能专业积极探索的问题。
本着帮助学生建立宽广厚实的知识基础，使学生将来能向本专业任何一个分支方向发展，并能掌握本学科发展的最新动态和发展趋势，深刻领会本学科与其他相关学科区别的目标，厦门大学智能科学与技术系于2012年合理调整了专业培养方案，制定了一套突出专业特色和个性的教学大纲，课程体系分为学科通修课程、专业必修课程、专业选修课程。其中，专业必修课程细分为智能基础类课程、软件理论类课程及硬件基础类课程3个不同类别。在智能基础类课程中，开设非经典计算课程。该课程是厦门大学智能科学与设计系最具特色的课程。
该课程以软件理论类课程算法设计与分析为先导课程，在本科三年级的第一学期先讲授算法知识，在同一学年度第三学期讲授非经典计算的内容。教师首先介绍经典算法设计与分析中的各种传统算法，借由经典算法发展过程中遇到的困境问题引出非经典计算的内容，前后呼应，有助于学生在智能计算上获得完整的系统学习。
2非经典计算在智能科学与技术专业本科教学算法体系中的地位
算法设计是智能科学与技术专业中的核心内容。本科专业4年的专业教学计划由4门核心课程构成算法体系的主线，包括高级语言程序设计（本科一年级学科通修课程）、数据结构（本科二年级方向必修课程）、算法设计与分析（本科三年级方向必修课程）、非经典计算（本科三年级方向限选课程）。这4门课程的教学内容和组织结构完整地构成了算法体系结构。以图灵奖获得者、pascal之父Niklaus Wirth提出的著名公式为参照，即Algorithm+Data Structures=Programs，算法体系以培训计算机方向学生掌握编程能力，独立完成分析问题、设计方案、解决问题的综合能力为主要目标；在这个体系中，程序语言是基础，数据结构是内涵，算法是框架。
在算法体系中，这4门课程以循序渐进的方式展开，注重对学生算法思维的培训。
（1）高级语言程序设计讲授的是c语言程序设计，通过对C语言的详细介绍，让学生掌握程序设计方法和编程技巧。作为初始启蒙课程，选择C语言作为程序教学语言，是因为C语言的使用广泛，拥有严格完整的语法结构，适合教学。
（2）数据结构重点讲授各种常用的数据表示逻辑结构、存储结构及其基本的运算操作，并介绍相关算法及效率分析。教师通过在一年级对包括C语言在内的其他程序设计过程的训练，加人对数据结构中各种数据的逻辑、存储结构的表示和运算操作，从数据结构的角度阐述典型算法，并简单介绍算法的效率分析，这是对程序设计训练的进阶内容。
（3）算法设计和分析主要介绍算法设计与分析的基本方法以及算法复杂性理论基础。我们在本科三年级引入算法设计与分析课程，从算法的抽象角度总结和归纳各种算法思想，包括递归与分治法、贪心法、动态规划法、回溯法、分支定界法、高级图论算法、线性规划算法等，最后阐述算法复杂性的分析方法、NP完全性理论基础等计算复杂性的基本知识及完备性证明概要，重点阐述算法思想，从复杂性角度比较和分析不同的算法。上述（1）、（2）和（3）的内容构成了计算机学科通用算法体系的教学过程。
（4）非经典计算主要讨论何为计算的本质以及经典计算在计算能力上遇到的困境，以此为契机讨论自然计算――生物计算、集群计算、量子计算等内容。算法设计和分析的最后一个章节是对算法复杂性的分析方法及NP完全性理论基础的介绍，不可避免地会讨论到现代电子数字计算机体系在计算能力上的瓶颈以及由NP完全问题（Non-deterministic Polynomial），号称世界七大数学难题之一的经典问题，引出对经典计算机体系的深层思考，进一步引导学生思考如何解决计算能力的瓶颈问题。这是教师设计非经典计算课程的出发点，也是对算法体系更完整的补充和更深层次的探讨。
此外，我们还需要对授课学期选择进行考虑。厦门大学实行三学期制度，在第三学期内开设的课程大多是实践类课程及前沿技术介绍课程。在本科三年级的小学期阶段，学生基本完成了智能专业大部分必修课程的学习，拥有了一定的计算机基础和学科素养。这时，依赖学生已经具有的数据结构与算法的基本知识，可以将学生的学习引向如何理解计算的本质；再从计算本质出发，由易到难，介绍采用非计算机的不同计算媒介和方法，例如DNA计算、元胞自动机、集群计算等知识，结合计算机模拟程序加深认识。在逐步加深学生对非经典方法计算的理解之后，再引入量子信息与量子计算。至此，智能专业关于算法体系的整体构建已基本完成。
3非经典计算课程内容大纲
非经典计算课程的主体课程内容以专题形式展开，分为5个部分。
第一部分：计算本质。从什么是计算人手，列举各种计算的形式，由数字的计算到命题的证明，由数值计算到符号推导，引出计算本质的广义定义，“计算是从一个符号串f变换成另一个符号串g”，即从已知符号（串）开始，一步一步地改变符号（串），经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符号（串）的变换过程；进一步展开对什么是计算、什么是可计算性的讨论，展开介绍计算理论上4个著名的计算模型――般递归函数、λ可计算函数、图灵机和波斯特系统；最后归结到丘奇・图灵论点。以上是第一条主线，第二条主线从计算复杂性角度人手，讨论在经典算法中难解决的NP完全问题，提出在经典计算体系中随着输入数据规模增大而难以计算的瓶颈，从而引发学生对于经典计算的思考。
第二部分：智能计算机的发展。这个部分主要讨论计算机硬件的发展历史，即从原始时期的计算工具，到现代计算机的4个发展阶段：史前期、机械式计算机、机电式计算机、电子计算机。教师从模拟型计算机到数字型计算机，阐述冯・诺依曼关于计算机五大基本组成对现代计算机体系结构的影响及其带来的限制；从硬件角度提出非经典计算机的讨论，鼓励学生对现代智能计算机硬件进行调查。
