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關(guān)鍵詞：計算機科學(xué)導(dǎo)論；教學(xué)目標(biāo)；教學(xué)方法
中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0344-02
目前，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使得計算機技術(shù)的應(yīng)用及滲透的領(lǐng)域越來越廣，這迫切需求高技能高素質(zhì)的人才。如何將計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)成合格的、適應(yīng)市場需求的人才，成為每一位計算機專業(yè)教育工作者的首要任務(wù)。
計算機科學(xué)導(dǎo)論作為一門計算機專業(yè)大學(xué)一年級學(xué)生的專業(yè)必修課，重點旨在勾畫計算機科學(xué)體系的框架，通過計算機科學(xué)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用操作相結(jié)合課程內(nèi)容安排，使學(xué)生對計算機學(xué)科的知識體系結(jié)構(gòu)有一個較為全面和系統(tǒng)的了解，繼而激發(fā)并培養(yǎng)自己對本專業(yè)的興趣，為以后大學(xué)四年的知識學(xué)習(xí)、能力素質(zhì)和職業(yè)道德的塑造奠定堅實基礎(chǔ)[ 1-2]。基于課程至關(guān)重要的作用，該文主要從計算機科學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)方法和考核方法等方面進(jìn)行了討論，以期在今后的課程教學(xué)過程中達(dá)到最佳教學(xué)效果。
1 明確課程教學(xué)目標(biāo)
計算機科學(xué)導(dǎo)論目標(biāo)是通過介紹計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義、學(xué)科范疇、特點與規(guī)律，來構(gòu)建課程的體系結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)正確的學(xué)科專業(yè)思想，同時激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生逐步形成以計算機的觀點來分析解決問題的思維。課程內(nèi)容涉及到一些專業(yè)課程的基本概念及某些具體內(nèi)容，但絕不是計算機科學(xué)學(xué)科專業(yè)課內(nèi)容的壓縮和拼盤。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解各專業(yè)領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容，掌握計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識和操作技術(shù)，提高感性認(rèn)識，力求使學(xué)生對所學(xué)專業(yè)及后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有一個整體性、概括性的了解，樹立專業(yè)學(xué)習(xí)的信心和自豪感，為今后在各自的專業(yè)中對計算機的使用打下厚實的基礎(chǔ)，踏入計算機科學(xué)技術(shù)的大門，更好的適應(yīng)社會的需求。
2 注重課程教學(xué)方法
近年來，這門課在教學(xué)中出現(xiàn)了多方面的問題。雖然計算機科學(xué)導(dǎo)論這門課程的內(nèi)容不難，但是課程授予的對象是剛剛步入大學(xué)的新生，他們在入學(xué)前對計算機的了解程度各不相同，有的學(xué)生能夠較熟練的操作計算機，有的學(xué)生卻不會操作計算機?；趯W(xué)生對計算機的認(rèn)知基礎(chǔ)不同，采用怎樣的教學(xué)方法來教授這門課程能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，成為擔(dān)任該課程教師一直關(guān)注的焦點。
為了在教學(xué)中提高學(xué)生的應(yīng)用水平，培養(yǎng)他們濃厚的學(xué)習(xí)興趣，我們不僅要充實授課內(nèi)容，把握好難易程度，更需要結(jié)合多種教學(xué)方法。
2.1 積極引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
計算機科學(xué)導(dǎo)論課程的授課對象是計算機專業(yè)的大一新生，他們對計算機及計算機專業(yè)學(xué)科的構(gòu)架都還認(rèn)識不足。因此，授課教師需要從多方面去積極引導(dǎo)他們。首先，從計算機應(yīng)用的重要性及社會市場的需求方面進(jìn)行舉例分析，增強學(xué)生信心，并引導(dǎo)學(xué)生把握好自己的專業(yè)學(xué)習(xí)方向[ 3-4]。其次，在課堂的教學(xué)過程中用生動形象的應(yīng)用舉例講解取代傳統(tǒng)的理論講授、理解掌握的方式，幫助學(xué)生逐漸熟悉并建立計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專業(yè)的知識框架，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再者，在課余時間中，向?qū)W生介紹電子設(shè)計大賽、數(shù)學(xué)建模、PPT設(shè)計大賽等科技活動，鼓勵學(xué)生深入了解并積極參與，幫助他們開闊視野，增強實踐動手能力。
2.2 教學(xué)內(nèi)容豐富，易理解易掌握
計算機科學(xué)導(dǎo)論是構(gòu)造計算機學(xué)科專業(yè)框架的教材，授課內(nèi)容涉及各個學(xué)科、各個領(lǐng)域的專業(yè)理論知識，難度比較大。因此應(yīng)該優(yōu)化內(nèi)容，做到難易適中、層次淺顯、通俗易懂，講授時最好采用圖文并茂加實物相結(jié)合的方法，使學(xué)生在感性上充分認(rèn)識，更有助于理解和掌握[5]。除此以外，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a充和實例演示。比如在講授硬件知識時，可以視頻演示硬件組裝的過程；在講授計算機網(wǎng)絡(luò)知識時，補充一些加強網(wǎng)絡(luò)信息安全方面的一些知識。這樣既能集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
2.3 理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)動手能力
計算機科學(xué)導(dǎo)論課程不僅要塑造學(xué)生的學(xué)科知識框架，還要讓學(xué)生熟練掌握計算機的基本操作。所以實驗是課程教學(xué)中的一個必備環(huán)節(jié)，能促進(jìn)學(xué)生加深感性認(rèn)識，更能幫助學(xué)生理解掌握課堂知識[6]。
實驗中實驗?zāi)康囊鞔_，實驗內(nèi)容要豐富備多樣、知識面廣，在全面鍛煉學(xué)生的動手能力的同時調(diào)動他們的學(xué)習(xí)熱情，從而提高學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。比如在實驗練習(xí)PowerPoint內(nèi)容時，讓學(xué)生把自己的個人簡歷情況進(jìn)行作品設(shè)計，可以把自己的簡介、照片、愛好等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)整，加之實驗的具體要求，這樣在實驗過程中充分提高了學(xué)生的積極性，也多方面的練習(xí)了文字與圖片的排版、自定義動畫、幻燈片切換、超鏈接、背景、配色方案等功能。
2.4 問題啟發(fā)思路，促成創(chuàng)新思維
課堂提問是教師主要的教學(xué)手段之一，它可以幫助教師了解學(xué)生知識的掌握情況，也可以幫助學(xué)生溫習(xí)加深理論知識的記憶，從而啟發(fā)學(xué)生的思維，有助于促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力[ 7]。
計算機科學(xué)導(dǎo)論的課程內(nèi)容是計算機專業(yè)主要課程的精簡，本身理論性較強。因此在課程的教學(xué)過程中要打破傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式，結(jié)合課程的特點，充分利用其優(yōu)越性，通過視頻播放或者實例演示引入一些啟發(fā)性的問題，來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)他們的問題求解思路，逐漸培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。比如講解Excel時，月份、星期等都可以循環(huán)的拖動填充，那如何將同宿舍同學(xué)的姓名設(shè)置同樣的效果呢。提出這樣的問題后，能夠引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生求解渴望，從中增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并在實踐中促成創(chuàng)新思維，使學(xué)生在對后續(xù)課程學(xué)習(xí)過程中，保持一種主動積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。
3 改進(jìn)考核方式
多年來，計算機科學(xué)導(dǎo)論課程一直沿用理論考試為主要的考核方式，這樣往往忽略了學(xué)生的計算機操作能力的培養(yǎng)。因此，該課程應(yīng)注重學(xué)生的基本操作能力的考查，采取理論考試與上機考試相結(jié)合的考核方式，兩者應(yīng)該各占二分之一的比例，這樣就能更好將理論和實踐相結(jié)合，從而使學(xué)生認(rèn)識到計算機基本操作的重要性。
4 結(jié)束語
“計算機科學(xué)導(dǎo)論”是學(xué)生對計算機科學(xué)與技術(shù)知識體系結(jié)構(gòu)形成的專業(yè)入門課。它有助于計算機各專業(yè)同學(xué)對自己所在專業(yè)課程概貌及其框架結(jié)構(gòu)的了解，有助于每個學(xué)生從中學(xué)到大學(xué)的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣的轉(zhuǎn)變，更有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。選取多種教學(xué)方法相結(jié)合進(jìn)行“計算機科學(xué)導(dǎo)論”教學(xué)，以問題推動思考，以實踐促進(jìn)理論，勢必取得更好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
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(山西大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院，山西太原030006)
摘要：針對計算機教育面臨的新形勢，分析國外一流大學(xué)計算機導(dǎo)論課的現(xiàn)狀，提出重新規(guī)劃面向計算思維培養(yǎng)的計算機導(dǎo)論課程內(nèi)容，闡述利用MOOC資源開展混合教學(xué)模式的方案，探討MOOC資源選擇、課上內(nèi)容和課下習(xí)題設(shè)計等幾個重要問題。
關(guān)鍵詞 ：計算機導(dǎo)論；計算思維；MOOC；教學(xué)改革
文章編號：1672-5913(2015)15-0046-04 中圖分類號：G642
基金項目：2015年山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項目(12015003)；山西省研究生教育改革研究立項重點課題( 20122001)；2011年山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項目(J2011005)。
第一作者簡介：譚紅葉，女，副教授，研究方向為人工智能、自然語言處理，hytan_2006@126．com。
0 引 言
計算機導(dǎo)論是計算機學(xué)科一門重要的基礎(chǔ)課程，學(xué)好這門課能使學(xué)生了解學(xué)科概貌、理解學(xué)科核心概念、領(lǐng)會學(xué)科內(nèi)涵、了解與后續(xù)課程之間的聯(lián)系和特點。近年來該課程也面臨著挑戰(zhàn)：①導(dǎo)論導(dǎo)什么，一直是人們爭論探索的問題[1-4]。②內(nèi)容覆蓋面廣，但學(xué)時有限，一般為24～32個學(xué)時。③學(xué)生起點參差不齊。有的同學(xué)經(jīng)過中學(xué)學(xué)習(xí)，已具備一定的操作和編程能力；有的同學(xué)則對計算機操作還比較陌生，教師很難找到適合所有學(xué)生的方法。④目前的教科書視角多樣化，有的是計算機領(lǐng)域主要課程內(nèi)容的簡化堆砌，有的是一些常用軟件的操作教程。
有研究者提出，計算機導(dǎo)論的主要作用為“五導(dǎo)”：導(dǎo)知識、導(dǎo)方法、導(dǎo)思維、導(dǎo)意識和導(dǎo)職業(yè)。我們認(rèn)為該課程應(yīng)集思維性、方法性、知識性、實時性于一體，以訓(xùn)練良好的計算思維意識和方法為主，建立計算機科學(xué)的整體框架，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅實的基礎(chǔ)。
1 計算機教育面臨的新形勢
