时间：2023-10-16 16:07:41
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学计算机技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
[关键词] 计算思维；非计算机专业；计算机基础教学；创新能力
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）04-0062-04
0 引言
21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的研究问题都有可能通过熟练掌握先进的计算技术和运用计算机科学得到解决[1]，因此具备善于运用计算机技术进行学习、工作、解决专业问题的能力是高级人才的重要特征之一。通俗地讲，计算机就是用来计算的机器，计算能力的培养是利用计算机解决问题的重要能力之一，而计算思维正是一种计算能力的体现。大学的计算机基础教育承担着学生计算能力和计算思维的培养重任，应该具有与数学、物理相同的地位。目前大学的计算机基础教育存在着一些问题，使得它的教学难以完成既定的教学目标。因此，在新的形势下，应该建立与之相适应的新的教学内容。本文就是在此前提下，提出以培养学生的计算思维能力为核心目标，建立与之相适应的课程体系。
1 目前大学非计算机专业的计算机基础教学存在的问题
目前，大学非计算机专业的计算机基础教学存在着以下问题：（1）老师在教授过程中，重视计算机应用软件的使用、轻视利用计算机软件解决实际问题能力的培养；重视计算机程序设计语言语法的学习、轻视利用某种语言解决实际问题的思维能力的培养。（2）学生在学习过程中，重点是模仿老师操作，而忽视创新能力的开发。这些问题的出现，使得学生对于简单的练习可以完成得很好，但对于新出现的问题就不知如何去解决，久而久之对计算机的学习就失去了兴趣。大多数高校非计算机专业的计算机基础教学体现在《大学计算机基础》和《计算机技术基础》两门公共课上，因此，如何提高这两门课的教学效果、提高学生利用计算机解决实际问题的能力成为大学非计算机专业的计算机基础教学需要解决的问题。
2 计算思维和计算机基础教学
计算机基础教学应该重点教授哪些内容才能提高学生利用计算机解决实际问题的能力呢？其实这个答案早就蕴含在《大学计算机基础》和《计算机技术基础》的课程名称中。通俗地讲，计算机就是用来计算的机器。那么计算机是如何进行计算的呢？要明白这一点，就要理解计算机计算的原理以及人们如何把实际问题转化成能够让计算机进行计算的步骤，因此计算能力的培养应该在大学计算机的基础教育中得到重视。2006年3月，美国国家自然基金会计算机与信息科学工程部主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在美国计算机权威刊物《Communications of the ACM》上，首次提出了计算思维的概念，并且这个概念的提出立刻得到了教育界的广泛支持。
周以真教授指出：“计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能”[2]。在她的观点中，一个非常重要的内容是计算思维是一种可实现的思维。计算机最初就是为了计算而发明的，因此通过计算机基础教学，让学生明白什么是可计算的，什么是不可计算的，慢慢地理解计算机是如何解决现实中的问题的，从而提高学生用计算机解决问题的能力。
2010年7月，在西安交通大学举办的首届“九校联盟（C9）计算机基础课程研讨会”（以下简称C9会议）上，讨论的核心问题是如何在新形势下提高计算机基础教学的质量。C9会议讨论并达成了一系列共识，发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》[3]。声明的核心要点是：必须正确认识大学计算机基础教学的重要性，需要把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务和目标，并由此建设更加完备的计算机基础课程体系和教学内容，进而为全国高校的计算机基础教学改革树立标杆[4-6]，杨彩云等[7]介绍了计算思维与大学计算机基础教育的关系，很多高校也积极将计算思维引入到大学计算机教育这个教学活动中[8-10]。
