大学计算机基础课程教学改革和教材建设的重要指导

按教育部要求,由教育部理工类计算机基础课程教学指导分委员会 编制完成的《计算机基础课程教学基本要求》(V4.0,以下简称《基本要求》) 近期正式发布并出版发行。

《基本要求》的编制工作历时三年,并在全国范围内广泛吸收了一线教师的意见,使其具有更广泛的群众性、合理性和可行性。《基本要求》从历史、现状与发展趋势,关于深化高等学校计算机基础教学改革的几点意见,培养适应信息社会能力素质需求的基本信息素养,计算机基础教学知识体系,计算机基础实验教学体系和计算机基础教学工作评估五个方面,详尽、透彻地分析了我国高等学校非计算机专业计算机基础教育所面临的问题和发展机遇,阐述了发展计算机基础教育所必须认识和坚持的教育教学原则。《基本要求》还按理工类、医药类和农林(水)类,分别明确了计算机基础教学的基本要求,并简洁、明了地介绍了计算机基础各知识单元所包含的知识点以及各实验单元所包含的技能点。《基本要求》是新形式下规范我国高等院校非计算机专业计算机基础课程教学改革和教材建设的重要指导性文件。

1《基本要求》建立的背景

我国高等学校非计算机专业的计算机基础教育始于20世纪70年代末,20世纪90年代进入普及阶段,21世纪得到了蓬勃发展。随着国家信息化进程的加快,计算机基础教育将进入一个新的发展阶段。

1997年,教育部高教司发布《加强非计算机专业基础教学工作的几点意见》(155号文件),首次确立了计算机基础教育的基础课地位,提出了计算机基础教育的“计算机文化基础-计算机技术基础-计算机应用基础”的三层次课程体系,同时规划了“计算机文化基础”、“程序设计语言”、“计算机软件技术基础”、“计算机硬件技术基础”和“数据库应用基础”等五门课程及其教学基本要求,提出了教学手段、方法改革要求和建立计算机基础教育归口领导的教学组织和教学条件建设的建议。155号文件的贯彻执行,有力推动了我国高校计算机基础教育工作的发展。

进入21世纪,人类进入到以知识经济为主导的信息时代,高校计算机基础教育蓬勃发展。为适应形势发展的需要,教育部高教司2006年发布《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》(简称“白皮书”),明确提出了进一步加强计算机基础教学的11条建议,例如:确立“4领域×3层次”知识结构的总体构架,构建“1+X”的课程设置方案,课程教学基本要求划分为“一般”和“较高”两个层次,以及设置“大学计算机基础”等6门典型核心课程等。这个文件被认为“是一项大规模深入的研究工作,对基础教育具有针对性和创新性,对规范和发展我国高校的计算机教育具有重要的指导意义,是我国计算机教育改革的一项重大研究成果”。

经过前三个发展阶段,计算机基础教育的格局已经基本形成并相对完善。高校计算机基础教育发展的三十年来,国家教育部先后成立了计算机基础课程教学指导委员会和文科计算机基础教学指导委员会,并发布了多份有关计算机基础教育的指导性文件;全国高等院校计算机基础教育研究会和其他学术团体也开展了大量教学研究活动,对推动高校计算机基础教育发挥了重要作用。

如今,信息技术继续快速发展,计算机基础教育正面临着新的发展机遇和挑战。研究表明,当前高等学校计算机基础教育发展变化的主要特点是必须进一步同其他各个学科专业交叉与融合,迫切要求提高学生利用信息技术解决专业领域问题的能力。

《基本要求》指出:面对大学计算机教育不再是零起点的现实,面对其他学科专业教学中对信息技术应用的极大期望,面对社会用人单位对大学生计算机能力和信息素质要求越来越高的现实需求,高等学校计算机基础教育必须从教育理念、培养模式、培养目标着手,深入研究学生的学习需求、专业需求和社会需求,在课程体系、教学模式、教材建设、教学设计、教学方法与教学手段改革、教学资源与环境建设、师资队伍培养与梯队建设、教学测评与质量保障等方面进行积极的探索和大胆的实践。

《基本要求》认为计算机基础教育将呈现以下的发展趋势。

(1) 计算机基础教育的基础性地位越来越被重视,计算机基础教育的功能定位越来越呈现出“面向应用、突出实践、着眼信息素养”的特点。

(2) 计算机基础教育本身将进一步呈现出“多元化、模块化、融合化、网络化”的发展趋势。

(3) 计算机基础教育的“能力模型”和与之相适应的“知识体系”和“实践体系”将进一步完善和规范。

《基本要求》指出:一门能够凝聚信息科学概念、技术和方法,能够符合高等教育要求并有效支撑大学生信息素养培养的“大学计算机基础”课程或者称为“大学信息技术基础”的课程建设,将成为发展的关注点,计算机基础教育的发展会逐步朝着规范化的方向发展。