計算思維( computational thinking)是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維代表著一類普遍的認(rèn)識和普適的技能，每一個人都應(yīng)了解它的運用，這是周以真教授對計算思維的定義和解釋。這個概念的提出使計算思維在計算機教育界備受關(guān)注，使人們對計算機科學(xué)的認(rèn)知從狹義工具論轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎闼季S，使計算機學(xué)科的教育從操作技能和編程能力的培養(yǎng)提升為計算思維的內(nèi)化和養(yǎng)成。
與此同時，由美國硅谷發(fā)起并在全世界迅速崛起的大規(guī)模開放在線課程( massive openonline course．MOOC)影響了全球高等教育，也引發(fā)了許多關(guān)于MOOC教育的研究和思考。MOOC的主要優(yōu)勢是：①提供優(yōu)質(zhì)教育資源，實現(xiàn)教育平等，使全球各地的受教育者接受和享受世界頂級教育成為可能。②拓展學(xué)校范圍，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式更加靈活，不僅可選擇適合自己的時間和地點進(jìn)行學(xué)習(xí)，而且整個學(xué)習(xí)過程可根據(jù)自己的接受能力靈活調(diào)整。③教授者可通過交互式即時測試，及時了解學(xué)生對知識的掌握情況并提供個性化的幫助。加州大學(xué)伯克利分校的阿曼多·?？怂菇淌诤痛骶S·帕特森教授，還提出小規(guī)模私有在線課程( small private online course，SPOC)理念用于MOOC與校園教學(xué)的結(jié)合，并在世界各地的混合式教學(xué)實踐中取得良好效果。
這些新理論和新技術(shù)給大學(xué)計算機教育帶來了重大機遇和挑戰(zhàn)，因此，計算機教育者有必要重新梳理計算機課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法和形式，利用新理念和新技術(shù)提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。
2 國外一流大學(xué)計算機導(dǎo)論課現(xiàn)狀
過去十幾年，隨著IT泡沫崩裂和金融危機的爆發(fā)，國際對IT人才的需求于2005年跌至最低。2007年，這種現(xiàn)象開始改變。美國政府的一份報告顯示：IT人才就業(yè)的強勁增長至少會持續(xù)到2018年。因此，各大學(xué)紛紛開始改革計算機課程教育。
國外著名大學(xué)基本都開設(shè)了計算機導(dǎo)論性質(zhì)的課程，但各大學(xué)專業(yè)優(yōu)勢不同，因此教學(xué)側(cè)重點不同。MIT（麻省理工學(xué)院）的計算機導(dǎo)論課程名為“Introduction To Computer science andProgramming Using Python”（課程編號6.OO.1X）。課程包括4個主題：計算機科學(xué)導(dǎo)論、Python編程、計算思維、數(shù)據(jù)科學(xué)，其中有一個主題專門講授與計算思維有關(guān)的內(nèi)容。總體來看，該課程特色在于通過Python編程，讓學(xué)生學(xué)習(xí)計算思維、編寫程序解決現(xiàn)實問題。
CMU（卡耐基梅隆大學(xué)）的相應(yīng)課程名為“Principles of Computing”（課程編號15-110）。該課程名突顯計算的核心概念，課程主要內(nèi)容為程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織、計算領(lǐng)域中的抽象概念、問題求解中的計算準(zhǔn)則、經(jīng)典的計算問題、新計算技術(shù)引發(fā)的社會倫理和法律問題。
UCSC（加州大學(xué)圣塔克魯茲分校）在美國國家自然基金的資助下，從2011年開始嘗試改革計算機導(dǎo)論課( Introduction To ComputerScience，課程編號CMPS10)。從該校2014年春季的課件可以看出，課程強調(diào)從計算原理和計算思維兩個層面?zhèn)鬟f“計算、抽象、數(shù)據(jù)與信息、算法、編程、網(wǎng)絡(luò)”等重要思想。課程通過增加許多趣味性內(nèi)容（如圖形化編程游戲軟件Lightbot），讓學(xué)生體會程序工作原理和函數(shù)級抽象、遞歸等程序?qū)用娴暮诵母拍?。課程還包含計算機技術(shù)發(fā)展引起的社會問題，如數(shù)字足跡、隱私、計算機藝術(shù)等。
可以看出，上述學(xué)校的導(dǎo)論課程，從不同層次和角度強調(diào)了計算思維和計算機科學(xué)的核心概念與問題。其中，MIT的計算機導(dǎo)論課已在edX（MOOC的3個平臺之一）之上。
3 面向新形勢的計算機導(dǎo)論教學(xué)思路
3.1 重新規(guī)劃課程內(nèi)容，突出計算思維的培養(yǎng)
結(jié)合地方性大學(xué)的特點，兼顧計算機能力和素質(zhì)不同的學(xué)生，我們以計算思維培養(yǎng)為主線，重新規(guī)劃計算機導(dǎo)論的課程內(nèi)容，從始至終凝練貫穿計算思維概念點，融合計算機界的最新研究和計算思維在跨學(xué)科領(lǐng)域的最新應(yīng)用。課程包括4部分內(nèi)容：計算機文化、計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)、計算理論、計算學(xué)科方法論。每一部分都清晰地提出具體的計算思維概念點或?qū)W科核心概念，使學(xué)生在掌握知識的過程中，以知識、技能、能力為載體，逐步理解和掌握計算思維的基本內(nèi)容和方法，領(lǐng)會知識背后對學(xué)科發(fā)展有深刻作用的偉大思想。具體情況見表1。
受《計算機科學(xué)概論》作者觀點的啟發(fā)，我們對內(nèi)容順序的安排圍繞“計算、抽象、算法與形式化、程序、問題求解、計算思維”等概念，從學(xué)生易于產(chǎn)生共鳴的主題“數(shù)據(jù)表示存儲、計算機工作原理、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)”人手，由淺入深地過渡到較抽象的“計算、可計算、計算模型、算法、計算領(lǐng)域典型問題、計算學(xué)科方法論”等內(nèi)容。在計算理論部分，引入計算學(xué)科最新技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、社會計算以及計算生物學(xué)、計算社會學(xué)等學(xué)科交叉融合案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步體驗計算思維。
3.2 引入MOOC資源，嘗試混合教學(xué)模式
結(jié)合課程特點，我們提出混合教學(xué)模式的初步實施方案，見表2。
實施方案中引入基于MOOC資源的在線學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)流程涉及傳統(tǒng)課堂和在線課堂兩種形式，因此是混合教學(xué)模式。核心的3個環(huán)節(jié)是：①課下看視頻學(xué)習(xí)；②課上精講討論練習(xí)；③課下繼續(xù)討論協(xié)作完成實踐。
整個學(xué)習(xí)流程以學(xué)生為主體，教師起到引導(dǎo)和幫助的作用。其中，第①個環(huán)節(jié)取決于學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和接受能力；第②③個環(huán)節(jié)，取決于老師對課上精講內(nèi)容和討論題目的設(shè)計是否具有創(chuàng)造性和活力，是否可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)在動力。
混合教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)課堂“課上聽講、課下練習(xí)”的模式，對老師和學(xué)生提出了新的挑戰(zhàn)。例如，對于老師，不僅要選擇適合的在線教學(xué)內(nèi)容，而且要設(shè)計課上活動和課下習(xí)題，還要區(qū)分哪些知識學(xué)生可自學(xué)，哪些必須經(jīng)過點撥，哪些內(nèi)容需要通過多次練習(xí)才能熟練掌握，哪些原理需要討論才能明晰。對于學(xué)生，由于缺少面對面的溝通，缺乏傳統(tǒng)的監(jiān)督機制，因此需要更強的意志力和責(zé)任感，才能完成課程的學(xué)習(xí)。
因此，本課程將加強以下問題的研究和實踐：
(1)MOOC資源的恰當(dāng)引入。引入什么MOOC資源，引入多少內(nèi)容，這些內(nèi)容與本課程的關(guān)系是關(guān)鍵問題。目前，網(wǎng)易云課堂有一門中文計算機專業(yè)導(dǎo)論課，主講老師是哈爾濱工業(yè)大學(xué)的占德臣、聶蘭順等。該課程分為3個子課程：思維與系統(tǒng)、語言與算法、學(xué)科與專業(yè)。其中涉及計算機系統(tǒng)、程序與算法的內(nèi)容更強調(diào)計算思維的概念和意識，符合我們的教育目標(biāo)，因此本課程將選擇相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行混合模式教學(xué)嘗試，不斷總結(jié)應(yīng)用開放課程資源的得失，及時改進(jìn)和優(yōu)化相應(yīng)課程資源和教學(xué)方法，為全面實施混合教學(xué)模式提供寶貴經(jīng)驗。
(2)更具活力的課上內(nèi)容設(shè)計。課上內(nèi)容主要包括兩部分：①精講，旨在將碎片化的知識匯集成完整內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生，有效彌補獨立學(xué)習(xí)能力和接受能力偏弱學(xué)生的聽課局限；②課上討論，旨在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深化課程內(nèi)容的思辨式討論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。
(3)更具思辨性的課下習(xí)題設(shè)計?？梢宰屢恍﹩栴}更具爭議性，正確方法或正確答案不止一個，使學(xué)生在解決問題的過程中深化思維；引入安全、隱私、責(zé)任和社會意識等問題，鼓勵學(xué)生思考現(xiàn)實社會與課程內(nèi)容的關(guān)系。課程習(xí)題分為練習(xí)題、章節(jié)復(fù)習(xí)題、思考題。練習(xí)題用于復(fù)習(xí)剛剛學(xué)過的零散的知識碎片；章節(jié)復(fù)習(xí)題覆蓋整章內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生整合知識點并解決問題；思考題提供社會問題，激勵學(xué)生思考討論并開展課外研究，要求學(xué)生提交書面報告或口頭報告。此外，還提供實踐題，引導(dǎo)學(xué)生獨立或以小組形式協(xié)作完成。
(4)探索建立新評價指標(biāo)。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，混合模式中需要考慮新的學(xué)生行為，如MOOC資源利用情況、線上或課下討論活躍度、課下習(xí)題反饋及正確率等。評價指標(biāo)要反映學(xué)習(xí)過程的每個環(huán)節(jié)，才能增強學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)MOOC資源的作用，有效提升混合模式的教學(xué)效果。
4 結(jié)語
我們利用優(yōu)質(zhì)MOOC資源，以計算思維培養(yǎng)為目標(biāo)，進(jìn)行計算機導(dǎo)論課程的教學(xué)改革，在大學(xué)計算機教育體系中具有重要意義。本課程的教學(xué)改革實踐正在進(jìn)行中，取得的效果還需進(jìn)一步驗證和分析。相信計算機導(dǎo)論課程的改革，對學(xué)生計算思維的內(nèi)化和養(yǎng)成，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，擴大學(xué)生國內(nèi)國際視野，都具有積極的推進(jìn)作用。
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關(guān)鍵詞：計算機科學(xué)導(dǎo)論；教學(xué)方法；考核方式
《計算機科學(xué)導(dǎo)論》課程是計算機專業(yè)的引導(dǎo)性課程，為計算機專業(yè)的新生提供了關(guān)于該專業(yè)學(xué)科的入門介紹。使學(xué)生能夠全面掌握計算機的基礎(chǔ)知識，并了解該專業(yè)的學(xué)生在該領(lǐng)域工作應(yīng)具有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準(zhǔn)則?！队嬎銠C科學(xué)導(dǎo)論》課程在大一第一個學(xué)期開設(shè)，新生雖然具有計算機的基本使用能力，但在計算機理論知識上的專業(yè)性不夠，大部分的知識對新生來說都是第一次接觸。如果一味地想把如此廣的知識介紹給學(xué)生，理解上的難度會影響他們學(xué)習(xí)的積極性，效果并不好。根據(jù)該課程近幾年的教學(xué)實踐，筆者總結(jié)出了教學(xué)中存在的一些問題，并對教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)方法和考核方式給出思考。
教學(xué)中存在的問題
計算機科學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容雖然相對淺顯，但是涵蓋的知識面很廣，幾乎包括計算機領(lǐng)域所有的理論知識，應(yīng)用技術(shù)、熱點研究問題等。在授課中不僅要把基本的概念介紹清楚，還要對最新的專業(yè)動態(tài)有所介紹。在教學(xué)過程中主要存在以下幾個問題。
1.合適教材難以選擇