3 基于计算思维的计算机基础教学课程体系
虽然文献[6]建立了大学的计算机基础教学课程体系，但是基于笔者对于计算思维的认识以及十多年的教学实践，仍然提出了一些看法。通过对大学计算机基础教学中的课程进行认真分析，试图构建一种引入计算机思维的新型的大学计算机基础教学课程体系，培养大学生的计算思维能力，从而为进一步提高大学生利用计算机解决实际问题的能力打下良好基础。
1）建立计算的思想，提高计算的意识。即为什么需要计算以及人是如何通过计算来解决实际问题的。
2）构建计算软硬件通用平台的思维。用来计算的数据是怎样在计算机内部存储以及数据是如何被计算的，蕴涵在计算平台中的基本思维对于计算思维的培养具有重要的作用。
3）从多门课程中凝练出的共性思维。对非计算机专业的学生来讲，由于受限于学时数，应将蕴涵在操作系统、数据库、计算机网络等不同课程中具有普适意义的计算思维凝练出来。
4）将不同方面的知识贯通起来形成贯通性的思维。打通知识间的屏障（如术语上的差异、抽象的不同层面等），对于提高计算思维能力很重要。
5）一切以解决各学科的实际问题的思维和可实现的思维为出发点。使学生在利用计算机解决实际问题时，要考虑问题求解算法的思维以及如何让计算机来实现的一种思维。
经过以上分析和梳理，本文提出以计算思维为核心的非计算机专业的大学计算机基础教学课程体系，如图1所示。
4 计算机基础教学课程内容设计
1）理论基础部分所涉及的课程内容设计。
理论基础部分的教学内容设计基于以下出发点：一是计算思维的概念以及由此所引出的相关知识；二是计算机硬件系统设计的计算思维，这些是计算环境的介绍；三是计算机软件系统，包括系统软件和应用软件，使学生掌握在计算机环境下的问题求解方法，这是今后学生应用计算机技术解决专业问题的重要基础；四是计算思维的道德。根据以上内容设计的理论基础部分的教学内容见图2。
教学内容分为9个教学单元，即计算思维、计算环境、操作系统基础、科技文章编排、数据处理、数据库系统、互联网计算基础、问题求解及计算机安全等。
以上教学内容的设计，涵盖了计算思维相关的计算环境的搭建以及问题求解模型的描述，后者对培养学生程序设计的思维、程序设计算法的基本素养有重要作用，可以学生为第二学期的计算机技术基础的学习打下一个良好的基础。
2）程序设计能力部分课程内容的设计。
对于一所以工科为主、文理经管法学科兼备的综合性大学来说，要让学生学会用计算机来解决不同专业的问题，因此按理工类、管理类、文法类以及艺术体育类，根据不同的类别来设置不同的课程，这部分所涉及的教学内容包含VB程序设计、VF程序设计、C++程序设计以及Java程序设计，通过这些程序设计语言课程的设置，使学生掌握一门可以解决实际问题的程序设计语言，从而更好地培养学生利用计算解决实际问题的能力。关于不同专业设置不同的计算机程序语言课程内容，见表1。
3）计算机技术与应用部分课程内容的设计。
学习所有计算机课程的最终目的是为了用计算机技术来解决实际问题，而前面所述的理论基础和程序设计能力课程还不足以达到这个目标，它们更加注重计算思维的训练，因此在大学计算机基础教学中还应该设置一些更有针对性的计算机技术及应用课程，以校级选修课的形式来开设。这里既有已开设的程序设计语言延伸，例如VC++就是C++程序设计的延伸；数据库技术、Access数据库、SQL Server数据库、MySQL数据库就是VF程序设计的延伸；多媒体技术、PhotoShop、Flash、虚拟现实等是多媒体内容的深入；Android、网站设计与开发、VBA程序设计、Office高级应用技巧等的学习可以进一步提高解决实际问题的能力。
5 实施效果
分别对2009级、2011级、2012级学生的《大学计算机基础》和《计算机技术基础》两门课程各个部分的得分率进行了分析，如表2所示。