2深化计算机基础教学改革的意见

在多年教学实践和研究的基础上,《基本要求》提出了深化高校计算机基础教学改革的几点意见:

(1) 进一步强化计算机基础教学在高等教育中的基础性地位。

计算机基础教学是面向非计算机专业的计算机教学,它不同于计算机专业的计算机教学。计算机基础教学的目标是为非计算机专业学生提供计算机知识、能力与素质方面的教育,培养非计算机专业的学生掌握一定的计算机基础知识、技术与方法,以及他们利用计算机解决本专业领域中问题的意识与能力。因此,充分认识计算机基础教学在高等教育中的基础性地位,合理规划计算机基础教学的内容,是十分必要的。

(2) 不断探索以培养目标为导向的分类分层次教学模式,重视与相关专业的沟通与融合。

计算机基础教学涉及面非常广,后继专业教学中对计算机的要求也有很大的差别。不同层次的学校和不同的专业类别有不同的具体培养目标和内容,因此,计算机基础教学应该探索分类分层次的教学模式,加强与相关专业的融合。

(3) 加强以知识体系和实验体系为基础的课程建设。计算机基础教学课程的设置要围绕人才的培养目标,以目标为导向,以知识体系和实验体系为基础,建立多层次、多类别的课程体系。要加强课程建设和教材建设的研究。

(4) 加强以应用能力培养为核心的实践教学。

计算机课程是实践性很强的课程,计算机知识的掌握与能力的培养在很大程度上有赖于学生上机的实践。加强实践教学环节的目的是培养学生的上机动手能力、解决实际问题的能力以及知识综合运用能力等。实践教学在今后的计算机基础教学改革的重点,应该起更大的作用,很多教学内容可以通过实验课教学形式讲授。

(5) 统筹全校教师资源,加强高素质计算机基础教学团队建设。

计算机基础教学的深入开展和教学质量的提高,师资队伍建设是个关键。由于计算机技术更新快,计算机基础教学的深层次教学内容与专业结合紧密,因此,计算机基础教学应该统筹全校教师的资源,特别是计算机专业教师和相关专业教师的力量。另一方面,计算机基础教学又有其自身的特点和在大学教育中有其基础性的一面,因此也需要有一支相对稳定、热心于基础教学研究的教师团队。

(6) 加强教学环境建设与教学方法、手段的改革及其现代教育技术的运用。

计算机基础教学的实施需要有良好教学环境的支撑。现代教育技术为教学环境的建设和教学方法手段的改革提供了良好的技术手段。计算机基础教学应该善于运用现代教育技术手段。

(7) 建立计算机基础教学评价机制。

为保证教学质量和促进教学改革,各校应建立有关计算机基础教学的评价机制,制定具体的检查内容、评价标准及实施细则。高校的各级主管部门也应关注并检查这项工作的落实情况。

3 计算机基础教学的知识体系

高等学校计算机基础教学是为非计算机专业学生提供的计算机知识、能力与素质方面的教育,旨在使学生掌握计算机、网络及其他相关信息技术的基本知识,培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力,提高学生的计算机素质,为将来利用计算机知识与技术解决自己专业实际问题打下基础。

考虑到高校不同的办学层次及专业对计算机课程的不同需求,为了更好地指导高校各类专业计算机基础课程的设置,《基本要求》在分析计算机基础教学目标和所涉及内容的基础上,将计算机基础教学所涉及的知识结构归纳为四个领域和三个层次。以此为依据,针对理工、医药、农林等类别各设计了一组基础核心课程,作为构建不同专业类别计算机基础课程组的选择依据。为加强指导的可操作性,还给出一些典型类别专业的计算机基础课程设置建议方案。

计算机基础教学内容的知识结构主要涉及的四个领域是:系统平台与计算环境、算法基础与程序设计、数据管理与信息处理、应用系统分析与设计。其中“系统平台与计算环境”以及“算法基础与程序设计”领域的内容与学生的信息素养与能力密切相关,而“数据管理与信息处理”领域主要涉及解决专业问题的所需要的计算机信息处理的相关技术与知识,“应用系统分析与设计”则涉及应用系统的开发方法。不同层次、不同专业类别的学生需要掌握四个领域所涉及知识的范围和深度也有所不同。

每个领域的知识又涉及不同的层次,主要是三个层次:概念与基础、技术与方法、相关专业应用。其中“概念与基础”偏向于通识教育的内容,而“相关专业应用”与专业类别直接相关,更可能成为专业课程的内容;“技术与方法”层次则界于两者之间。