我國的計算機科學(xué)導(dǎo)論教材非常多，按其內(nèi)容主要有以下三種：一、內(nèi)容為計算機各種辦公軟件的使用，使學(xué)生具有使用計算機的初步能力，和非計算機專業(yè)開設(shè)的《大學(xué)計算機文化基礎(chǔ)》課程等同[1]；二、將計算機專業(yè)學(xué)生大學(xué)四年要學(xué)的專業(yè)核心課程進(jìn)行了濃縮，內(nèi)容涉及面廣；三、計算機和計算的本質(zhì)屬性用高度抽象的數(shù)學(xué)模型來刻畫[2]，內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化、形式化的概括。由于目前中小學(xué)已開始開設(shè)了相關(guān)的課程，新生都具有不同程度的使用計算機的能力。所以選擇第一種教材對于計算機專業(yè)的學(xué)生會過于簡單，失去“專業(yè)引導(dǎo)”課程的本質(zhì)屬性；第二種教材在廣度和深度上是比較難以把握的；第三種教材過于抽象，教師難講，一般院校的學(xué)生難以理解。再加之計算機科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展變化非?？靃3]，可謂日新月異，許多教材內(nèi)容的更新速度嚴(yán)重滯后。
2.理論教學(xué)過于復(fù)雜
新生非?？释麑I(yè)知識，計算機專業(yè)的新生對第一學(xué)期開設(shè)的計算機科學(xué)導(dǎo)論課程抱有很大的期望。教師希望通過講授該課程給學(xué)生初步建立整個學(xué)科的框架，指明計算機專業(yè)學(xué)習(xí)的方向，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。但是把如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，編譯原理等專業(yè)課濃縮為一章進(jìn)行敘述[4]，敘述方式上又較少考慮新生的知識背景和理解能力。理論教學(xué)中勉強把計算機科學(xué)系統(tǒng)知識精裝到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中[5]，不斷出現(xiàn)的新概念、新理論和新知識使學(xué)生難以真正理解，又要求他們在短期內(nèi)消化吸收，這樣不但起不到很好的專業(yè)引導(dǎo)，反而使學(xué)生對計算機的學(xué)習(xí)望而生畏。
3.實驗內(nèi)容與理論教學(xué)相對獨立
本課程配有相應(yīng)的實驗內(nèi)容，但一般是以Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作為主，與理論教學(xué)相對獨立。
4.考核方式傳統(tǒng)化
對學(xué)生來說，最熟悉的考試方式是閉卷考試，這種考試方式注重對知識的記憶、理解和應(yīng)用。在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，很多課程沒有單元測試、期中考試，采取的是直接的期末考試。學(xué)生到了期末死記硬背搞突擊，平時很少去細(xì)細(xì)思索所學(xué)內(nèi)容。本課程不只是介紹一些計算機專業(yè)的知識，更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的一些問題。
教學(xué)的幾點思考
1.教材內(nèi)容和補充新信息相結(jié)合
教材的內(nèi)容對基本知識介紹得比較全面，但為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)的有效性，在教學(xué)內(nèi)容上教師需要適當(dāng)?shù)剡x擇一些專業(yè)領(lǐng)域的新知識進(jìn)行補充，如計算機技術(shù)和產(chǎn)品的最新發(fā)展、新成果、未來發(fā)展趨勢等[6]。學(xué)生在掌握計算機基本知識的基礎(chǔ)上對專業(yè)新知識有所了解，緊跟時代的新發(fā)展，與學(xué)生實際生活中接觸到的產(chǎn)品和概念有所共鳴，這樣可以激發(fā)他們學(xué)習(xí)本專業(yè)知識的興趣。
2.構(gòu)建啟發(fā)式教學(xué)模式
傳統(tǒng)的教學(xué)模式是非常封閉的，教師講解學(xué)生聽課，兩者的交流比較少。學(xué)生的這種被動局面制約了他們學(xué)習(xí)主動性的發(fā)揮。啟發(fā)式教學(xué)模式就是讓學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動變?yōu)橹鲃?。教師在對基礎(chǔ)知識的介紹過程中，根據(jù)相應(yīng)的知識點設(shè)置相關(guān)問題，對學(xué)生進(jìn)行分組選擇相應(yīng)問題；進(jìn)行前期的文獻(xiàn)查找，撰寫論文培訓(xùn)后，讓學(xué)生自己去查閱相關(guān)資料，提煉內(nèi)容，形成一份綜合的材料，并在課堂上講解給同學(xué)們；教師及時對學(xué)生所講內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)評述。把課堂的某些時間讓學(xué)生掌控，教學(xué)中充分調(diào)動教師和學(xué)生的交流，在問題中探討學(xué)習(xí)，在參與中掌握相關(guān)知識。在這個過程中讓學(xué)生學(xué)會檢索文獻(xiàn)，整理資料，初步閱讀計算機專業(yè)文獻(xiàn)等；鼓勵學(xué)生從問題出發(fā)，去鉆研去思考，逐步訓(xùn)練專業(yè)的創(chuàng)新能力；在團隊中學(xué)會合作；鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力；提高辦公軟件的使用能力；培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)自信心；充分發(fā)揮學(xué)生的主動性。
3.適當(dāng)增加理論教學(xué)的實驗
Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作這些操作技能需掌握，但課堂上講到的有些內(nèi)容最好配合相應(yīng)的實踐，給學(xué)生實實在在的接觸，這樣能使理論教學(xué)的效果更理想。
4.改變考核方式
大學(xué)的課程在考核上一般采取期末考試成績和平時成績相結(jié)合的方法。計算機導(dǎo)論課程內(nèi)容多，授課中若不采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式，而是結(jié)合專題講座、學(xué)生參與教學(xué)的方式，該課程的部分考核可以在教學(xué)過程中完成。例如，可采取分組合作課題和獨立選題論文相結(jié)合的考核形式。分組合作課題在授課中完成，學(xué)生按所在分組，分工合作完成相關(guān)課題，上臺講演，并通過各小組之間的評比給出相應(yīng)成績，這項成績在教學(xué)中完成；獨立選題論文，學(xué)生自主選取與計算機領(lǐng)域相關(guān)的選題，以論文形式上交，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力，這項考核在結(jié)課后一定時間內(nèi)完成。兩者結(jié)合，不增加學(xué)生記憶的壓力，又給了學(xué)生充分的自。
結(jié)束語
《計算機科學(xué)導(dǎo)論》課程在專業(yè)知識整體介紹的同時要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。課程難度和廣度不容易把握，教師要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，使《計算機科學(xué)導(dǎo)論》課程真正起到引導(dǎo)的作用。
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關(guān)鍵字：計算機導(dǎo)論；課程設(shè)計；課程定位
【中圖分類號】G640
引言
目前，大多數(shù)高校的計算機相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了“計算機導(dǎo)論”。課程內(nèi)容設(shè)置主要分為兩種。一種是專業(yè)核心課程的大雜燴，將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，“操作系統(tǒng)”，“組成原理”，“程序設(shè)計”，“數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)”的專業(yè)課程內(nèi)容各取一節(jié)。另一種是對計算機文化基礎(chǔ)知識的介紹，基本上與非計算機專業(yè)講授的“計算機文化基礎(chǔ)”課程內(nèi)容沒有區(qū)別。
近年來，通過我們對計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行專業(yè)教學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分學(xué)生對計算科學(xué)本質(zhì)缺乏比較全面的認(rèn)識。科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力、分析和解決實際問題的工作能力比較差。
1.課程定位與教學(xué)目標(biāo)
《計算機導(dǎo)論》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的一門先導(dǎo)基礎(chǔ)課程。該課程肩負(fù)著“開啟專業(yè)之門、引領(lǐng)學(xué)習(xí)生涯”之重任。主要講述計算機科學(xué)的特點，歷史淵源，發(fā)展變化，知識組織結(jié)構(gòu)和分類體系。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解計算機科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的基本知識、基本理論和基本技術(shù)方法，為將后學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》、《程序設(shè)計》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等課程打下基礎(chǔ)。其目的就是使學(xué)生能以一種統(tǒng)一的思想來認(rèn)知計算機科學(xué)的本質(zhì)，教育和幫助學(xué)生建立計算機科學(xué)與技術(shù)的方法論。
我們從課程的定位與意義出發(fā)，應(yīng)該達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)為：（1）激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)計算機學(xué)科的興趣；（2）充分展示計算機領(lǐng)域能做什么，但不深究怎么做；（3）讓學(xué)生了解計算機領(lǐng)域的歷史及其發(fā)展?fàn)顩r（4）培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科全局觀及隨著學(xué)科不斷更新知識的意識（5）能讓學(xué)生了解該專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有的基本知識和技能，以在該領(lǐng)域工作應(yīng)有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準(zhǔn)則。
2.課程內(nèi)容的設(shè)計與課時安排
“計算機導(dǎo)論”主要是為計算機專業(yè)新生開設(shè)，使他們對計算機學(xué)科整體有一個了解。我們進(jìn)行課程內(nèi)容設(shè)計時，特別要區(qū)別計算機專業(yè)與非計算機專業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)目標(biāo)和方向上的不同，把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。在進(jìn)行“計算機導(dǎo)論”課程的內(nèi)容的選擇與組織上，我們要注意科學(xué)性、適用性、實用性，要有全局意識。“計算機導(dǎo)論”課程的內(nèi)容可分為下列幾大部分：
（1） 計算機科學(xué)的基本概念和基本知識：包括學(xué)科的背景、發(fā)展歷程、信息化社會的特征以及信息化對計算機人才的需求，并初步了解計算機科學(xué)與技術(shù)的研究范疇和作為一名計算機專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具備的知識能力并明確今后的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
（2） 計算機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理：包括計算機的產(chǎn)生和發(fā)展，馮?諾依曼機構(gòu)計算機的基本組成，計算機的體系結(jié)構(gòu)，計算機硬件技術(shù)的發(fā)展等。
（3） 計算機系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件：程序設(shè)計語言翻譯系統(tǒng)的功能和基本概念，理解操作系統(tǒng)的基本概念和功能，軟件的分類、程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想、算法與算法分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本知識。
（4） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念，SQL概述，幾種新型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用。
（5） 對通信與網(wǎng)絡(luò)知識的描述：主要介紹數(shù)據(jù)通信的基本概念和計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理，包括網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信的基本方法和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全和管理知識。