表2中，人数按如下方式确定：三个年级中参加《大学计算机基础》和《计算机技术基础》的非计算机专业的学生，其中由于艺术学院以及体育学院的学生是以特长生形式招收的，因此不统计在总人数中，而且有个别的学生只参加了一门课程的考试，因此也去掉这部分学生人数，从而统计出2009级、2011级和2012级参加两门课程考核的人数分别为3357人、3398人和3395人。《大学计算机基础》的考核共100分，分为理论题和操作题，理论题为70分，主要考察学生对于计算机基础知识的学习情况，操作题为30分，主要考察学生对于常用Office办公软件的掌握情况，表2列出了各考核部分的平均分以及该分占该部分的百分比。《计算机技术基础》的考核100分，分为理论题和编程题。理论题92分，考察学生掌握计算机编程语言的语法以及阅读程序能力，而编程题则考察学生利用计算机编程语言来解决实际问题的能力，学生写完程序后运行结果正确得8分，否则得0分，表2列出了理论题的平均分以及编程题得分的学生数。从表2可以看出，三届学生对于大学计算机基础操作题的掌握程度比理论题要好，说明学生比较偏重实际操作，而对于《计算机技术基础》来说，程序语法知识点的理解、程序阅读等理论题的得分比编程题的得分高出40多个百分点，说明学生比较偏重计算机编程语言语法知识的学习，阅读程序的能力比编写程序的能力要强，用计算机解决实际问题的能力还有很大提升空间。
从2012级开始部分应用该体系以来，由于引入了计算思维，重视了学生运用计算机解决问题能力的培养，目前已经取得初步的效果。2012级非计算机专业学生2012年秋季学期的《大学计算机基础》课程成绩和2013年春季学期刚刚结束的《计算机技术基础》课程成绩如表2所示。2012级学生在两门课程的考核中都比前两级学生有明显提升，尤其是《计算机技术基础》课程中编程题的得分人数百分比比前两级分别提高了6.97%和10.51%，虽然编程题得分人数的百分比还不是很高，但已经有了明显的提升。
此外，2012级学生在2012年秋季学完《大学计算机基础》后，在学期快要结束的时候开始了2013年春季学期的校级选修课的选课。这里选取了三门与计算机相关的课程，列出了近几年该课程选课人数的变化，如图3所示。
从图3可以看出，选修《Office高级应用技巧》课程的人数从2011年的236人到2012年的442人，再到2013年的776人；《网站设计与开发》课程的人数从2011年的154人到2012年的307人，再到2013年的486人；《Android程序设计》课程的人数从2012年的111人，到2013年的242人，这几门与计算机相关的选修课学生人数在逐年增加，充分体现出学生对计算机课程兴趣有了很大的提高，希望能够学习或掌握一些用计算机解决问题的技术，应该说这也是引入了计算思维、重视培养学生利用计算机解决实际问题能力后的一个初步效果。
6 结束语
高等学校非计算机专业计算机基础教学的成功与否很大程度上决定着学生未来应用计算机解决专业领域问题的能力。计算思维的培养是一种用计算机解决问题的能力的培养，它是学生创新能力的重要组成部分，以培养学生计算思维的理念来组织大学非计算机专业的计算机基础教学，其核心观念是考虑未来学生用计算机来解决所学专业问题的能力，关注的是学生可持续发展的计算机应用能力的培养，教给学生思考问题以及解决问题的能力，因此以计算思维为核心的能力培养将是大学计算机基础教学的核心培养目标。
参考文献
[1]高梓萍，樊秋良，袁国兴.美国总统信息技术咨询委员会《计算科学：确保美国竞争力》报告概要[J].高性能计算发展与应用，2006，（3）：12-20.
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[4]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[J].中国大学教学，2010，（9）：5-9.
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[6]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011，（1）：7-11，32.
[7]杨彩云，王军华.计算思维视野下大学计算机基础分层教学构建[J].高教论坛，2012，（2）：73-75.
[8]程向前.大学计算机基础课程[J].计算机教育，2012，（1）：98-99.