4 计算机基础教学的实验体系

根据国内外计算机教学状况和社会对大学生计算机能力要求,计算机基础实验教学体系应该是以能力培养为核心、基于知识结构的分类分层的体系。

为了规范和强化计算机基础教学的实验教学环节,《基本要求》围绕计算机基础教学的知识结构,研究并提出了计算机基础教学实验体系,即计算机基础教学中所涉及的实验教学内容。实验体系涉及与知识体系同样的四个领域,包含了操作性基础、综合性技能、专业性应用三个层次的实验内容。

(1) 实验教学体系结构

计算机基础实验教学面向理工、农林、医药等多个学科,每个学科对学生计算机能力的培养应该是与本学科专业知识结构和综合能力培养密切结合的,因此培养侧重点有所不同。例如,理工类中许多专业侧重于培养数值计算和多媒体信息处理能力,以及潜在的软硬件应用系统的开发能力;医药农林类中许多专业侧重于培养数据的分析与决策能力以及数据库应用系统的开发能力。另外,对于学生来说,由于学科专业背景和学习能力的差异,也应该分层次培养。

计算机基础实验教学体系由若干实验领域组成,每个实验领域包含若干个实验单元,每个实验单元包含若干技能点。根据目前计算机科学与技术发展的现状和当代大学生应该具备的计算机能力,将实验体系划分成四个领域,分别是:系统平台与计算环境(S)、算法基础与程序设计 (P) 、数据管理与信息处理(D)、系统开发与行业应用(A)。每个领域又分三个层次,分别是:

① 操作性基础(B):常用软硬件基本操作,基本原理的验证。

② 综合性技能(S):技术与方法的实现。

③ 专业性应用(A):涉及专业的应用技能,有关的专业软件应用等。

(2) 实验教学体系

计算机基础的实验教学体系由领域和层次组成,实验单元列在由领域组成行由层次组成列的表格中,它是计算机实验的基础单位。实验单元由“技能点”构成。

5 理工类课程体系及课程设置建议方案举例

为了分类、分层次指导教学,《基本要求》针对理工、农林(水)、医药等不同的专业类别,分别明确计算机基础教学的基本要求,给出了相应的课程体系及课程设置建议方案,同时针对每门课程都设计了两个层次的教学大纲,供学校选择和参考。

下面,以理工类为例做一简单介绍。

(1) 核心课程

《基本要求》建议理工类计算机基础教学的重点核心课程有六门,即:大学计算机基础、程序设计基础、微机原理与接口技术、数据库技术及应用、多媒体技术及应用和计算机网络技术及应用。

“大学计算机基础”是大学计算机基础教学中的基础性课程,内容涉及上面四个领域的概念性基础层次的内容,以及“计算机系统与平台”领域的大多数内容。该课程应该类似于大学物理、大学化学等其他基础课程,内容较为稳定、规范和系统。与目前普遍开设的“计算机文化基础”课程相比较,“大学计算机基础”更侧重于计算机的基础知识及基本原理的讲解,而原课程中一些工具的使用与技能性的教学内容可通过实验课完成。

“程序设计基础”是学生从技术的角度学习计算机的主要基础课,建议作为大多数专业(特别是技术类院系)的必修课。

由于不同学校、不同专业对学生程序设计能力的要求不尽相同,所以程序设计课程可以采用不同的教学语言。例如从课程内容侧重点的不同,可以按下述方法进行选取:

①C或C++。侧重讲解结构化程序设计方法、数据结构与算法、模块化程序设计等。

②C++或Java。侧重讲解面向对象的程序设计、应用程序编程接口等。

③VC++、VB或Delphi。侧重讲解可视化编程技术、组件技术、图形用户界面设计及应用程序开发等。

另外,从培养学生编程能力的侧重点不同,程序设计课程也可分为两个层次:语言级程序设计,重在语言 (如C++、C)级程序设计技术与原理;工具级程序设计,重在利用工具(如VC++、VB)开发应用程序。

无论选用哪种语言,都应讲解程序设计的基础知识与基本编程技术。

“数据库技术及应用”、“多媒体技术及应用”是“数据分析与信息处理”领域中两门典型的课程。“计算机网络技术及应用”、“微机原理与接口技术”内容主要涉及“系统平台与计算环境”知识领域的内容。

(2) 课程设置建议方案

由于不同的要求和学时所限,建议各校在课程设置中采用“1+X”的方案,即:大学计算机基础 + 若干必修/选修课程。在规划必修/选修课程时,可根据学生所在专业的不同需求,制定合适的必修和选修课程,也可将典型核心课程整合,构造新课程。