第三部分：DNA计算。主要阐述DNA计算的基本原理，并以旅行商问题为引子，展开经典计算难解决问题的讨论，重点介绍第一个由DNA计算模型解决的问题――L.Adleman构建的7个节点的DHP，并着重指出DNA计算潜在的巨大并行性和待研究的问题；然后介绍R.Lipton用DNA实验解决的另一个NP问题――可满足性问题（SAT）；最后将DNA计算与软计算结合，阐述粘贴模型以及DNA的软计算模拟与遗传算法的对比。对于DNA计算强大的并行性，以具体的算法实例加以详细阐述和说明，教师应指出分子计算的优缺点以及在计算能力上的巨大潜力。
第四部分：细胞自动机和集群计算。这个部分主要讨论群体计算，一方面，从细胞自动机的形式化阐述及其所带来的哲学意义出发，描述细胞自动机在计算机交叉学科上的运用；另一方面，介绍集群计算，以欧盟“蓝脑计划”为出发点，阐述如何从硬件体系和软件体系上用计算机架构类神经元的协同合作方式。
第五部分：量子计算。从基本的量子力学知识开始，完整阐述量子计算的基本概念、量子信息、量子计算机和量子通信。量子计算机的构建除了要包含最基本的操作外，还需要介绍基本的量子计算机体系结构、计算载体等知识，加深对量子计算的理解，最后介绍的量子通信。这种已经应用在实际生活中的量子计算，更贴合实际。
以上5个专题，结构清晰，分工明确。第一部分讨论经典计算的困境，第二部分讨论经典计算机的发展瓶颈，从第三部分开始，引入非经典计算模型，分别从生物学和计算机科学的交叉学科DNA计算、细胞自动机和集群计算、量子计算3个方面进行学习。5个专题，完成了对非经典计算中前沿热门计算模式的阐述，引导了学生对于前沿学科的认识和思考。
4非经典计算课程授课方式
本课程属于本科三年级第三学期的课程，授课除了上文提到的内容之外，另一个更重要的方面是引导学生对学科前沿以及热点内容的跟踪和思考。因此在教学方式上，我们采取了教师授课及学生调查报告相结合的形式。教师上课对应课程的基本内容，学生调查报告对应学科前沿跟踪与思考。
5个专题内容的授课经过了如下设计。在每个专题的授课结束后，布置相关专题内的一些热点、难点问题供学生课后查阅、讨论和思考。每个专题由学生自主报名，学生需要对相关内容进行跟踪，查阅近5年的科技文献，总结出论文综述，并准备10分钟左右的课堂报告，教师针对课堂报告指出相关的问题，由学生课后进行进一步的思考和再次的文献查阅，形成最终报告后提交课程论文。
这样的课程设计安排，可以很好地实现教学相长。在学生方面，促使学生除了上课听课，必须主动参与文献的查询过程，主动对授课内容或延展部分的概念进行思考。由于提供给学生选择专题的自由，所以也可以大大提高学生的积极性，让学生可以从感兴趣的角度对本门课程涵盖的内容进行调查，从而获得更加深刻的上课体验。最后，由于每个学生选择的题目必须提前汇总，不能与别人重复，所以在其听取其他学生的报告过程中，学生可以更广地拓展自己的知识面。对于授课教师而言，能够保持对该门课程研究现状的实时性跟踪，更加全面地更新课程内容，还可以将学生查阅的重要理论和知识补充到课程基本内容中，同时促进教师与学生之间的互动，活跃课堂气氛，提高教学质量。
5关于非经典计算课程的几点思考
课程从厦门大学智能科学与技术系建系之初开始构思和授课，在授课过程中不断调整教学内容和课程设计，紧紧围绕学生的反馈完善课程建设。关于非经典计算课程的几点教学经验可以总结如下。
1）增加课时，优化对课程设计的安排。
2015年开始，由于学科教学计划的调整，非经典计算课程由最初的20课时拓展为30课时，集中在本科三年级第三学期进行讲授，一共5周，每周6课时。课时安排上，除了增加教学内容，更加强了对学生的文献查阅和报告部分的考查。在论文报告环节，争取做到有目标、有指导、有结论、有总结。学生所做的报告除了在初始选题阶段要有区别之外，还要求有一定的文献查阅难度。从选题确定，到针对报告指出具体的问题，要求学生根据教师指出的问题进行进一步的思考和资料查阅，最后形成论文。这样的安排贯穿整个课程的全过程，学生的参与度获得了极大的提高。对于教师而言，在学期末总结学生所做的报告内容，并增加本门课的知识点覆盖程度，对教学也有比较大的促进作用。
2）课程考核方式上的设计。
非经典课程属于必修课程，在考核方式上除了提交论文外，也必须要有必要的考试环节。在考试环节中，主要考查学生对教师上课内容的理解。在具体授课中，教师从经典计算到非经典计算进行讲解，也从算法角度给出了非经典计算强大计算力带来的改变，既延续了经典算法课程中对算法的介绍和讨论方式，又对比了典型问题在经典算法和非经典算法中的不同解决方式。这样的授课内容作为对算法体系基本知识点的考查，以闭卷考试内容来设计，是十分合适的。课程延展部分的开放知识点由学生的论文及报告内容进行评分衡量。最后，我们将两个部分的成绩作为本门课程的最终成绩。
3）课程教材的选定。
由于本门课程是厦门大学智能系的特色课程，所以国内并没有合适的教材作为授课使用。在积累了几年的教学经验后，我们准备着手进行教材的编写。如何选定更加合理的专题、更为广泛而前沿的知识，这关系到智能专业对这门课和教材的全局考量。
关键词:计算机导论;实验教学;能力培养
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
“计算机导论”是计算机专业(包括计算机科学与技术、软件工程、网络工程等专业)的核心课程之一,作为第一门专业基础课程,一般安排在一年级的第一学期。该课程的主要任务是比较全面地、概括性地介绍计算机科学技术的基本知识,使学生对本专业的知识体系有一个基本的了解。计算机导论课程涉及的内容比较多,涵盖计算机科学与技术的各主要分支领域,广度优先是该课程的特点,同时也有一定的深度。