关键词：创新思维；大学计算机；课程理念；课程体系；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0058-03
人类已进入了21世纪，以电子计算机、网络通信和多媒体技术等为核心的信息科学和信息技术越来越明显地显露出在现代信息社会中的重要地位和作用，它彻底改变了人们的工作、学习和生活方式，成为人类探索自然、组织生产、策划贸易和金融流通必不可少的工具；成为政府决策、社会保障、社区服务甚至于现代战争的重要手段。信息科技已成为衡量一个国家社会发展和综合国力的重要标志。
国家振兴，关键靠人才，基础在教育。学校是知识传播、应用和创新的基地。专业知识加上现代信息技术知识和应用能力，已成为现代大学生必备的基本素质，因此进一步加强对大学生的现代信息科学和信息技术方面的教育，具有非常重要的意义。大学计算机基础课程教学属于学校在培养创新型、实用型、复合型人才方面的具体举措之一。
一、改革历程
一般高校学生都来自全国各地，入学前计算机基础水平参差不齐，国家虽然在普通高中安排了以计算机使用为基本内容的信息技术教育，但是由于地区差异，以及高考指挥棒的影响，进入大学的绝大多数大学新生在中学阶段受过的计算机普及教育还不能满足社会与专业本身对大学生在信息素养方面的需要；再则随着社会信息化不断向纵深发展，社会与专业本身对大学毕业生在计算机应用能力方面的要求也与日俱增，而且呈现多样化趋势。因此，在让学生了解信息技术与计算机领域的基本知识、掌握基本技能的基础上，将信息技术的最新发展和创新思维能力培养与各学科专业的需求、学生的兴趣更紧密地结合起来，开设更符合社会需求的大学计算机基础课程，探索更符合创新人才培养的教学模式，已成为高校培养全面高素质人才的当务之急。为此华东师范大学计算机基础课程教学的改革、探索和实践在始终不断地进行，总体上看，近10年来有3次比较大的改革：从2006年9月～2010年6月期间的基本不分学科和层次全校学生都上两个学期三门课“Office应用基础”+“计算机技术基础”+“计算机技术应用”；转变为2010年9月～2013年6月的分层次教学，学生入校时先进行分流考试，按照不同的基础分为达标、良好和提高三个层次进行教学，这种方式的优点是照顾到不同学生的入学基础差别，但是无法兼顾目标水平一致的通识教育需求；2013年9月～，再次做出与时俱进的重大调整，转化分阶段、分层次、分大类相结合的教学模式。
二、改革方案
（一）课程理念
以“创新思维培养”为目标，不断更新课程理念，推动大学计算机基础课程教学改革与实践。
1.提高信息素养。信息素养是一个人综合素质的重要组成部分，也是信息化社会“学会学习”、“学会生存”的必备素质。提高大学生的信息素养既是信息时代对高等教育人才培养的要求，也是终身学习必须具备的前提条件。大学计算机基础课程是培养和提高当代大学生具有适应现代信息社会需求的信息素养的主要途径，信息素养就是一种信息能力，通过大学计算机基础课程，培养大学生具有强烈的信息意识，提高大学生的信息能力，加强对信息的敏感度、洞察力及分析能力，对提高大学生的综合素质具有非常重要的意义。
2.强化实践能力。实践能力是大学生素质教育的重要内容之一，强化在校大学生实践能力的培养是时代的要求，对提升大学生的综合素质、提高就业竞争力具有很好的作用。
大学计算机基础课程是一门实践性很强的课程，实验教学是计算机基础教学的关键环节。通过构建以应用能力培养为核心的大学计算机基础教学的实验体系，加强实践教学环节，扩大综合性、设计性实验，使学生系统掌握基于计算机基本理论的实验教学内容，提高学生的实践能力，为学生将来利用计算机知识与技术解决实际问题的能力以及知识综合运用能力打下良好的基础。
3.注重专业需求。社会信息化不断向纵深发展，各行各业的信息化进程不断加速；信息技术已广泛渗透到各个专业领域，计算机技术与众多专业的融合大大丰富了专业课的教学内容，这种融合已成为一种新的科技发展趋势；各专业对学生的计算机应用能力的要求日趋强烈，而且呈现多样化特点。