（6） 人與計算機：包括人機交互、人工智能技術(shù)的研究領(lǐng)域及取得的主要成果、人腦與電腦的關(guān)系。
（7） 學(xué)科展望：計算機學(xué)科的前沿知識，發(fā)展前景以及其他學(xué)科領(lǐng)域的交叉內(nèi)容。
具體的章節(jié)安排與課時設(shè)置可參照下表1.1：
表1.1課程設(shè)計表
章次 內(nèi)容 總學(xué)時 課堂學(xué)時數(shù) 實踐學(xué)時數(shù)
1 計算機的基礎(chǔ)知識 4 4 0
2 計算機硬件系統(tǒng) 4 2 2
3 計算機系統(tǒng)軟件與工具軟件 10 6 4
4 計算機應(yīng)用軟件 20 8 12
5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用 2 2 0
6 多媒體技術(shù)及其應(yīng)用 2 2 0
7 計算機網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用 4 2 2
8 計算機信息安全技術(shù) 1 1 0
9 計算機技術(shù)新發(fā)展 1 1 0
總計 48 28 20
3.課程特色
3.1理論和實踐緊密結(jié)合。一方面在學(xué)習(xí)計算機基本理論的同事注意實踐操作的訓(xùn)練，做到學(xué)以致用，另一方面引導(dǎo)學(xué)生投過技術(shù)抓理論。
3.2把當(dāng)前最新的計算機基礎(chǔ)知識和技術(shù)融入教學(xué)。積極跟進(jìn)計算機技術(shù)的發(fā)展，及時更新教材，更新實驗平臺，更新教學(xué)方法。
3.3注重實踐教學(xué)的考核。期末理論和實踐考試都采用計算機考試系統(tǒng)進(jìn)行，促進(jìn)了學(xué)生實際操作的學(xué)習(xí)。
3.4基礎(chǔ)性強?！坝嬎銠C導(dǎo)論”是其他后續(xù)課程的先行課程，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機知識打下堅實基礎(chǔ)。
“計算機導(dǎo)論”的課程內(nèi)容既要防止過于簡單，也要防止過于復(fù)雜。如果課程內(nèi)容簡單化，使之等同于非計算機專業(yè)的“計算機文化基礎(chǔ)”，就會背離該課程的教學(xué)意義與任務(wù)。反之，如果課程內(nèi)容太復(fù)雜，就會把計算機導(dǎo)引課提升到計算機原理課的水平。第一門課就讓學(xué)生覺得晦澀難懂，容易造成學(xué)生對計算機學(xué)習(xí)的望而卻步，給后續(xù)計算機專業(yè)課程的學(xué)習(xí)造成障礙。
通過以上對“計算機導(dǎo)論”課程內(nèi)容的組織和安排，可以使計算機專業(yè)的學(xué)生已進(jìn)入大學(xué)就能對自己今后學(xué)習(xí)的主要知識、專業(yè)方向有一個基本了解，為后續(xù)課程構(gòu)建一個基本知識框架。
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關(guān)鍵詞 計算機導(dǎo)論 計算思維 課程教學(xué)
中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.01.067
目前，計算機技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域和社會生活的各個方面，信息化社會要求所有工作人員必須不同程度地了解和掌握計算機知識。計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，使得計算機的應(yīng)用范圍更加廣泛。由此帶來的計算機知識在各個專業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍，如何體現(xiàn)本專業(yè)的普及性及特殊性，需要我們深入探究。
1 計算思維概念回顧
1.1 計算思維的定義
美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算機學(xué)院周以真（Jeannette Wing）教授是最早提出“計算思維”概念的學(xué)者，她提出計算思維的定義為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。
1.2 計算思維的特征
計算思維的特征表現(xiàn)為：（1）概念化，不是程序化。計算機科學(xué)不是計算編程，可進(jìn)一步說，計算機科學(xué)不僅關(guān)注計算機，還要求能夠在抽象的多個層面上思維。（2）根本的，不是刻板的技能。根本的技能是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的；刻板的技能意味著繼續(xù)的重復(fù)。（3）是人的，不是計算機的思維方式。計算思維是人類求解問題的一條途徑，但絕非要使人類像計算機那樣去思考。（4）數(shù)學(xué)和工程思維的互補與融合。計算機科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，又本質(zhì)上源自工程思維，兩者的互補與融合很好地體現(xiàn)在抽象、理論和設(shè)計三個學(xué)科形態(tài)上。（5）是思想的，不是人造物。不只是生產(chǎn)出的計算機硬件和軟件等人造物將以物理形式呈現(xiàn)并時刻觸及人們的生活，更重要的是計算的概念。（6）面向所有人的，所有地方。當(dāng)計算思維真正融入人類生活的整體以至于不再體現(xiàn)為一種顯示哲學(xué)時，就將成為現(xiàn)實。
1.3 計算思維的本質(zhì)及其與計算機的關(guān)系
計算思維的本質(zhì)是抽象（Abstract）和自動化（Automation）。反映了計算機的根本問題，計算是抽象的自動執(zhí)行，自動化需要某種計算機去解釋抽象。
計算思維雖然具有計算機的許多特征，但計算機思維本身并不是計算機的專屬。即使沒有計算機，計算思維也會逐步發(fā)揮，甚至有些內(nèi)容與計算機沒有關(guān)聯(lián)。但正是計算機的出現(xiàn)，給計算思維的研究和發(fā)展帶來了改變。
2 計算思維在計算機導(dǎo)論教學(xué)中的應(yīng)用
通過對上述計算思維的概念、特征、本質(zhì)及與計算機的關(guān)系的回顧，我們可以試探性地把計算思維思想引入計算機導(dǎo)論教學(xué)中。
2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
莎士比亞曾說過“學(xué)問必須合乎自己的興趣，方可得益”。計算機導(dǎo)論課程的作用是引導(dǎo)學(xué)生入門，是把學(xué)生引入計算機技術(shù)殿堂。如果通過本課程的學(xué)習(xí)，能激發(fā)起學(xué)生對計算機專業(yè)知識的濃厚興趣，有了興趣學(xué)生才能更主動地學(xué)習(xí)，才會把后續(xù)課程學(xué)好，那么該課程的內(nèi)容選擇與教學(xué)算是成功了。如何激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是每個教育工作者的必由之路。而計算機導(dǎo)論課程的內(nèi)容的特殊性又需要我們針對不同的章節(jié)提出不同的興趣出發(fā)點。例如，在計算機的發(fā)展史部分，我們介紹計算機最早出現(xiàn)的歷史，提到一個典故：小說作家謝爾頓在《假如明天來臨》里的一個故事說，商人杰夫向經(jīng)銷商兜售一種袖珍計算機，說它“價格低廉、絕無故障、節(jié)約能源、十年中無需任何保養(yǎng)”，當(dāng)經(jīng)銷商打開包裝盒一看，原來是來自中國的“算盤”。由這個典故一方面激發(fā)學(xué)生對早期世界文明的敬仰，另一方面也促使學(xué)生了解計算機真正的初衷是作為計算機工具而存在。計算機典故之后再逐步介紹機械計算機時代的開荒者、電子計算機的誕生：從ABC（Atanasoff-Berry Computer）到ENIAC（Electronic Numerical Integrator&Calculator）到晶體管計算機再到集成電路及大規(guī)模集成電路計算機。
2.2 重視直觀教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用
往往感性的認(rèn)知是人們獲取知識最直接也是最容易的途徑。但計算機導(dǎo)論課程中的許多概念是抽象的，對于那些不易被理解的概念，教師可換種方式，不直接給出定義，而從學(xué)生了解的實際示例或已有的經(jīng)驗知識出發(fā)，通過模擬演示、直觀操作等方式教學(xué)，進(jìn)而幫助學(xué)生認(rèn)識概念的本質(zhì)，從而達(dá)到歸納出概念基礎(chǔ)的途徑。譬如在講信息技術(shù)這一抽象概念時，可先向?qū)W生討論日常生活中常見的技術(shù)（如即時聊天工具QQ、信息采集技術(shù)中指紋識別器等），然后引入信息技術(shù)（IT-Information Technology）是指一切能擴展人的信息功能的技術(shù)，是利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)這一抽象概念。通過這種方式來使學(xué)生結(jié)合生活實際，將認(rèn)識由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，從而加深對概念的理解。但另外需要說明的是，運用直觀的教學(xué)不是最終目的，只是引導(dǎo)學(xué)生積極思維的一種方式方法或者說是手段，為此不能夠僅停留在感性，需要在學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)知后，對所觀察的事物概括歸納，揭示概念的本質(zhì)屬性，使認(rèn)識產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
2.3 適當(dāng)引入合作式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式
任何一個高質(zhì)量的工程，都不是一個人的行為，是多方面、多領(lǐng)域、多部門團隊合作的結(jié)晶。對知識的探索過程中強調(diào)人際互動對認(rèn)識的發(fā)展能起到促進(jìn)作用。并且大學(xué)生未來就業(yè)中依然會需要強調(diào)合作的重要性。為此我們也可以試探性地把合作式學(xué)習(xí)模式引入到對計算機導(dǎo)論這樣基礎(chǔ)但又復(fù)雜的課程中。即通過小組教學(xué)使得學(xué)生之間構(gòu)建諸如溝通、討論、幫助、支持、鼓勵、評價等一系列的合作互動過程，共同解決學(xué)習(xí)中的問題，實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，共享探索成就，體驗合作帶來快樂的學(xué)習(xí)模式。而合作式學(xué)習(xí)模式可在學(xué)校資源允許的情況下使用：大班教學(xué)，小組討論，分隊競賽等的思路。在具體實施合作式教學(xué)時需說明幾點：首先，分組的單位設(shè)置。建議每組4～6人為宜，不宜過多，否則在人數(shù)過多時不排除會有濫竽充數(shù)的少部分學(xué)生存在。也不宜1～2人為組，因為人數(shù)過少就限定了對分組的任務(wù)規(guī)模設(shè)置不宜過大，否則會使大多數(shù)學(xué)生因完不成而產(chǎn)生畏難情緒，從而影響合作式學(xué)習(xí)的初衷。其次，分組時最好由基礎(chǔ)、性別、性格、愛好等不同的同學(xué)構(gòu)建組單位，這樣可以充分發(fā)揮每個學(xué)生的特長，調(diào)動學(xué)生積極參與性、增強各組成員的集體榮譽感。再就是，每組都有多個子題目可選擇，而每2～3個組也可以選擇同一個子題目，這樣既便于組與組之間討論，也可以保證解決問題的全面性。
2.4 加大實驗教學(xué)力度
目前，大多數(shù)學(xué)校認(rèn)為實驗主要是對理論的驗證性模擬，進(jìn)而忽略了實驗教學(xué)的重要性，往往把實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的課時安排得甚少。另一方面，在實驗教學(xué)時，有的僅強調(diào)基礎(chǔ)性實驗，造成了實驗內(nèi)容的簡單、陳舊，使得學(xué)生失去了實驗的興趣。為此，我們強調(diào)需要加大實驗教學(xué)力度，防止學(xué)生出現(xiàn)眼高手低，看懂了卻不會做的情況。
為達(dá)到實驗教學(xué)的目標(biāo)，需要老師精心安排課堂及課后實驗作業(yè)，要有計劃地選擇能夠涵蓋課堂教學(xué)中知識點的綜合性習(xí)題作為實驗內(nèi)容，能夠讓學(xué)生在實驗過程中學(xué)習(xí)和掌握到計算機的技能。對于那些對計算機有濃厚興趣的學(xué)生，就更應(yīng)該讓他們參與到相關(guān)的教學(xué)活動中來，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和科研能力。另外需要說明的是，還應(yīng)強調(diào)作業(yè)的重要性，使每個學(xué)生都有作業(yè)可做，又要防止少部分學(xué)生因為聽懂了，而應(yīng)付作業(yè)的行徑，為此，作業(yè)布置要大類似而細(xì)不同。
3 結(jié)束語
通過引入計算思維概念及相關(guān)屬性，使我們構(gòu)建出了，在計算機導(dǎo)論這一計算機專業(yè)入門課程教學(xué)方式的探討。引入計算機導(dǎo)論教學(xué)中可從激發(fā)學(xué)生興趣開始，到直觀教學(xué)為基點，再到合作學(xué)習(xí)和重視實驗及作業(yè)為藍(lán)本的教學(xué)方式方法中。探討我們計算機教學(xué)教學(xué)工作者目標(biāo)是要培養(yǎng)出懂理論、能動手、善協(xié)作的全方面發(fā)展的計算機人才。
參考文獻(xiàn)
[1] 張洪明等.大學(xué)計算機基礎(chǔ)[M].云南大學(xué)出版社，2012.