下面,从应用计算机的特点出发,对专业进行分类,并提出相应的课程建议方案。其中X部分没有分必修或选修,可自行选定。

① 电子信息类

知识结构特点与要求:需要有较强的程序设计能力;在“系统平台与计算环境”方面,侧重计算机硬件结构以及网络与通信等内容,同时需要掌握软件平台方面的基本知识。

建议课程:“大学计算机基础”+“程序设计基础”、“计算机网络技术及应用”、“微机原理与接口”等。

② 科学计算类

知识结构特点与要求:需要有较强的程序设计能力;在“系统平台与计算环境”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握软件平台方面的应用技能;在“数据管理与信息处理”方面重点掌握数值计算与处理技术和(或)多媒体信息处理技术等。

建议课程:“大学计算机基础”+“程序设计基础”、“多媒体技术及应用”、“数据库技术及应用”等。

③ 信息管理类

知识结构特点与要求:掌握程序设计的基础性知识与应用技能;在数据库应用系统设计方面应有较强的能力;在“系统平台与计算环境”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握软件平台方面的应用技能;在“数据管理与信息处理”方面重点掌握数据库应用、多媒体技术以及分析与决策等方面的知识与技能。

建议课程:“大学计算机基础”+“程序设计基础”、“数据库技术及应用”“计算机网络技术及应用”、“信息分析与决策”、“多媒体技术及应用”等。

④ 辅助设计类

知识结构特点与要求:具有较好的程序设计知识与技能;在“系统平台与计算环境”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握软件平台方面的应用技能;在“数据管理与信息处理”方面重点掌握辅助设计技术以及多媒体信息处理技术等方面的知识与技能。

建议课程:“大学计算机基础”+“程序设计基础”、“计算机辅助设计”、“多媒体技术及应用”等。

⑤ 基本应用类

知识结构特点与要求:在“系统平台与计算环境”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握常用软件的使用方法;在“数据管理与信息处理”方面重点掌握多媒体处理技术、分析与决策技术等。

建议课程:“大学计算机基础”+“多媒体技术及应用”、“数据库技术及应用”、“常用软件的应用”(如办公应用软件、多媒体制作软件、网页设计软件、统计分析软件等,课程内容与名称根据专业实际要求确定) 。

以上类别是根据应用计算机技术的特点进行分类的。大部分专业可以直接参照某种类别,选择对应课程;部分专业的计算机应用基础可能会涉及多个类别,请各校根据相应专业计算机应用的特点,参考各相关类的课程建议方案自行选择合适的课程。

6结语

计算机基础教学是涉及面更广、影响更加深远的计算机教育。回顾我国计算机基础教育的发展历史,不难看出:计算机基础教学从无到有并逐渐形成规模,是广大计算机教育工作者长期不懈努力的结果,同时也是计算机技术的发展与应用对高等教育的要求。时至今日,高校的计算机基础教学已走过了它的初级阶段(带有普及性质),开始步入更加科学、合理、更加符合高校人才培养目标的新阶段(更具大学教育特征和专业应用特征)。

(1) 在《基本要求》的形成过程中,计算机基础教指委、许多知名院校和一些出版社等组织不少资深教学专家做了大量和细致的工作。在目前的实际教学过程中,确实存在着一些课程教师“脚踩西瓜皮,滑到哪里算那里”的问题。如何让更多的教师共享这样重要的教学指导意见,进而推动计算机基础课程的教学,最终受益于广大学生,值得我们思考,值得学校领导费心关注。

(2)《基本要求》不仅是计算机基础课程开展教学和教学改革的重要指导文件,也是资深教师编写好的课程教材的重要依据,在新的计算机基础课程教材建设中,教材编写者应该首先积极领会这个文件的主要内涵。

《基本要求》提出在教材建设方面的几点建议:

① 对于重点核心课程的教材,要体现课程内容的基础性和系统性,基本概念、基本技术与方法的讲解要准确明晰。在这方面,可以参考一些优秀的国外教材以及计算机专业类教材。

② 要保证教材内容的先进性,特别是对于一些技术性、应用性的内容更应如此。要让学生能学到一些先进的开发工具和开发方法,而不要再讲一些过时的概念和实用价值不高的技术。

③ 要鼓励专业课教师(或与基础课教师协作)编写一些具有专业特色的计算机教材。教材内容不是一般性地讲解计算机的技术与方法,而是将它们与专业应用有机结合。

④ 要重视案例课程的教材研究。教材从内容到结构要能反映案例课程的特点,要能适应教师指导下学生自主学习的教学模式。

⑤ 要重视实验教材的建设。鉴于上机实习在计算机基础教学中的重要性,计算机基础课程的教材应做到主教材和上机实验教材配套,教材内容合理分工。

我们有理由相信,《基本要求》把我国的大学计算机基础教育带入了一个全新的阶段,必将开创大学计算机基础课程教学改革和教材建设的全新局面。

参考文献:

[1] 教育部理工类计算机基础课程教学指导分委员会. 计算机基础课程教学基本要求V4.0[M]. 北京:高等教育出版社,2009.