“计算机导论”的教学包括理论和实验两部分。理论教学的定位是:了解计算机的发展简史,激发学习兴趣;掌握计算机的基本知识,建立专业知识体系框架;了解计算机科学技术的最新发展,促进研究性学习;掌握计算机学科的思维方法,培养综合素质与创新能力。实验教学的定位是:通过拆装计算机,深入理解计算机的基本组成及工作原理,熟练掌握常用计算机软件的操作技能,掌握互联网的接入方法和应用,掌握常用杀毒软件的使用,提高计算机应用能力和实践能力。总之,经过一个学期的计算机导论课程的学习,使学生掌握计算机专业的基本理论知识和操作技能,初步具备计算机专业人员的知识和技能素养。
2目前存在的主要问题
实验教学作为整个“计算机导论”课程教学的重要组成部分,既能培养和提高学生的实践技能及应用能力,激发学生的学习兴趣,也有助于深化对理论教学内容的理解。但目前的实验教学在实验内容、实验教学模式、综合应用能力培养和考核方式等方面还存在一些问题。
2.1实验内容特色不明显
虽然大多数学校的计算机专业都开设了“计算机导论”课程,可选的教材也比较多,但专门的“计算机导论”实验教材却很少,多是选用非计算机专业的计算机应用基础类实验教材。这类实验教材偏重于常用软件(Windows、Word、Excel、PowerPoint等)的操作使用,而对计算机的基本组成、网络连接、病毒查杀等内容的介绍比较少,甚至没有。课程学完以后,计算机专业学生所掌握的操作技能和非计算机专业学生没有什么区别,体现不出计算机专业的特点。因此对计算机专业学生来说,计算机导论课程的实验教学仅仅包括常用软件的一般应用性操作是不够的。
“计算机导论”的实验教学内容要突出专业特色,学生除熟练掌握常用软件的操作技能外,还要掌握拆卸计算机和组装计算机的技能,具备基本的联网、环境配置、工具软件的安装与卸载、杀毒软件的安装与查杀计算机病毒等能力。除此之外,对于一些学有余力的学生,还可以安排一些开放性实验,如程序设计实验、数据结构实验、数据库实验等,深化对相关内容的理解。
2.2实验教学模式单一
由于学生来自于不同的地区、学校和家庭,受物质条件、重视程度及学习时间等各种因素的影响,新入学的大学生对计算机知识的认识和计算机操作技能的掌握有着比较大的差异:有的同学可能连最基本的键盘、鼠标操作都不是很熟悉;而有的同学可能已制作过幻灯片,会熟练地使用互联网,甚至能够编写一些简单的程序。
而现行的教学模式大多是统一授课,讲授相同的教学
本文得到河北省教育科学“十一五”规划课题(06020330)和河北大学教改项目的资助。
作者简介:王苗(1975-),女(汉),河北保定人,硕士,讲师。
内容,布置相同的实验题目,教师难以对基础不同的学生进行个性化的、有针对性的指导和帮助。这就可能导致一些基础较差、一时还不适应计算机课程学习方式的学生产生畏难情绪,影响其学习的积极性和信心。而对于已经具备一定的基础知识和应用技能的学生,会觉得所讲内容过于简单,对实验内容没有兴趣,影响其学习的主动性。实验教学要考虑学生初始基础的不同,要适应不同层次学生的各自所需。
2.3强调综合应用能力不够
目前的实验教学强调单项操作技能比较多,例如,学生了解计算机的基本组成,却没有拆装计算机的技能;会使用Windows、Word、Excel、PowerPoint等常用软件,却不会安装和卸载软件,不会进行系统配置;会简单的录入和排版,却不会制作图文并茂的文档和美观大方的幻灯片;会上网浏览网页、收发邮件,却不会进行联网设置等。实验内容多为实现单一功能的单元实验,以完成某项实际任务为目标的综合性实验较少,强调综合应用能力不够。
2.4考核方式死板
考试作为检验学生学习效果的手段,在整个教学过程中占着重要的地位,对于学生的学习态度起着一定的导向作用。目前,计算机导论实验的考核包括平时考勤、实验报告和期末考试等。考勤虽然能督促学生按时间到实验室,但却不能保证学生把心思都用在实验题目上;由于都是一些操作性实验,实验报告也难以全面反映学生实验技能的掌握;期末考试由于时间有限,做的题目比较简单,不容易考察出学生的综合应用能力。
3实验教学改革
基于对存在问题的分析,计算机导论课程的实验教学要不断改革和完善:充实教学内容、改进教学方式、多样化考核,以此提高计算机导论实验教学质量,提高学生的综合应用能力和实践能力,进而促进计算机导论理论教学的质量提高。
3.1充实教学内容
作为计算机专业的入门专业基础课程,计算机导论有两个方面的重要作用。一是使学生对计算机的发展历史、计算机专业的知识体系、计算机学科方法论及计算机专业人员应具备的业务素质和职业道德有一个基本的了解和掌握;二是熟练掌握常用软件的操作技能并具备一定的组装计算机能力。前者通过理论教学来实现,后者通过实验教学来实现。主要实验内容包括计算机的基本组成、Windows操作系统、Word文字处理软件、Excel电子表格软件、PowerPoint演示文稿软件、互联网应用、FrontPage网页制作、计算机安全等。如表1所示,每部分内容分为基本操作和高级功能两部分,以适应不同程度学生的需要和分层次教学的需要。
表1计算机导论主要实验内容
实验内容 基本操作 高级技能
计算机的基本组成 认识计算机的基本组成、键盘和鼠标操作 计算机拆装、熟悉各种主要硬件设备
Windows操作系统 文件和文件夹管理、文件搜索、创建快捷方式 磁盘操作、系统管理、常用软件的安装与卸载
Word文字处理软件 文本的录入和编辑、格式设置与页面设置、简单的表格操作 表格的高级功能、绘制图形、图文混排、特殊排版
Excel电子表格软件 数据录入与编辑、自动填充、记录排序、格式化、页面设置 公式、函数、记录筛选、分类汇总、创建与编辑图表、数据透视表