摘要：本文分析了“計算機導(dǎo)論”課程的教學(xué)模式，提出了一種基于合作式學(xué)習(xí)理論、優(yōu)化整合課程內(nèi)容、充分調(diào)動師生之間互動關(guān)系、采用多元化評價的新型教學(xué)方式。
關(guān)鍵詞：計算機導(dǎo)論；合作式學(xué)習(xí)；專題講座；互動
中圖分類號：G642
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
1 課程背景
計算機導(dǎo)論是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的入門課程，通過這門課程如何既能使學(xué)生對計算機科學(xué)有一個整體的認(rèn)識，又能激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，穩(wěn)定其專業(yè)思想是我們多年來一直在研究的問題。
2合作式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及特征
合作學(xué)習(xí)(Cooperative Learning)是20世紀(jì)70年代初在美國興起的教學(xué)理念。合作學(xué)習(xí)理論是基于社會學(xué)和心理學(xué)的角度而提出的，強調(diào)在教學(xué)活動中鼓勵全體學(xué)生共同進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強學(xué)生之間的相互交流，從而達(dá)到全體學(xué)生共同發(fā)展、師生教學(xué)相長的目的。在這種教學(xué)模式中，教師是課堂教學(xué)的設(shè)計者和助促者，基于以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，將學(xué)生如何學(xué)習(xí)作為研究的對象，將學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和綜合能力的提高作為教學(xué)的目標(biāo)。它具有以下特征：
(1) 是以學(xué)習(xí)小組為基本形式的一種教學(xué)活動。學(xué)生按不同性別及不同能力分成若干小組，小組成員分工合作，相互幫助、相互學(xué)習(xí)、共同討論問題、傾聽他人的意見、從他人那里學(xué)習(xí)到自己不懂的內(nèi)容、向他人闡述自己的觀點、同他人辯論、填補相互間在理解方面的不足。
(2) 是以教學(xué)動態(tài)因素的互動合作為動力資源的一種教學(xué)活動。
(3) 是一種目標(biāo)導(dǎo)向的教學(xué)活動。所有的合作學(xué)習(xí)活動都是圍繞著達(dá)成特定的共同目標(biāo)而展開的，學(xué)生在完成小組學(xué)習(xí)目標(biāo)后會感到小組的成功有他們的貢獻(xiàn),因而有自豪感和成就感，產(chǎn)生動力，更加繼續(xù)努力。
(4) 是以團體成績?yōu)楠剟钜罁?jù)的一種教學(xué)活動。以各個小組在達(dá)成目標(biāo)過程中的總體成績作為評價與獎勵的標(biāo)準(zhǔn)，這種機制可以把個人之間的競爭轉(zhuǎn)化為小組之間的競爭，從而促進(jìn)小組內(nèi)部的合作，使團體中的成員在各自的小組中盡其所能，得到最大程度的發(fā)展。
3合作式學(xué)習(xí)在計算機導(dǎo)論課程中的實施
合作學(xué)習(xí)拓展了原來教學(xué)中只有教師與學(xué)生之間互動的局面，倡導(dǎo)教師與教師、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與社會等多邊互動。計算機導(dǎo)論教學(xué)思路可以概括為“大班上課，小組討論，名師上臺，專題講座”。
“大班上課”，是指將平時人數(shù)70左右的小教學(xué)班兩班合在一起上課，采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，節(jié)省師資，減輕教師教學(xué)負(fù)擔(dān)。
“小組討論”，是將各個班級的學(xué)生分成小組，每組人數(shù)5～8人為好，鼓勵基礎(chǔ)有差異、性格互補的學(xué)生組成學(xué)習(xí)協(xié)作小組。組長的選擇比較關(guān)鍵，一是要計算機基礎(chǔ)較好，便于輔助學(xué)習(xí)，二是要有組織管理能力，能很好地組織小組討論、學(xué)習(xí)，負(fù)責(zé)考核小組成員的出勤與表現(xiàn)，要有號召力。教師參與學(xué)生小班討論。
“名師上臺”，本課程要求教師必須站在學(xué)科的高度看問題，將復(fù)雜的、抽象的內(nèi)容簡單化、形象化，因此對教師的要求很高。本課程經(jīng)過多輪試講之后，選擇了高學(xué)歷、高職稱、有威望的教師參與。
“專題講座”，每一專題配1～2名主講教師，負(fù)責(zé)講義編寫、講稿制作及課程講授，要求教師注重上課藝術(shù)，力求風(fēng)趣、幽默，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
通過這一門課程的教學(xué)，學(xué)生可以接觸到多位高水平教師，對學(xué)生來說是一種新奇，對每一次課都會有期盼，提高了學(xué)生的興趣。
3.1師師互動，設(shè)計教學(xué)方案
基于以上思路，在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)積極參與并大力支持下，發(fā)動了計算機專業(yè)全體教授、副教授、高級工程師、博士等高職稱高學(xué)歷的教師參與改革活動，組成了有13人參與的計算機導(dǎo)論課程組。在充分研究、討論的基礎(chǔ)上，優(yōu)化整合了計算機導(dǎo)論的知識體系，形成專題講座10個， 結(jié)合這些講座，提交給學(xué)生自主討論的主題有7個(每主題下有若干小題目)，如表1所示。
表1 講座專題及討論主題一覽表
在給學(xué)生開課之前的一個學(xué)期，所有專題必須先在課程組內(nèi)部試講，經(jīng)過多輪討論、修訂，內(nèi)容設(shè)置上既兼顧前后主題之間的關(guān)系，又具有獨立性，且能解決某一方面的問題；形式上要具有簡潔性、趣味性、思想性和職業(yè)性。這期間充分體現(xiàn)了師師之間的互動性。同時與校內(nèi)外同行交流，請省內(nèi)外專家指導(dǎo)，得到了他們的充分肯定和贊同，課程組統(tǒng)一思想，積極準(zhǔn)備講稿和講義，愿意為共同完成計算機導(dǎo)論課程的改革而努力。
3.2生生互動，加強討論交流
將學(xué)生分組，選組長一名，每小班分成7～8組。在每一次主題討論時，要求每班題目分開，即每題目一般要有2～3組選擇，便于討論，同一題目不能超過3組，以使討論的問題全面。由組長帶領(lǐng)同學(xué)們在課下討論，形成比較集中的意見，用PPT文檔總結(jié)出來，由組長輪流指定成員在小班上匯報，組與組之間可以辯論，教師參與引導(dǎo)、總結(jié)和反饋。
3.3多邊互動，實施課程評價
為實現(xiàn)評價的功能，本課程采用多元化的評價方式，即評價主體多方、評價內(nèi)容全面、評價形式多樣、學(xué)生參與評價。其評價指標(biāo)和權(quán)重如表2所示。
表2 計算機導(dǎo)論課程學(xué)生考核表
以上表格只是普通小組成員的考核表，針對小組長和課程負(fù)責(zé)人，其評價主體有自我評價、組員評價和教師評價，其評價內(nèi)容除上述部分指標(biāo)外，還包括組織管理能力，上下的協(xié)調(diào)能力等。同時教師也要進(jìn)行自我評價并接受學(xué)生評教，使教師能及時發(fā)現(xiàn)自己在教學(xué)組織管理或技術(shù)指導(dǎo)中存在的問題，調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方法，加強學(xué)習(xí)，與時俱進(jìn)，促進(jìn)自己與學(xué)生素質(zhì)全面發(fā)展。
這種以學(xué)生為主體、注重能力與素質(zhì)的評價方式是科學(xué)可行的，通過自我評價、小組同學(xué)評價和教師評價的比較，學(xué)生能較為客觀地了解自己在小組中的責(zé)任，在團結(jié)協(xié)作、學(xué)習(xí)方法、技術(shù)水平等方面的優(yōu)劣，及時調(diào)整、改進(jìn)不適的思維方式，不斷訓(xùn)練自己責(zé)任意識、創(chuàng)新能力和協(xié)作學(xué)習(xí)能力。
4 效果分析
這種教學(xué)模式在浙江萬里學(xué)院2007級261名學(xué)生中實施，得到了教師與學(xué)生的高度認(rèn)可。通過問卷調(diào)查表明：100%的同學(xué)喜歡這種教學(xué)方式，從中有較大收獲。91%的同學(xué)希望討論課時間更多一些，83%的同學(xué)認(rèn)為從討論中(其中46%認(rèn)為是匯報討論課堂上，37%認(rèn)為是課下小組討論中)獲益最大。87%的同學(xué)認(rèn)可、贊同本課程的多元化評價方式。從評價結(jié)果來看，所有學(xué)生對自己評價是80分以上，8%的同學(xué)給自己打了滿分，說明同學(xué)們通過課程學(xué)習(xí)，有增量式成長，真正達(dá)到了課程教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：計算機導(dǎo)論；教學(xué)方法；教學(xué)過程設(shè)計
中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0152-03
一、引言
計算機導(dǎo)論課教學(xué)內(nèi)容幾乎涉及到計算機學(xué)科的各個知識領(lǐng)域，每一部分內(nèi)容對于毫無專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生來講都是全新的，而應(yīng)用技術(shù)型院校的學(xué)生普遍來講學(xué)習(xí)熱情不高、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，因此，如何針對該類院校學(xué)情實際，搞好計算機導(dǎo)論課程的教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的積O性，是應(yīng)用技術(shù)型院校計算機導(dǎo)論課教學(xué)亟待解決的問題。
目前計算機導(dǎo)論課程教學(xué)而言，存在以下一些問題：從教學(xué)內(nèi)容上看，有的院校將計算機操作知識作為主要教學(xué)內(nèi)容，有的將計算機主要專業(yè)課的綜合作為主要教學(xué)內(nèi)容[1]。顯然，第一種內(nèi)容組織模式與計算思維的教育理念是相悖的，但是第二種內(nèi)容組織模式也普遍存在知識覆蓋面不合理，知識層次把握不準(zhǔn)確，知識融合不夠等問題。從教學(xué)方法上看，任課教師對教學(xué)過程的研究和思考較少，對教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新，基本采用單一的課堂教學(xué)方式[2-3]，沒有根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)過程，教學(xué)方法缺乏針對性，導(dǎo)致學(xué)生很難理解所講授的內(nèi)容，使學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)產(chǎn)生為難情緒。因此，無論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)方法均不符合應(yīng)用技術(shù)型院校學(xué)情，文獻(xiàn)[4]就課程教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建做了系統(tǒng)和全面的闡述，本文著重從“如何教”的方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施和方法，以調(diào)動學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。