大学计算机基础教学在各专业的本科培养计划中已成为不可缺少的一部分，大学计算机基础教学需要培养大学生利用计算机知识与技术解决专业领域中问题的能力，提高大学生的专业能力，增强大学生的就业和创业能力。
4.激发创新思维。“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界民族之林”。大学生是国家和民族宝贵的人才资源，其创新能力很大程度上决定了国家未来的创新力和竞争力。加强大学生创新能力的培养，无疑是一项高等教育教学的重要任务。
创新思维能力是创新能力的核心。大学计算机基础教学在开发学生创造性潜能，培养学生创新意识、创新精神和创新思维能力具有不可或缺的地位和作用。通过多样化和个性化的教学形式和学习方法，理解知识产生和发展的过程，培养学生的科学精神、创新思维习惯，从而激发大学生的求知欲和创新能力。
（二）课程目标
1.培养学生具有运用计算机获取信息、处理信息和有效应用所需信息的能力，提高学生的信息素养。
2.培养学生具备利用计算机和网络平台、计算机的相关应用技术和工具，解决本专业自身和学科发展领域中问题的能力。
3.加强学生社会责任感、诚信守法和心理健康教育，培养学生自觉遵守信息化社会的相关法律与道德规范，培养学生团队协作精神，为造就创新型、实用型、复合型人才的目标服务。对学生创新精神与实践能力的培养是大学计算机基础课程教学的根本目标。
（三）课程体系结构
以“创新思维能力教育”为特点，形成了有特色的、适合我校非计算机专业本科生的大学计算机基础课程体系。
从调查研究入手，了解国内外高校计算机公共基础课程的教学情况和改革趋势，了解我校各专业对计算机应用和创新思维能力的要求，了解信息社会对非计算机专业人才的计算机能力的要求，努力与国际接轨，形成了以创新思维的教学内容和方法指导教学，使课程更符合我校建设高水平研究型大学对人才培养的需要，也更符合我校学生特色的课程体系（如表1所示）。新课程体系改变过去单一模式的分层教学或模块化教学，采用新的分层与模块化有机结合的新教学模式，在两年多的教学实践中取得了良好的效果。本课程体系旨在提高大学生的信息素养，培养大学生具有运用计算机获取信息、处理信息和有效应用所需信息的能力。
（四）课程内容
1.IT实践基础。本课程为信息技术方面零基础的学生开设，让学生掌握计算机软、硬件基础知识，一般常用计算机软件的使用方法、计算机网络基础与应用、信息安全基础等，以适应后续信息技术课程的基础需要。
2.大学计算机。本课程是新生入校后的第一门大学计算机公共基础课程，是后续计算机课程的理论和实践基础课程。本课程围绕计算机技术基础，融合计算思维概念，旨在培养学生对获取、存储、加工和应用信息的基本素养和能力，帮助学生形成良好的相关行为规范，具备通过计算机和互联网进行有效学习、生活和工作的习惯与能力；作为计算机新意识教育，促使学生涉及信息学科领域，拓展视野，启迪心智，开阔思维，使学生具有适合当今社会发展的创新思想和理念，即使面对复杂的信息社会环境，仍具有迎接挑战克服困难的勇气，提高学生的创新能力和实践能力。安排在第1学期开设。
3.算法与程序设计基础。本课程作为各专业的信息技术应用基础课程，面向除计算机专业外的各专业学生（必修），建议非师范、理工科专业学生选择。本课程目的是提高学生的信息技术应用与问题求解能力，从而进一步提升学生的计算思维素养，包括非常基础的模型化、抽象化、逻辑推演能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力，培养学生利用计算机解决与专业、科研、社会需要密切相关的实际问题的能力和基本创新精神，以适应信息化社会的要求、拓宽专业生存空间，使其在后续专业课程的学习和未来的工作中较长期地受益。安排在第2学期开设。