PowerPoint演示文稿软件 简单幻灯片制作、超级链接、应用设计模板、动态效果 幻灯片放映设置、配色方案、动画设置、插入声音及图片、插入切换特效
互联网应用 信息检索、文件下载、收发电子邮件 互联网接入、网络设置、浏览器配置、编辑多媒体电子邮件
FrontPage网页制作 创建站点、设计站点风格、简单网页的编辑与 设计框架结构的网站、制作图文并茂的个人主页
计算机安全 杀毒软件、防火墙软件的基本功能 杀毒软件和防火墙软件的配置、升级、启动扫描、定时查杀、访问规则和流量监控等高级功能
3.2改进教学方式
由于受到中小学阶段的学校环境、家庭条件等因素的影响,刚进入大学的大学生对计算机知识的认识和操作技能的掌握有较大的差异。为满足不同学生的不同需求,应采取分层次的教学方式:在每部分实验内容前设置一些分层次的测试,通过低层次测试者,直接进入高层次内容的学习,这样每个学生可以根据自己的实际情况,个性化地选择实验内容。
分层次教学的具体实现可以有两种方式:一种方式是在测试的基础上将学生按层次分成AB班,A班学生(有一定的操作水平)直接进行高级操作技能的练习,强化实际应用技能的提高。B班学生(操作基础差一些)从基本操作练习开始,在熟练基本操作的基础上再进行高级操作技能的练习。第二种方式(如果不便于分班)是根据学生的实际情况,对不同程度的学生提出类似于AB班学生的不同要求。除了课上时间外,应给学生提供一定学时的实验室开放时间,对于基础差一些的学生,使其有比较充足的实验时间完成学习任务,对于基础比较好的学生,使其能够根据自己的兴趣自主设计完成一些具有比较强的综合功能的实验题目。
分层次教学可以照顾到学生的不同情况,使其各有所学,既能够达到基本的教学要求,又能够激发基础较好的学生的学习兴趣,提高学习质量。
3.3注重培养综合应用能力
实验教学的目的是提高学生的综合应用能力,能够用所学知识解决实际问题。计算机基本组成实验的目的是使学生能够自行组装计算机;Windows操作系统实验的目的是使学生能够合理地建立文件夹和各种文件,有效管理自己的外存资源(硬盘、U盘等);Word实验的目的是使学生能够建立包括文字、图片及一些特殊效果的实用文档;Excel实验的目的是使学生能够熟练完成各种基于电子表格的统计、排序和筛选等功能;PowerPoint、互联网应用、计算机安全等实验也都类似,都是要训练学生完成实际工作、满足实际需要的技能。所以,实验教学一定要着眼于学生综合应用能力的提高,而不只是掌握一些单一的操作技能。
综合应用能力的培养要有良好的教学设计支撑。例如,在学习Word文字处理软件时,可以首先向学生演示几篇事先编辑好的风格各异、图文并茂的Word文档,让学生感受Word软件的强大功能,引起学生的求知欲望,促使学生思考如何去实现这些功能。然后进行如查找、替换文本,设置字体格式、文字效果,创建目录及分栏等一些简单的操作演示,展示Word软件易学、易用的特点,打消学生的畏难情绪,引导学生主动学习。还需要设置一些综合性的有一定实用背景的题目,如制作个人理财的电子表格、自我介绍的幻灯片、某一主题的网站等,留给学生用课外的实验时间来完成,并要求学生在规定的期限内将实验成果发到教师的邮箱或上传到指定FTP服务器上。这能够充分调动学生的主动性和创造性,引导学生利用互联网搜索自己需要的素材,寻求解决问题的办法;借此也可使得学生逐步积累与本专业相关的知识资源。
3.4多样化考核方式
考核对于评价学生的学习效果和教师的教学质量具有重要作用,计算机导论实验教学的考核要重在考核学生的综合应用能力,不要只是在局部的细节上考察。实际教学情况表明,学生可能在某些细节上很熟悉,但仍然不能解决实际问题的情况还是比较普遍的。
在坚持考勤、实验报告和期末考试的基础上,使考核方式多样化一些,布置一些综合性题目供学生完成并根据完成情况评定成绩,表现突出的,可以免去期末考试。例如,对于计算机的基本组成部分,布置一份设计计算机装机方案的题目,要求学生给出分别适合家庭娱乐、日常办公、图像处理等不同需求的配置方案。这就需要学生利用业余时间去了解市场,关注新技术、新产品,了解不同配件的性能、价格等,经过分析、比较,才能给出符合需求的、性价比高的配置方案,借此锻炼学生的解决实际问题的能力。
对于Windows、Word、Excel、PowerPonint、杀毒软件等常用软件的学习及互联网应用、网页制作等内容的学习,要注重考察学生多个软件的综合应用能力。可以让学生在上网搜索图、文、音、像素材的基础上,制作一个图文和表格混排的文档、就某个主题制作一个幻灯片、设计一个小型网站等。这样的工作能够反映出学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。这对于学以致用、提高学生的学习兴趣和学习积极性是非常有益的。
4结论
文中提出的关于计算机导论实验教学的改革思路在我们的实际教学中得到落实并取得了一定的成效,但仍需要不断提出新的改革方案,不断完善各教学环节,以保证实验教学质量的不断提高,并促进理论教学质量的提高。
参考文献:
关键词：中职计算机 有效教学 构建
现代信息技术日新月异，计算机的应用遍及各行各业。然而，许多中职生对学习计算机存在着一些误区，致使课堂教学无效或低效，为此探索计算机教学有效路径，提高中职计算机教学质量，是当前亟待解决的问题之一。
一、当前中职计算机教学存在的低效成因
1.认识不到位，学生缺少主动性
目前在中职计算机课堂教学中，部分学生认为只要会操作计算机，其他学不学无所谓，比如认为对计算机理论等根本没有必要下功夫。这种错误的认识，导致学生在学习计算机理论时，注意力不集中，只是被动学习。而学生这种缺少主动性的学习，到后来计算机操作难度较大的时候，就会因理论知识欠缺而难以完成。另外，许多学生把大量的时间用在了玩游戏、上网聊天等与学习无关的内容上，没有形成良好的预习或复习习惯，仅仅掌握了简单容易的计算机操作，学生能力就得不到有效的发展与提高。