二、相應(yīng)的改進(jìn)措施和方法
（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
周以真教授提出的計算思維[5]的教育理念統(tǒng)一了教育界對計算導(dǎo)論課的作用的認(rèn)識，本文結(jié)合應(yīng)用技術(shù)型院校的學(xué)情，將計算機導(dǎo)論課的教學(xué)目標(biāo)確定為：使學(xué)生認(rèn)知計算機系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機解決問題的思維方法，揭示計算機學(xué)科所蘊含的計算思維思想。
從該種教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，以“程序”為主線，將課程教學(xué)內(nèi)容劃分為4個模塊，10個教學(xué)單元。這4個模塊是程序執(zhí)行、程序運行、程序設(shè)計與軟件開發(fā)、計算機網(wǎng)絡(luò)；10個教學(xué)單元是信息的機器表示、信息的機器存儲與運算、計算機結(jié)構(gòu)及其工作原理、操作系統(tǒng)的基本功能、高級語言與編譯程序、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程方法、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為使核心教學(xué)內(nèi)容得到更好地貫徹，在上述教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，增設(shè)了“計算機與計算機系統(tǒng)”教學(xué)單元，其教學(xué)目的是使學(xué)生獲得對計算機、計算機系統(tǒng)以及計算機學(xué)科宏觀認(rèn)識和總體了解。
（二）改進(jìn)教學(xué)方法
貫穿整個教學(xué)過程最為重要的就是教學(xué)方法，教學(xué)方法的選擇應(yīng)具有多樣性和靈活性。針對教學(xué)過程中暴露出的教學(xué)方式單一的問題，本文在分析和研究學(xué)生的心理特點后，提出了以學(xué)生為中心，以教學(xué)內(nèi)容為導(dǎo)向，在教學(xué)過程中運用與之相適應(yīng)的教學(xué)方法。根據(jù)該門課程教學(xué)內(nèi)容的特點，采用了講授式教學(xué)法、問題引領(lǐng)式教學(xué)法、案例驅(qū)動式教學(xué)法、引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)法、類比教學(xué)法、專題討論式教學(xué)法等。對于計算機和計算機系統(tǒng)這部分內(nèi)容，通過引導(dǎo)啟發(fā)方式逐步使學(xué)生了解計算機的作用和基本組成；對于信息的機器表示這部分內(nèi)容，利用身份證編碼類比闡述計算機中數(shù)的編碼，使學(xué)生更加容易理解信息的編碼；對于計算機結(jié)構(gòu)及其工作原理這部分內(nèi)容，采用“質(zhì)疑――解答”的方式使學(xué)生始終帶著問題在聽課，從而揭示出計算機各主要部件的作用和構(gòu)成，以及計算機的工作原理。算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容，采用案例驅(qū)動式教學(xué)方法，通過案例將算法以及算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系揭示出來；對于操作系統(tǒng)這部分內(nèi)容，采用問題引領(lǐng)式教學(xué)法，通過不斷地質(zhì)疑――解答方式揭示出操作系統(tǒng)的主要基本功能，這種方法可以引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生求知欲望；對于數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)這部分內(nèi)容，采用生活中的實例來說明數(shù)據(jù)庫在人類生活中的應(yīng)用需求，從而引起學(xué)生對數(shù)據(jù)庫的關(guān)注。
（三）強化教學(xué)設(shè)計
為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不僅需要對教學(xué)方法進(jìn)行精心選擇，而且需要對教學(xué)過程進(jìn)行精心設(shè)計。本文以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)模式，將教學(xué)方法有效地融入教學(xué)過程中，使教學(xué)過程設(shè)計更貼近該類院校的學(xué)情，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。下面以計算機網(wǎng)絡(luò)及其硬件組成為例說明對教學(xué)內(nèi)容是如何組織的。如果開始就講授什么是計算機網(wǎng)絡(luò)，對于毫無專業(yè)基礎(chǔ)的新生來講會感到晦澀難懂。通過利用學(xué)生能夠感受到生活中的例子，如高速公路網(wǎng)來類比講授這部分內(nèi)容，學(xué)生接受起來要容易得多。針對這部分教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)過程設(shè)計如下：（1）通過“引導(dǎo)”方式，詢問學(xué)生是否見過高速公路網(wǎng)絡(luò)。（2）由任課教師講述高速公路網(wǎng)絡(luò)是由城市以及連接兩個城市之間的高速公路組成的。（3）通過“啟發(fā)”方式，詢問學(xué)生高速公路網(wǎng)絡(luò)中的城市相當(dāng)于計算機網(wǎng)絡(luò)中的什么？連接兩個城市的高速公路相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的什么？從而給出計算機網(wǎng)絡(luò)的初步概念。（4）通過質(zhì)疑-解答方式，詢問“為什么要將分布在不同地點的計算機連接起來呢？”，從而揭示出計算機聯(lián)網(wǎng)的目的是什么，使學(xué)生獲得對這個概念完整的理解。（5）澄清了計算機網(wǎng)絡(luò)這個概念之后，進(jìn)一步講解計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件組成。到目前為止，學(xué)生顯然理解了計算機網(wǎng)絡(luò)是由計算機（在網(wǎng)絡(luò)中稱之為主機）和傳輸介質(zhì)組成的，除此之外還包括網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。這部分內(nèi)容的講解也采取理論聯(lián)系生活的方式，比如網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備中的Modem，學(xué)生也不感到陌生，當(dāng)然對于毫無生活基礎(chǔ)可以借鑒的內(nèi)容如Hub，它既作為網(wǎng)絡(luò)連接點，又起到信號放大作用，Hub這兩個作用講解起來也不是難事。由上述過程可知，每一個教學(xué)環(huán)節(jié)是緊密結(jié)合的，將類比、引導(dǎo)和啟發(fā)等教學(xué)方法有效地融合在教學(xué)過程中，形成了環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)過程。
三、典型案例討論與效果分析
（一）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法
教學(xué)目標(biāo)：了解算法的描述工具，完整地理解算法的概念、掌握簡單問題的算法描述，訓(xùn)練學(xué)生運用計算機解決計算問題的思維方法。
教學(xué)過程設(shè)計：
第一環(huán)節(jié)：提出問題，計算1+2+3+4…10
學(xué)生1回答：逐項累加求和
學(xué)生2回答：1+2+3+4…10=（1+10）×5=55
由教師帶領(lǐng)學(xué)生分別給出這兩種解決方案的算法，然后引導(dǎo)啟發(fā)方式給出算法的初步概念。
算法1：
S1：計算1+2得到3；
S2：將第一步得到的結(jié)果（即1+2）與3相加得到6；
……
S9：將第8步得到的結(jié)果（即1+2+…+9）與10相加得到55。
算法2：
S1：將原式變形為（1+10）+（2+9）+（3+8）+（2+9）+（3+8）=5×11；
S2：計算5×11；
S3：輸出運算結(jié)果。
通過這兩個算法，幫助學(xué)生理解什么是算法，并簡單說明這兩種算法的優(yōu)劣。但是，第二種方法只適合有規(guī)律的數(shù)據(jù)序列，如果對于沒有規(guī)律可循的數(shù)據(jù)序列，如何求和呢？從而引出第三種解決方案。
算法3：
S1：S0，i1；
S2：SS+i；
S3：ii+1；
S4：i≤n，轉(zhuǎn)S2；否則，輸出S。
利用流程圖來描述該算法，在描述過程中直接講解了這種描述工具。以該種解決方案再次重申算法的概念，并著重講解算法的特性。
第二環(huán)節(jié)：闡述算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系
前邊所給出算法概念是不完整的，還需要揭示出算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，從而使學(xué)生更完整地理解算法。
以{23，9，45，12，65，73}這樣一個隨機數(shù)據(jù)序列為例，其順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。
順序存儲如下：
鏈?zhǔn)酱鎯θ缦拢?/p>
由圖可見順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)是不一樣的，那么在執(zhí)行某一操作時，有什么區(qū)別嗎？比如刪除45這項操作，對于順序表來說是使用下標(biāo)訪問方式，在刪除了45這個元素后需要將后面的所有元素全部向前移動；而對于鏈表，沒有順序的概念，要想刪除45這個元素，只需要將前一個結(jié)點9的指針指向被刪除點的下一個結(jié)點12的頭指針即可。由此可見，兩種算法是不同的。盡管是同一組數(shù)據(jù)，其存儲結(jié)構(gòu)不同，算法也不同。
教學(xué)反思：這樣組織教學(xué)由淺入深、循序漸進(jìn)、逐步給出算法的初步概念，算法的完整概念，不僅容易使學(xué)生理解算法的概念，而且還使學(xué)生了解到了數(shù)據(jù)還存在多種存儲表示。通過這種教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，使教學(xué)目的變得非常明確，并且利用這個教學(xué)目的將不同知識領(lǐng)域的內(nèi)容融合為一體，有利于學(xué)生計算機學(xué)科知識框架的形成。通過不斷設(shè)計算法來揭示算法概念的過程，同時也達(dá)到了訓(xùn)練學(xué)生運用計算機解決問題的思維方法。
（二）操作系統(tǒng)基本功能
教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生理解操作系統(tǒng)的基本功能，從而達(dá)到對操作系統(tǒng)的概念理解。
教學(xué)過程設(shè)計：
1.師生互動：
同學(xué)們使用過Windows操作系統(tǒng)嗎？
雙擊程序圖標(biāo)意味著什么？