4.数据处理与管理。本课程作为部分文科及商科专业第2学期学生自主选择的计算机应用课程。本课程目的是使学生通过学习和实践，掌握利用计算机硬、软件技术对数据和信息进行有效地收集、存储、处理、应用和检索的基本素养，为未来从事诸如信息管理、电子商务、电子政务、网站建设、决策支持、企业资源规划等等工作，打下坚实的技术基础。安排在第2学期开设。
5.多媒体技术基础。本课程作为文科各专业第2学期学生自主选择的计算机应用课程。本课程目的是进一步提高学生的多媒体技术应用技能和水平，培养学生以计算机为工具解决与专业相关的实际问题的能力，以适应信息化社会的要求、拓宽专业生存空间，使其在后续专业课程的学习和未来的工作中长期受益。提高学生的创新能力和实践能力，有意识地培养计算思维能力。安排在第2学期开设。
6.计算机综合实践。本课程在学生已经掌握了计算机基础知识和计算机基本操作技能的基础上，激发学生利用学到的计算机技术创作具有很强原创力并有实际应用价值的作品的兴趣，培养学生解决实际问题的能力，提高学生的创新思维能力，并为今后参加工作打下坚实的基础。安排在第3～6学期开设。
本课程可通过以下五种方式之一获得免修：
A.参加华东师范大学计算机应用能力大赛，并入围决赛；
B.全程参加上海市计算机应用能力大赛；
C.全程参加中国计算机设计大赛；
D.参加海峡两岸信息技术素养及创新活动大赛，获得初赛合格证书；
E.获得上海市高校计算机等级考试证书，并参加华东师范大学计算机应用能力大赛。成绩合格。
（五）教学方法
1.选课方式的改变。核心课程由以往的所有学生统一地进行同样内容、同样方式的教学，逐渐改变为根据学生的基础水平、专业特点、兴趣爱好，双向选择方式开设课程。（1）基础课程安排在第1学期，根据学生入学考试结果，在为每位学生开设“大学计算机”课程的同时，为基础薄弱学生增加开设MOOC课程“IT实践基础”，该课程通过网上资源与实验室机房面授相结合方式，让学生充分利用课余时间，尽快将基础提高，为后续课程的顺利展开做好准备。（2）提高课程安排在第2学期，三门课程实施引导性选课，将根据学生的专业特点分类指导选课与根据学生个人兴趣爱好的个性化选课相结合，使学生能选到适合他们需要的课程。（3）拓展课程安排在第3～6学期，“计算机综合实践”课程则引入竞赛机制，将传统以教师传授为主的上课方式，转变为以学生为主体、教师为主导，课堂教学与课后现代信息技术资源平台支撑下的互动学习相结合的模式。
2.教学方法的改变。大学计算机基础课程属于实践性很强的课程，教学方法上，由纯理论讲解式教学方式，改变为结合案例为向导，特别对一些操作性较强的内容采用翻转课堂教学方法，先让学生自己动手实践，使学生更牢固地掌握教学内容，并能举一反三。通过加强对实验的支持，增加开放实验，使学生在理论结合实践的课堂教学之外，能根据自己的兴趣爱好和能力，选择和完成拓展实验，更深入地理解信息技术对人类的影响，学会思考和学习。
3.现代立体化课程资源支撑体系的构建与服务。通过构建教学资源平台将课内教学与课外资源平台相结合，提高大学计算机基础课程的教学效率。教学资源平台除了提供各种课程的教学课件、实验素材、习题练习和测验等外，还提供了网上问答平台、实验自动批改系统等模块，方便学生个性化学习和教师多元化教学。
三、总结与展望
在所有高等教育课程中，计算机基础课程无疑是学生入校基础差异最大、教学内容需要更新最快的那一门，由此带来的对教师和学生能力的挑战，随着时代的发展不但不会减轻，恐怕会愈演愈烈。华东师范大学的师生面对挑战，不断进行的探索、研究和尝试，希望能在改善自身教学质量、优化教学成果的同时，也为兄弟院校相关专业的师生，在教学模式、教学内容和教学方法上，提供一些新的思路和选择。
参考文献：
[1]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.
[2]聂丹.基于创新型人才培养的大学计算机基础课程的研究[J].计算机光盘软件与应用，2013，（15）：234-235.
[3]尹建新，张广群.“技能-能力-思维”三层次大学计算机基础教学[J].计算机时代，2013，（9）：71-73.