2.内容不合理，学生缺乏趣味性
中职计算机教学内容设置不太合理，表现在：一是理论知识十分抽象，调查显示，有近六成的中职学生表示难以接受抽象的计算机理论知识，加之实际应用性不太强，导致近五成的学生对此失去了学习兴趣；二是学生以前学习过中职计算机教材的部分内容，他们在初中已经接触过，虽然当时并没有掌握好，但现在重新学习这些内容，感觉内容无味无趣，而失去了新鲜感。这就导致部分学生要么面露难色，要么不屑一顾，无论是理论还是操作，均一知半解。
3.教法不科学，学生缺少积极性
相比较而言，中职学生素质不高，学习成绩皆不是十分突出，因此，需要教师调动其学习积极性，参与到课堂学习中来。但目前许多中职计算机教学，教师无视学生的实际需要，无法调整自己的教学方式，仍以讲授为主，并且将理论知识与实践操作分开来学习；学生只能被动听讲，又缺少必要的质疑问难态度，很难将理论与操作做到有效结合，常常出现操作失败或理论错误等现象，长此以往，势必降低学生的学习积极性与教学效率。
二、构建中职计算机有效教学的路径
1.前提――了解学生实际，明确教学目标
了解学生的实际，布置明确的教学目标，是构建中职计算机有效教学路径的前提。中职学生对计算机的理论认知水平不一，操作熟练程度也不同，计算机应用水平更是千差万别。教师必须充分了解这些实际情况，结合计算机教学现实，制定科学的教学目标和学生任务，提高学生的计算机素养。教师要把握中职计算机教学的原则，即“重基础，多理论；重理论，多操作；重自主，多应用”，使学生切实掌握计算机的有关理论知识，理解操作的具体涵义和流程，独立或合作完成计算机的基本操作实践，并利用所学的计算机知识解决生活中的某些问题。
比如在计算机“Internet应用”教学中，教师要让学生明确教学目标、明确应用情境及能力训练任务，学会连接Internet，安全获得互联网信息，学会申请电子信箱并收发、管理电子邮件，熟悉应用网络即时通信和网络空间等。学生在心中有了目标，才能把握和利用Internet的“度”，因此不再随便浏览网上资源，从而提高学生的计算机认知水平，达到本节课教学的要求和目的，提高课堂教学效率。
2.基础――创设问题情境，优化教学内容
问题是引发学生求知的重要举措之一。因此，在计算机教学中，教师要善于创设问题情境，引发学生在情境中，发现、探讨与解决问题。
首先，选择适于问题情境的教学材料，提供给学生思维发展的空间。比如，教学“网页制作”一节，由于学生都很熟悉互联网，所以教学不必拘泥于教材上的资料，而要准备好许多优秀网页，创设教学情境。这样设计，可以很快抓住学生的注意力，许多学生在为优秀网页感叹的同时，会思考别人是怎么做的，自己能不能做得更好。
其次，结合学生的生活来设计教学。比如，学习Excel时，可建立班级通讯录，由各小组具体分工协作，采集学生的数据，建立和编辑Excel表格等。再如PowerPoint的教学，可以让学生以喜欢的某种事物为题材，制作PowerPoint文稿，在激发兴趣的同时，照顾到各位学生的生活乐趣，学生的操作能力将有效提高。
再次，优化教学内容的呈现方式。即借用网络优势，从网络资源中找到适合的内容呈现方式。比如，学习Flash时，教师可以提供一些动画效果较好的Flash课件，引出本课程将要学习的主题。学生可以自主检测与应用网络资源，并学会亲自操作。这样既可以让学生的视野开阔，又可以弥补传统计算机教学的缺陷，从而整体提高计算机教学效果。
3.关键――转变教学方法，凸显学生主体
传统的教学方法已经不适应课堂教学。因此，教师要积极改变教学模式，凸显学生这个课堂教学的主体，提高教学的有效性。
首先，提出任务，变“学会”为“会学”。任务驱动作为一种有效的教学方法 ，其基础是建构主义思想。教师结合教学内容，针对性地提出具体的学习任务模块，将知识与理论融合在各任务模块中，让学生自主探索。在自主探究中，启发与讨论相结合，自学与讲授相结合，小组学习与个体探究相结合，学生在提高自身能力的同时，其潜能得到开发，在整个任务完成过程中，逐渐从“学会”到“会学”。比如，教授文字处理软件Word时，对于“图文表混合排版”等，可以布置预习任务和学习任务，交给学生图片与艺术字的处理及设计任务；教学Excel时，布置以下任务：在一定的时间内，将学生身高和体重分别从高到低排序等等。学生完成任务后，教师及时做出评价。适当运用任务驱动教学法，把知识点融入到具体的案例或任务中，学生成为任务完成的主角。
其次，小组合作，由“被动”到“主动”。针对中职学校复杂的生源情况，以及计算机基础知识层次不一、操作能力不一的现实，在实作课教学过程中，结合具体的教学内容，实行小组合作方式，由各小组组长领导协作完成学习任务。在小组协作中，每个学生都能积极发挥自身的优势，实现由被动听记到主动学习的目的。比如小组合作完成“应用word制作电子作品”一节，各小组根椐学生的实际进行分工，有的学生承担文字输入等编辑任务，查找、替换、修订、字体变换等等；有的学生承担图文排版任务，页面设置、图片插入、图像组合等等；有的学生承担文章修饰和图文混合编排等任务。在小组协作过程中，大家互相学习，齐心协力，最终完成了电子作品，充满了自豪感。
总之，中职计算机教学必须走出低效或无效教学模式的误区，为提高学生的积极性、主动性以及学生的将来着想，不断探索有效的教学方式，提高中职计算机教学水平。
参考文献：
[1]沈春根.职业教育中计算机教学有效性的思考[J].现代教育科学.中学教师，2010（1）.
[2]姜立君.中职计算机专业怎样利用课堂有效提高教学质量[J].黑龙江科技信息，2009（7）.