雙擊程序圖標(biāo)之后程序被調(diào)入到哪了？
雙擊程序圖標(biāo)之前程序存放在哪？以什么形式存放？
程序被調(diào)入到內(nèi)存之后又是如何被管理和控制執(zhí)行的？
這樣組織教學(xué)內(nèi)容將學(xué)生熟悉的生活實踐有效地融入到教學(xué)當(dāng)中，使抽象問題變得簡單化了，容易被學(xué)生理解和接受。
2.學(xué)習(xí)新知：通過質(zhì)疑方式，導(dǎo)入這部分教學(xué)內(nèi)容，然后再通過解答方式，逐個闡述操作系統(tǒng)的存儲管理、CPU管理、文件管理等功能。學(xué)生理解了操作系統(tǒng)的基本功能后，就容易理解操作系統(tǒng)這個概念了。下面以文件管理為例，說明這部分教學(xué)內(nèi)容是如何設(shè)計的。
提出問題：圖書館有上百萬冊圖書，如果將這些圖書雜亂地堆放在一起，會是什么情形呢？讓你去找一本書會變得十分艱難。如果將數(shù)以萬計的文件隨便地堆放在一起，和圖書一樣，查找一個文件也會變得十分困難。因此，必須要按照某種機制將文件管理起來。
教學(xué)反思：操作系統(tǒng)這部分內(nèi)容是專業(yè)教育的核心基礎(chǔ)課，也是難點課程之一，大多學(xué)生會操作但對其原理理解不甚了解。就雙擊程序圖標(biāo)這個操作而言，幾乎人人都會操作，但是如果專業(yè)教育僅僅是使學(xué)生學(xué)會這種操作，教學(xué)就失去了意義。因此采用以上教學(xué)設(shè)計，環(huán)環(huán)相扣不斷提出問題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考，從而更好地讓學(xué)生理解什么是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)能實現(xiàn)哪些功能，如何對計算機進(jìn)行管理。
四、Y束語
在計算機導(dǎo)論課程教學(xué)實施過程中，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特點，有針對性地設(shè)計其教學(xué)過程，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法及教學(xué)手段，解決了其教學(xué)方法單一以及教學(xué)過程設(shè)計不合理的問題。通過部分教學(xué)過程設(shè)計給出了如何針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)計教學(xué)過程的思路，并通過教學(xué)實踐對文中提出的觀點進(jìn)行了驗證。通過教學(xué)實踐表明：學(xué)生上課積極性變高，曠課率明顯下降，教學(xué)效果也有了較大提升。
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關(guān)鍵詞：智能計算；課程建設(shè)；教學(xué)方法
智能科學(xué)與技術(shù)是西安電子科技大學(xué)于2005年獲教育部批準(zhǔn)、2008年被評為第三批國家級特色專業(yè)建設(shè)點的一個本科專業(yè)。智能計算導(dǎo)論課程是該專業(yè)的一門主干課程，主要向?qū)W生介紹智能計算、系統(tǒng)辨識和優(yōu)化的方法以及這些智能計算方法的一些高級應(yīng)用。該課程在大三下學(xué)期開設(shè)，至今已經(jīng)有四屆本科生(至少500名)上過這門課程。如何讓學(xué)生對該門課程產(chǎn)生濃厚的興趣，并為有志于深入研究智能計算的學(xué)生指明方向，成為我們教師首先注重的問題。在這樣的目標(biāo)引導(dǎo)下，我們從選擇教材、準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容、制作ppt、探索教學(xué)方法入手，形成了目前的“立足基礎(chǔ)、動手編程、展望前沿”的教學(xué)體系，深受學(xué)生的歡迎。在此，我們對這門課程有關(guān)教學(xué)的各個方面進(jìn)行總結(jié)和思考，以期更好的提高我們對該門課程的教學(xué)質(zhì)量，同時希望這些心得體會能為同行提供參考。
1教材選擇
教材是教師教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要工具。鑒于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科生每年上研究生的比例保持在50%左右，所以在教材的選擇上，既要滿足畢業(yè)以后選擇參加工作的學(xué)生在“廣度”上的需求，又要滿足畢業(yè)以后繼續(xù)攻讀研究生的學(xué)生在“深度”上的需求。同時也要能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能掌握理論基礎(chǔ)、理解生物和工程應(yīng)用的背景并能了解智能計算研究的過去、未來、現(xiàn)狀及前沿。鑒于以上要求，我們選擇了西安交通大學(xué)徐宗本教授等編著，科學(xué)出版社2003年5月出版的《計算智能中的仿生學(xué)：理論與算法》。這是一部順應(yīng)了信息技術(shù)與教學(xué)發(fā)展要求的教材，它系統(tǒng)地介紹智能計算的基本理論、基本原理與基本方法，選擇了既能代表智能計算過去20多年間發(fā)展的最突出成果又能反映智能計算當(dāng)前研究熱點的模擬進(jìn)化計算、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和模糊邏輯與模糊推理[1]。
在教學(xué)中，我們的ppt采用中英文相結(jié)合的方式，在基礎(chǔ)理論部分使用中文ppt便于學(xué)生理解；在介紹我們團隊的研究成果、具體算法和國際發(fā)展前沿時采用英文ppt、中文講解相結(jié)合的方式，這樣中英文對照，一方面加深了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，另一方面也為學(xué)生今后閱讀專業(yè)的英文論了鋪墊。
2課程特點及教學(xué)內(nèi)容
智能計算是以模型(計算模型、數(shù)學(xué)模型)為基礎(chǔ)、以分布并行計算為特征的模擬人的智能求解問題的理論與方法[1-3]。不同于一般的課程，其特點在于它是一個交叉學(xué)科。該課程主要向?qū)W生講解三部分內(nèi)容，具體如下。
1) 仿生過程算法：模擬進(jìn)化計算(20學(xué)時)。該部分主要以教材為主，重點講解模擬進(jìn)化計算技術(shù)的基本原理、生物基礎(chǔ)、算法框架、基本要素、本質(zhì)優(yōu)點及其適用領(lǐng)域；并從編碼、群體初始化、個體評價、遺傳算子和參數(shù)選擇這五個用遺傳算法求解問題需要解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。同時，借鑒“智能感知與圖像理解教育部重點實驗室”的最新研究成果，向?qū)W生介紹了基于人工免疫系統(tǒng)的免疫克隆選擇算法，并強調(diào)了與遺傳算法的區(qū)別和聯(lián)系。
2) 仿生結(jié)構(gòu)算法：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(14學(xué)時)。該部分主要通過向?qū)W生簡要介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物背景、數(shù)學(xué)模型和學(xué)習(xí)機理，重點介紹了感知器和單層前向網(wǎng)以及多層感知器，簡單介紹了徑向基函數(shù)和回歸神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。
3) 仿生行為算法：模糊邏輯與模糊推理(12學(xué)時)。該部分簡要介紹了模糊邏輯的生物基礎(chǔ)，通過與經(jīng)典集合的對比向?qū)W生展示了什么是模糊集合及其運算、模糊關(guān)系及其矩陣，最后簡要介紹了模糊推理的各種模型。
3教學(xué)方法
3.1結(jié)合實例的講解
為了更好的讓學(xué)生理解智能計算算法是行之有效的，我們選取合適的示例，并結(jié)合算法讓學(xué)生從算法機理上明白該類算法是有效的，其仿生背景是合理的。比如在講解遺傳算法這部分時，首先講明了學(xué)生大三上學(xué)期學(xué)過的共軛梯度法、擬牛頓法、單純形方法等基于梯度方向的經(jīng)典優(yōu)化搜索算法，無法求解目標(biāo)函數(shù)不具備可導(dǎo)等數(shù)學(xué)信息的問題，以及離散性問題、不確定性問題、半結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)化的問題和大規(guī)模問題。而遺傳算法直接以目標(biāo)函數(shù)值作為搜索信息，這樣對許多目標(biāo)函數(shù)無法求導(dǎo)或很難求導(dǎo)的函數(shù)，遺傳算法就比較方便。為此引入如下優(yōu)化問題：
max f(x1,x2)=21.5+x1•sin(4pi* x1)+x2•sin(20pi* x2)
s.t.-3.0≤x1≤12.1
4.1≤x2≤5.8
然后從如何編碼、如何初始化群體、如何對個體進(jìn)行評價、如何選擇合適的交叉、變異等遺傳算子以及如何選擇算法中用到的種群規(guī)模、交叉概率和變異概率等參數(shù)方面，詳細(xì)地向?qū)W生展示了遺傳算法求解問題的機理和要解決的關(guān)鍵問題。同時向?qū)W生展示了遺傳算法求解該問題的尋優(yōu)曲線，以及所求得的滿意解。這種方法有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了記憶，加深了理解，取得了良好的教學(xué)效果。
3.2實踐能力和科研興趣的培養(yǎng)
智能計算是一門理論和實踐緊密結(jié)合的學(xué)科，該學(xué)科的發(fā)展日新月異，在智能信息處理領(lǐng)域的地位越來越重要。因此在智能計算的教學(xué)過程中，不僅要注重傳授知識，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)，以培養(yǎng)學(xué)生對科研的興趣[4-6]。在教學(xué)中，我們采用了上機實驗的教學(xué)方式。比如，在學(xué)生掌握了遺傳算法求解問題的基本流程以后，我們要求學(xué)生在計算機上實現(xiàn)遺傳算法求解3.1節(jié)所述的優(yōu)化問題。在上機實驗過程中，學(xué)生不僅掌握了如何在計算機上實現(xiàn)遺傳算法，更加形象直觀的了解遺傳算法的尋優(yōu)過程。更重要的是通過上機，學(xué)生深入理解和掌握了遺傳算法求解問題的每一個細(xì)節(jié)，并對編寫程序產(chǎn)生了濃厚的興趣。
同時，為了讓學(xué)生更深刻地理解針對不同的問題需要設(shè)計不同的遺傳算子，讓學(xué)生用遺傳算法求解了一個較簡單的TSP問題。并說明遺傳算法求解不同的問題要有不同的編碼、群體初始化和個體評價方式，并需要設(shè)計適合問題的遺傳算子以及需要調(diào)節(jié)參數(shù)以達(dá)到好的求解效果。鼓勵學(xué)生通過查資料等方式編程實現(xiàn)對該問題的求解。意想不到的是，通過兩周的時間，大部分學(xué)生都能親自編寫自己算法的程序源代碼，并求得了較好的結(jié)果，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力。同時，向?qū)W生展示我們課題組對TSP問題研究的最新成果，比如10萬個城市的Monalisa_ small問題，71 009個城市的China_71009，同時告訴大家目前求解TSP問題最好的成果，解決該類問題最出名的專家，從而大大激發(fā)了學(xué)生的科研興趣。
3.3實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)