关键词：计算方法；教学改革；应用型人才；人才培养模式；创新能力
计算方法课程是高等院校本科层次信息与计算专业的核心课程，其教学目标是使学生掌握数值计算和程序设计方法，提高科学计算中分析和解决实际问题的能力。随着社会的进步和计算机技术的快速发展，数值计算方法已经广泛应用到生物、经济、材料、制造、气象、设计等诸多领域，使得学生掌握这一专业知识显得尤为重要[1]。尽管经过几十年的建设和发展，计算方法研究的理论体系逐步完善，教材和相关教辅著作日趋丰富，但是该课程的教学仍然存在教学观念陈旧、教学方法落后和重理论轻实践的问题，不能满足新形势下应用型人才培养目标的要求[2]。鉴于此，本文就当前计算方法课程存在的问题，结合本人从事该课程教学积累的经验，从教学观念、教学内容和教学模式等方面探讨该课程的教学改革思路。
一、计算方法课程的特点及教学中存在的不足
(一)计算方法课程的特点
计算方法课程的内容较多，涉及高等数学、线性代数、微分方程、泛函分析等方面的知识，且其理论性较强，尤其是算法推导、稳定性分析、收敛性分析、误差分析等内容。计算方法课程各章节知识之间的独立性强，连贯性弱，且数学公式繁多、复杂、抽象，不利于学生记忆[1]。计算方法是一个将数学科学和计算机科学结合在一起的交叉学科，同一数值计算问题的解决可以有许多不同的方法，不同算法的计算误差和计算效率也不相同，而问题的解决最终要通过编写计算机程序来实现，具有较强的实践性。
(二)计算方法课程教学中存在的不足
根据笔者的教学经验和体会，目前该课程教学中主要存在如下几个方面的问题：1.既有教材难以很好地满足教学要求近年来，笔者所在的计算方法课程教学组先后选用了不同版本的教材，但感觉到这些教材都不能很好地满足应用型创新人才培养的需要。例如，李庆扬主编的《数值分析》是很多本科院校理工科使用的一部经典的优秀教材，其理论性强，内容丰富，但在应用方面有所欠缺，不能很好地满足应用型人才培养的需要。再如，王能超编写的《数学分析简明教材》具有内容精炼、深入浅出、通俗易懂的特点，是高等院校一般工科专业计算方法课程的优秀教材，但由于该教材较少涉及算法实际的应用背景，且对算法实现内容的介绍较少，因此易导致学生学习兴趣不高，不能很好地满足应用型本科院校教学的需要。2.实践教学内容匮乏在不少高校，计算方法课程计划中安排的学时•152•数普遍较少，如笔者授课的班级，该课程总共安排48学时，其中理论课32学时，上机实验课16学时。由于学时的限制，使得课程教学内容多为以公式推导为主的理论知识，上机实验仅限于验证教材上的一些基本算法，极少将数学建模思想融入实验教学中。这种缺乏应用性和趣味性的实验教学，难以激发学生的兴趣，更难以有效提高学生解决实际问题的能力。3.教学手段和方式单一板书是一种重要的教学手段，但对于复杂的理论分析和公式推导，单一的板书式教学不利于吸引学生的注意力和兴趣。将板书式教学与多媒体教学有机结合起来，可以有效提高课堂教学质量，但在计算方法课程教学中，有的教师单调地进行板书式教学而排斥多媒体教学，有的教师则过度依赖多媒体教学手段而放弃板书式教学，从而影响了教学效果。在教学方式方法上，由于教学内容多而学时有限，一些教师在授课时一味地采用讲授式教学法，极少开展讨论式教学和任务驱动式教学，致使课堂气氛严肃有余而活跃不足，学生学习的主动性和积极性没有得到充分发挥。4.课程考核方式单一在很多高校，计算方法课程的考核方式和其他理论课几乎完全相同，即仅重视结论性考核而轻视过程性考核，且结论性考核多以闭卷考试的方式进行，对实践环节的考核不足。该课程考核方式的导向作用决定了学生在学习的过程中重理论而轻实践，进而造成了学生算法设计水平不高和解决实际问题的能力不强的状况[4]。
二、计算方法课程改革的思路
(一)更新教学观念
要改变计算方法课程教学效果不佳、学生解决实际问题能力不强的局面，教师必须更新教学观念，打破以往重理论轻实践的教学观念和教学模式。作为教学活动的组织者和引导者，教师不但要准确、高效地传授课本知识，而且要指导学生学会学习和应用，让学生从被动听讲的知识接受者转变为主动学习的知识探究者，只有这样才能充分调动学生学习的主动性和积极性。因此，从事计算方法课程教学的教师，必须以“厚基础、重能力、强创新”的人才培养目标为指引，将学生素质的提高和创新能力的培养置于课程教学的中心地位，采用灵活多变的教学方式和方法来调动学生的学习兴趣，强化和培养学生运用所学知识解决实际问题的能力[5]。
(二)优化教学内容
1.优化理论教学内容计算方法课程主要包含插值法、数据拟合、数值积分、微分方程数值解法、方程求根、线性方程组的迭代法和直接法等内容。该课程学时较少，涉及知识面较宽，抽象性较强，并且涉及繁杂的算法、公式推导和理论分析，对学习者计算机编程能力的要求也较高，为了确保学生能在有限的学时内有效地掌握算法的设计思想、程序流程、误差的估计和分析方法，培养提高学生以计算机为工具、运用数值计算方法解决实际问题的能力，教师必须在新教学理念的指导下优化课程内容。为了适应应用创新型人才培养的要求，计算方法课程宜选用理论和实践并重、实用性强、案例丰富的教材。在缺乏理想教材的情况下，教师应根据教学需要灵活整合教学内容，力求对知识点的讲解做到详略得当，比如，对于理论证明可稍微简略一些，而对于算法思想、算法设计和算法的应用应详细讲解。2.强化实验教学以往计算方法课程的实践教学仅仅要求学生实现教材上一些基本的算法，实验内容缺乏精心设计，很难适应新形势下应用型人才培养的要求。因此，必须对以往的实验内容进行整合和优化，除了对教材提供的基本算法进行验证以外，还需要增加一些兼具趣味性和实用性的综合实验内容。比如，在数值积分部分，可以让学生进行空中电缆长度计算的实验；在数据拟合部分，可以让学生进行给药方案设计的实验；在微分方程数值解部分，可以让学生利用微分方程数值计算方法和已知观测数据进行模型参数估计实验。为了满足不同层次学生的要求，实验可以分为必做和选做两种。对于选做性实验（如一些数学建模试验），可以让学生以自由组队的方式来进行，这样不但能达到完成既定教学目标的目的，还能强化提高学生的团队合作能力和创新能力。优化实验教学内容，应着力于使学生灵活地应用和创造性地改进教材提供的一些标准数值算法，以实现培养应用型创新人才的目标。
(三)改革教学方法、教学手段与课程考核方式
计算方法是一个“数学思维和数值思想、学数学和用数学、理论与实践相结合的交叉学科”。因此，单一地采用传统的讲授式教学法很难实现计算方法课程的教学目标，只有进行教学方式和教学手段的改革，才能有效地提高教学效果。1.教学方式的改革在计算方法课程教学中，教师宜采用灵活多样的研讨式、辩论式和启发式教学，注重课堂交流互动，充分激发学生的学习兴趣，调动学生参与课堂活动的积极性。对算法的讲解应注重讲解算法的设计思想、算法的流程、算法的误差、不同算法间的比较和计算复杂度的分析，并摒弃满堂灌的广播式教学，给学生留下独立思考的时间；应结合当前学术研究的前沿问题，对课本知识进行适当的扩充，以开拓学生的视野，拓展学生的思维空间，提高学生学习的兴趣和主动性。例如，在讲解微分方程数值解的过程中，除了介绍欧拉方法、改进的欧拉方法及龙格库塔方法的设计思想、误差估计和计算的复杂度讨论以外，可以引导学生运用所学知识来探讨系数是分段函数和周期函数的常微分方程、脉冲微分方程、泛函微分方程、随机微分方程的数值解等问题的解决方案，然后通过课堂交流讨论不断优化算法，最终完成计算机编程并进行课堂演示。这种教学方式有利于培养学生的创新能力。2.教学手段的改革计算方法课程的理论性和实践性决定了仅采用传统的“一根粉笔走天下”的单一教学手段不能满足应用型人才培养的需要。多媒体教学具有直观性、高效性、交互性、集成性等特点，将课程中抽象、枯燥的学习内容通过图形、动画等形式直观地呈现给学生，有利于提高教学效率，增强教学效果。因此，在计算方法课程的教学中，教师应将多媒体教学和传统的“黑板+粉笔”板书教学结合起来，如概念介绍、图形演示、应用软件和程序设计分析等内容采用多媒体教学方式，而定理的证明则采用板书式教学。
(四)课程考核方式的改革
通过计算方法课程的教学，既要让学生掌握算法设计思想和误差分析的理论知识，又要让学生掌握算法设计和上机调试的基本技能，最终能熟练运用Matlab编制具体算法去解决实际问题。计算方法课程的教学目标决定了其考核方式不能像其他数学课程一样仅仅依据理论知识考试成绩衡量学生的学习效果。单一的理论考核不利于调动学生进行程序设计和上机实验的积极性，也不能全面考查学生对该课程的掌握情况。该课程较为合理的考核方式应该采用专题论文、理论试卷与上机编程相结合的方式。各种方式考核的权重，以平时考勤和作业成绩占10%、上机编程占25%、专题论文占15%和期末考试占50%较为合适[6]。随着应用型本科高校转型发展工作的推进，计算方法课程的教学改革已经势在必行。本文结合计算方法课程在教学上存在的一些普遍问题，结合应用型创新人才培养的要求，从更新教学观念、优化教学内容、改进教学方法和完善考核方式等方面对该课程的教学改革进行了初步的探讨与研究。教学实践表明，这些措施有利于提高教学效果，尤其在激发学生的创新思维意识、提高学生运用所学理论解决实际问题的能力方面成效显著。
参考文献：
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[5]徐建敏，熊金志，李勇．地方高校“计算方法”实验教学的改革[J]．实验室研究与探索，2011(9)：152―154．
关键词：高校；非计算机专业；计算机基础教学；教学模式
0 引言
计算机作为一种现代通用的智能工具，拥有一定的计算机知识和应用能力已成为现代人所必须具备和赖以生存的基础。随着计算机技术、多媒体技术、网络技术的迅猛发展，计算机应用范围不断扩大，21世纪的青年可以利用各种渠道、手段来获取所需的知识。大学生承担着未来国家的建设重任，论文作为培养国家栋梁之材的高等院校就是要在迅速发展的信息时代培养一批有能力有文化的高素质人才。而计算机的应用能力已成为现代大学生知识结构中的重要组成部分，因此，高校计算机基础教学对于提高21世纪大学生的素质具有十分重要的作用。
1 目前计算机基础教学存在的问题
自从上世纪90年代，全国高等学校相继在非计算机专业的授课计划中加入了《计算机应用基础》课程，经过近20年的探索，各校都有了一套相对稳定的教学体系和教学模式，但是，随着时代的发展和计算机的普及，大学生进入大学之前对计算机的掌握程度有了很大的变化，经济发达地区与贫困地区的学生在入学前对计算机的掌握程度也形成很大差异。另一方面随着社会上对计算机能力的认可度的提高，高校为顺应社会需求而对学生采取的一些强制的考级考措施，使得目前计算机基础教学存在着一些必须引起重视的问题。
1.1 计算机基础教学也跌入应试教学的泥潭
目前一部分高校把计算机等级考试成绩和非计算机专业的毕业学位证紧密联系在一起，在这种情况下，教师面对学校下达的等级考试合格率的要求，而不得不忽略学生计算机应用能力的要求，一味追求考试合格率，而学生为了顺利拿到学位证，不得不把很多精力投入到与考试相关的学习中，如考试技巧、大量试题练习等，这样，致使好多学生毕业了都不知道如何使用已学的计算机知识来辅助完成一些简单的工作，比如毕业论文完成一份应聘求职书的设计。有很多学生毕业了还得花很大力气通过各种渠道重新学习计算机知识。这是应试教育带来的后果。
1.2 理论教学与实际操作相脱节
计算机基础课程是一门理论与实践相结合的课程，理论与实践相辅相承，理论是基础，实践是手段，应用是目的。很多大学生存在这样一种情况，上课听老师讲授的内容都能听懂，但是当需要自己操作时就无所适从，即课堂授课理解和自己真正动手实践不能统一，或者把老师布置的作业顺利完成作为唯一的上机实践任务。因此，一旦题目变换一下就不会做了，欠缺举一反三的能力。
1.3 忽略不同层次学生的分层教学
由于各地区学生入学前计算机水平存在较大差异，计算机基础教学采用“一刀切”的教学方法，无疑会造成两极分化的局面。一方面层次较高的学生“吃不饱”，埋怨计算机基础课程是浪费时间，使其的学习积极性受到很大打击；另一方面，层次较低的学生“吃不了”，对计算机课程产生畏惧，从此妄自菲薄，自我放弃。这对提高学生计算机应用能力都将产生极大的障碍。
1.4 教学内容脱离实际
随着计算机科学发展的突飞猛进，软硬件的更新换代速度相当快，而我们的教学内容跟不上发展的速度，医学论文致使学生对该门课的兴趣下降。另一方面，计算机基础教学存在就事论事的现象，只是教会学生如何操作，而忽略对学生“计算机意识”的培养，也就是没有很好地激发学生具有用计算机解决面临任务的强烈愿望，很少教会学生什么事情可以用计算机解决，如何有效地使用计算机，如何在自己的专业中使用计算机等，因此造成学生很大困惑，觉得没有学到多少有用的知识，挫伤了学生学习计算机的积极性。
2 计算机基础教学改革措施