實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)也是本課程的一個重要內(nèi)容。比如，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分，在向?qū)W生講解了感知器的學(xué)習(xí)算法之后，讓學(xué)生根據(jù)感知器學(xué)習(xí)規(guī)則，試寫出算法流程，并通過實驗實現(xiàn)一個感知器。讓學(xué)生在自己實驗的設(shè)計中加深了對知識的理解。
同時，隨著智能計算的快速發(fā)展，每年我們的教學(xué)內(nèi)容和課件都在更新，以包括最新的研究內(nèi)容，尤其是我們課題組的研究內(nèi)容，從而擴大學(xué)生的知識范圍。
4考試方法
對智能計算導(dǎo)論這門具體課程來說，最重要的是注重學(xué)生的交叉學(xué)科知識和能力的培養(yǎng)。因此，本課程的考察方式主要采用：1)閉卷考試。主要考察對智能計算原理的理解和綜合運用能力。2)課程作業(yè)。要求對介紹過的各種智能算法的概念、原理、方法、應(yīng)用等方面進(jìn)行總結(jié)、分析、對比等，形成一個簡要總結(jié)報告。3)科技報告。要求學(xué)生在智能計算領(lǐng)域的主流英文期刊上選擇感興趣的英文文獻(xiàn)，翻譯成中文；
或者就智能計算領(lǐng)域的一個感興趣的話題談?wù)勛约旱闹鲝埡涂捶ā?)出勤率。根據(jù)學(xué)生平時到課的情況給出該項分?jǐn)?shù)，其目的是督促學(xué)生按時到課。該門課成績分配如下：成績=閉卷考試(50%)+小作業(yè)(20%)+大作業(yè)(20%)+出勤率(10%)。
5結(jié)語
本科智能計算教學(xué)的困難之一是學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有限，因此為了讓學(xué)生能更好的理解原理和方法，我們?nèi)趸藦?fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，通過借助具體的實例來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對問題的理解，增強對知識點的記憶。同時我們也期待能尋找到更合適于本科生的教材來供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。智能計算是實踐性很強的科學(xué)，并且該學(xué)科的發(fā)展十分迅速。在教學(xué)實踐中，我們十分重視學(xué)生動手能力和科研興趣的培養(yǎng)。通過編寫程序、實驗設(shè)計和科學(xué)報告的形式引導(dǎo)學(xué)生積極動手，積極思考。
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Research on Intelligent Computing Introduction Course Construction
SHANG Ronghua1, LI Yangyang1, JIAO Licheng1, HOU Xiaohui2
(1. School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China; 2. Teaching Affairs Faculty, Xidian University,
Xi’an 710071, China)
關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖;理論教學(xué);總結(jié)復(fù)習(xí)
自從工作以來，筆者一直擔(dān)任中職學(xué)校計算機應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)工作。教學(xué)中筆者不斷嘗試改變傳統(tǒng)的以教師為中心的“滿堂灌”式的教學(xué)模式，采用以學(xué)生為主的任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，但課堂效果和教學(xué)質(zhì)量并不理想。針對理論教學(xué)中存在的問題，筆者嘗試引入思維導(dǎo)圖改進(jìn)課堂教學(xué)，并不斷探索思維導(dǎo)圖技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用方式，取得了一些實質(zhì)性的收獲。
一、計算機理論課程教學(xué)中存在的問題
在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，對于專業(yè)性較強的計算機理論知識教學(xué)總是顯得枯燥沉悶，課程進(jìn)度難以推進(jìn)，教師很容易陷入傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生感到課程枯燥無味，削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，中職生抽象思維的發(fā)展尚不成熟，計算機理論知識基礎(chǔ)極差，學(xué)習(xí)上有畏難情緒，這些都使計算機理論知識學(xué)習(xí)更為困難。
二、引入思維導(dǎo)圖，發(fā)揮思維導(dǎo)圖優(yōu)勢，創(chuàng)新理論教學(xué)方法
思維導(dǎo)圖是由英國心理學(xué)家、教育家東尼?博贊于20世紀(jì)70年代初提出的一種可視化思維方法。它已經(jīng)成為一種非常重要的認(rèn)知策略與技術(shù)，其理論基礎(chǔ)、構(gòu)圖方法和應(yīng)用技術(shù)已成為一個比較完整的體系，并在很多學(xué)科的教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。
1.有利于建立知識框架，突出課程重難點
思維導(dǎo)圖一般以主題為中心，通過分支不斷向外擴散，以樹狀結(jié)構(gòu)形式建立起系統(tǒng)完整的知識體系，知識點間的關(guān)系通過圖表的形式一目了然。各個分支還可以按知識的重要性進(jìn)行排序，標(biāo)明主次，從而突出課程中的重難點內(nèi)容。
2.有利于集中學(xué)生的課堂注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
思維導(dǎo)圖通過使用文字、圖像、色彩和線條來表現(xiàn)課程內(nèi)容、突破重點，對于有厭學(xué)畏難情緒和不善于學(xué)習(xí)太多文字內(nèi)容的中職生來說，思維導(dǎo)圖借助簡單明了的圖形可有效集中學(xué)生的課堂注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維
思維導(dǎo)圖起始于一個中心概念，向外發(fā)散，不斷擴充，由點到面，反映了人類大腦的思維過程。引入思維導(dǎo)圖，可以幫助學(xué)生開動大腦，突破傳統(tǒng)學(xué)習(xí)思維的束縛，舉一反三，促進(jìn)和提高學(xué)生的發(fā)散性思維。
4.有利于強化學(xué)生的記憶，起到有效復(fù)習(xí)和備考的目的
很多學(xué)生把復(fù)習(xí)看作死記硬背，以單純的背誦為復(fù)習(xí)方式，但實際效果并不理想，學(xué)習(xí)效果往往事倍功半。復(fù)習(xí)時借助思維導(dǎo)圖，就可以通過感官在圖像、顏色、關(guān)鍵詞和思想之間為知識點創(chuàng)建聯(lián)系，激發(fā)大腦聯(lián)想，準(zhǔn)確回憶信息。
三、思維導(dǎo)圖在中職計算機理論知識課堂教學(xué)中的應(yīng)用
思維導(dǎo)圖既可以在紙上手繪，也可以借助思維導(dǎo)圖軟件進(jìn)行繪制，它們使繪制思維導(dǎo)圖變得更加便捷、快速、豐富多彩，甚至手機上都出現(xiàn)了大量的思維導(dǎo)圖軟件供我們下載使用。
1.思維導(dǎo)圖可以輔助教師的教學(xué)工作
思維導(dǎo)圖在教師的實際工作中，可以幫助教師完成很多工作。
（1）準(zhǔn)備教案
思維導(dǎo)圖可以將授課內(nèi)容要點以關(guān)鍵字的形式展現(xiàn)出來，并通過分支結(jié)構(gòu)展開課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。從篇幅上來看，利用思維導(dǎo)圖設(shè)計的教案要比傳統(tǒng)教案篇幅少很多，課程內(nèi)容與教學(xué)環(huán)節(jié)也變得更加易于觀察、實施。當(dāng)遇到教學(xué)內(nèi)容需要增減時，教師只需要在圖上增添或減少分支。這樣可以大大節(jié)省教師準(zhǔn)備教案的時間，可以將更多的時間和精力投入教學(xué)過程的設(shè)計和創(chuàng)新上。
（2）實施課堂教學(xué)
思維導(dǎo)圖可以作為課堂教學(xué)的導(dǎo)入工具。對于計算機理論知識，需要教師在課程開始前，呈現(xiàn)給學(xué)生本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)、重難點等，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)，帶著問題去聽，從而有利于提高聽課效率。教師在講授新課的過程中可以把思維導(dǎo)圖當(dāng)作一個課件來用，邊展示思維導(dǎo)圖邊講授，也可以利用思維導(dǎo)圖設(shè)計課堂練習(xí)或課堂活動。如：只列舉出思維導(dǎo)圖中的某一關(guān)鍵字，隨后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，擴充知識結(jié)構(gòu)，擴展主題分支。思維導(dǎo)圖還可以對知識點進(jìn)行總結(jié)和復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生將所學(xué)的知識進(jìn)行概括化和網(wǎng)絡(luò)化的模塊化整合，形成清晰的知識脈絡(luò)和知識體系。
2.思維導(dǎo)圖可以輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)過程
思維導(dǎo)圖可以在學(xué)生課上記筆記以及課后復(fù)習(xí)中得到應(yīng)用。
（1）使用思維導(dǎo)圖記筆記
筆記往往是將知識點按照由上到下的線性順序一條一條地進(jìn)行依次記錄。它存在大量的冗余信息，不利于知識的記憶，阻礙了學(xué)生的思維能力。
圖形化比文字材料更容易在大腦中長久保持，對強化記憶效果更好。思維導(dǎo)圖中心明確、分支層次分明，可以用更少的詞語總結(jié)出更多便于回憶的信息，學(xué)生在思維導(dǎo)圖的指引下，能很輕松地把握復(fù)習(xí)重點，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
（2）使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行總結(jié)復(fù)習(xí)
學(xué)生首先通讀將要復(fù)習(xí)的內(nèi)容，隨后將涉及的知識點以思維導(dǎo)圖的形式表示出來，最后進(jìn)行識記。當(dāng)復(fù)習(xí)時，學(xué)生可以借助關(guān)鍵字進(jìn)行回憶，繪制出思維導(dǎo)圖。最后，將畫好的思維導(dǎo)圖與之前的進(jìn)行對照，對比一下自己掌握了多少知識，而又忘記了多少，從而進(jìn)行查漏補缺。
思維導(dǎo)圖應(yīng)用于中職計算機理論課程教學(xué)，能夠幫助教師更好地教和學(xué)生更好地學(xué)。但思維導(dǎo)圖的教學(xué)應(yīng)用還有很多，需要我們不斷探索和推廣，不斷提高思維導(dǎo)圖在中職計算機理論課程教學(xué)中的應(yīng)用方法和應(yīng)用范圍。
參考文獻(xiàn)：
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