由于上述种种原因，造成了计算机基础课程看似简单实际效果却不尽如人意的状况，当前各种各样的教育教学组织机构以各种交流会、研讨会的形式探讨新形势下高等学校非计算机专业计算机基础课教学的新思路、新方法，教育部计算机基础教学指导委员会也就在新形势下如何进一步加强计算机基础教学提出了指导性的意见，因此，计算机基础教学改革势在必行。
2.1 更新教学内容，合理设置课程体系
首先，要改变只注重计算机等级考试的思想观念，缓解等级考试通过率给教师带来的压力，在课程的安排上，要根据不同的专业进行设置，让教师有足够的空间在教学过程中发挥学生动手解决实际问题的能力，让学生在解决问题的基础上深入掌握计算机的应用能力，建立起适应当代计算机基础教育的教学模式。
其次，要设置合理的课程体系。课程体系是由相互联系、相互影响的若干课程按一定的结构组成的具有实现人才培养目标功能的统一整体。课程是由具有一定相关性的教学内容有机结合而成的结构体系，它是构成课程体系的基本要素。要实现教学内容和课程体系的整体优化，就是要求从人才培养模式的总体设计和人才知识、能力、素质结构的整体走向出发，合理地更新与选择教学内容。计算机基础教育应该以培养学生的计算机素质和计算机应用能力为目标，课程体系建设应充分考虑计算机基础教育面临的新形势，从人才培养目标出发，更新教学内容、优化课程体系，把体现计算机发展、具有时代特征的内容反映到课程体系中来，硕士论文让学生掌握计算机的新知识和新技术，培养学生利用计算机解决实际问题的能力。在教学过程中结合计算机基础教学的特点，把非计算机专业的计算机基础教学分为三个层次，即计算机文化基础、计算机技术基础、计算机应用基础，共同形成一个完整、独立的计算机基础教学课程体系。在课程设置上要有多样性和灵活性，增加选修课的比重，满足不同层次学生的需求。
第三，在教材体系上要改变现在教材内容陈旧，使用周期较长的状况，多引用一些能反映计算机前沿知识和特色知识的教材，并缩短教材的使用周期。
2.2 计算机基础教学与专业知识的整合
对于非计算机专业学生来说，计算机课程只是一门工具课，学习计算机课程的目的是学会使用这种工具并为专业服务，因此教师应当把教学重点放在应用上。要精讲多练，给学生提供足够的上机操作机会，使他们在实践中理解计算机的基本知识，掌握计算机的操作技能和编程手段，培养学生的信息素养和创造能力。到二、三年级根据各专业特点开设相应的计算机课程，比如会计电算化、计算机辅助设计等，让学生更好地利用计算机去解决专业领域中的问题及日常事务问题，同时针对不同专业的学生，设计不同的课程案例，通过案例教学，让学生体验和领悟利用计算机解决问题的思路和方法，这样不仅可以培养学生的创新精神和动手能力，还为学生的自主学习创造了新的空间和条件。到了高年级，学生可根据自己的专业发展和兴趣选修几门计算机课程。真正做到学有所用，并且在四年的本科学习中，能使计算机学习不断线。
2.3 开设课外实践活动，提高学生学习兴趣
对于有限的课时来说，课堂教学远远不能满足那些对计算机有特殊爱好的学生，特别是一些入学时计算机基础就较好的学生，职称论文如何让其的兴趣向更积极的方面发展，在追求素质教育的今天，更应该对这些爱好者加以引导、培养。所以，必须有计划、有实质性内容的开展课外实践活动，组织一些兴趣小组或课题小组，比如程序设计、网页制作、数学建模等，并将其和一些竞赛结合起来，培养学生的团队协作能力，集体主义精神，这对提高学生的计算机应用能力，对如何解决问题的思维能力，及遇到困难时的心理素质的培养，无疑是非常有益的。
2.4 网络教学，建立现代化教学平台
在《计算机基础》教学中，集中授课和上机辅导是两个主要的教学环节。大学《计算机基础》课程属于应用性课程，一个概念的表达、一个指令的完成都是用一系列操作来实现的。目前学生入校时计算机知识起点差别悬殊，教学内容难统一，看书自学方式效率较低，静态图文很难连贯理解，因此，教学效果往往是不不尽如人意的。所以大力推广网络教学模式，提供一种符合《计算机基础》课程教学特点的动态教科书，以方便学生个性化学习的需求，是各高校计算机基础教学想要努力达到的目标。从早期的单纯“黑板+粉笔”发展到后来的“计算机+大屏幕”，又发展到目前的“网络化教学平台”，体现了教学手段和方法的不断变革。
实现《计算机基础》课程网络教学可以调动学生的学习积极性，学生通过网络可以查阅到大量与课堂内容相关的信息，并且可以根据自己的爱好进行有选择的学习，这能促使学生的思维变得更加活跃，对计算机基础知识产生一种主动学习的心态，从而达到良好的教学效果。实施《计算机基础》课程的网络教学，不仅缩短了教师和学生在时间和空间上的距离，突破传统面对面课堂教学方式的限制，为学生提供更深、更广的教学内容。使学生由接受者转变为主动参与者和积极探索者，英语论文在发挥教师主导作用的同时，充分发挥学生的主体作用，为学生的积极参与创造条件，引导学生去思考、去探索、去发现。因此，网络环境下的教学真正达到了因材施教、发展个性的目的，学生是按照自己的认知水平来学习和提高的，学习是学生主动参与完成的，这种学习使学生真正获得了智慧而不仅仅是知识，这正是传统教学所不能比拟的。
《计算机基础》课程的网络教学可采用网络辅助教学模式。该模式作为教学内容的组成部分，把传统教学方法和网络教学手段有机地结合起来，一部分课时由老师采用传统教学方法和学生面对面进行讲授，另一部分课时由学生通过网络教学平台自学。网络辅助教学模式可以利用系局域网、校园网、internet来建立学习辅导网站，把教师制作的多媒体课件、教学计划、教学基本要求、教学内容的重点难点、有关知识的问答、实验素材、模拟试题等放在网上，供学生使用。留学生论文让学生在课前可以预习、课后可以复习。此外网站中还应提供网上答疑平台和学生对课程内容的测评平台，方便教师了解学生学习情况，给学生提供更有效的指导。
3 结束语
计算机基础教育的普及和深化是21世纪教学体制改革的一项重要成果，它既是文化基础教育、人才素质教育，又是技术基础教育，是各学科发展的必然和需要，也是社会发展的需要。高校非计算机专业计算机基础教学是培养学生掌握任何一门学科的重要工具和手段，同时对学生的基本素质和思维方式的培养起着重要的作用。我们要转变观念，工作总结进一步提高对计算机基础教学工作在整个高校人才培养计划中的重要性的认识，进一步深化改革进程，建立科学的课程体系，利用现代化的教育技术手段，从全社会信息化发展的全局推动整个计算机基础教学的改革。 参考文献
[1] 关心. 关于高等学校计算机基础教学存在问题的探讨. 黑龙江教育.,2006第3期44-45页