关键词:教学质量;计算机基础课程改革;建设规范
随着计算机及应用技术的迅猛发展,计算机技能已成为当代大学生知识结构的重要组成部分,教育部2007年2号文件明确地指出了“培养和提高本科生通过计算机和多媒体课件学习的能力,以及利用网络资源进行学习的能力”[1]。非计算机专业的计算机基础课程教学在本科教育中与数学、外语一样,具有基础性、普及性,同时还有实用性、不可替代性,是大学教学中不可或缺的一部分。
为进一步推动广东省高校计算机基础课程的教学改革,2009年6月,广东省高校大学计算机课程教学指导委员会组织省内高校开展了“广东省高校大学计算机基础课程教学改革项目”(以下简称“项目”)的探索与实践, 旨在集中全省各高校计算机基础课程的一流师资,在较短的时间内,以共建共享的方式完成优秀计算机基础课程教学资源建设,并开展多种形式的教学模式改革探索,最终实现优秀教学资源、教学思想的共享,从整体上提高我省大学计算机基础课程的教学水平。
1项目建设背景
2007年1月至5月期间,广东省高等学校大学计算机课程教学指导委员会对省内高校的在校学生、一线教师、毕业生及企业进行了“广东省高等学校计算机课程教学改革调查”,从不同的侧面为广东省高校计算机课程改革提供重要的参考数据。在此调查报告的基础上,广东省教育厅高教处确立了广东省高校计算机基础课程改革的主导思想为“面向社会,针对岗位,强化能力,促进发展。”[2]
为适应新时期对高校人才知识结构的要求,计算机基础课程必须结合广东省用人单位的应用需求以及经济发展的实际情况从教学理念、课程设置、教学方法到教学模式等方面都需要做出相应的改革。2007年9月,广东省教育厅高教处决定以华南师范大学为试点,在课程体系、课程设置以及教学模式上进行全面的计算机基础课程改革尝试。经过两年的教学实践证明,华南师范大学计算机基础课程改革提高了学生计算机实用技能应用能力,培养了学生自主学习意识、增强了学生自主学习能力,促进学生在专业学习过程中主动应用计算机技术及工具辅助学习,提高专业学习的效率。[3]
华南师范大学在广东省高等学校大学计算机课程教学指导委员会的指导下,根据教育部计算机基础课程教指委关于计算机基础课程改革的精神,制定了大学计算机课程“三层次”课程体系,并通过对课程设置、教材开发、教学方法转变等方面进行了积极的探索[4],验证广东省高校计算机基础课程改革指导思想方向的正确性与方法的可行性。
2项目建设意义与指导思想
项目以《教育部、财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》、《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》和《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》文件为指导,结合教育部计算机基础课程教指委关于《计算机基础课程教学基本要求》的精神,以“面向社会,针对岗位,强化能力,促进发展”为宗旨,围绕教学改革和资源建设的核心,以项目形式培养、打造出优秀的教改团队,提高教师教学科研水平,推动广东省高校计算机基础课程教学改革。
项目旨在使广东省内高校计算机基础课程教师能借助先进的教学理论与方法,在现代“计网信”(计算机/网络通信/信息)技术的辅助下,以国家精品课程建设的标准,紧紧围绕实现“因需施教、因人施教、学以致用,强化能力,培养学生自主学习意识和能力”的思想,在网络学习资源、学与教案例(模式)、练习与试题库、实验指导、电子教案和立体教材等方面,组织高校优秀教学团队积极参与,逐步建立以智能化学习系统为平台、以广东省大学计算机课程资源库为基础、教学目标明确、教学结构灵活、教学内容实用、易于实施、实用性强的课程包,以满足多类别、多层次高校的教学需要和学生的学习需要。
3项目建设内容
3.1面向应用的计算机基础课程“三层次”课程体系
随着计算机技术及其应用的不断发展,各行各业的信息化进出不断加速。为了适应信息化社会发展和用人单位信息技术应用实际需求,计算机基础课程教育必须以应用能力为培养目标,在校期间使学生较好掌握计算机、网络及其他相关信息技术的基本知识与技能,提高学生利用信息技术工具分析问题、解决问题的意识与能力,提高学生的信息素养,使学生在今后的工作上能迅速利用计算机技术解决岗位实际问题[2]。
计算机基础课程教学课程体系也应根据计算机技术的发展及人才培养目标而动态地调整。在广泛调查研究的基础上,并结合教育部《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》,广东省高等学校大学计算机课程教指委根据广东经济发展和社会用人单位需求调研结果,经反复研讨论证,于2006年形成了适合广东省高校实际情况的“三层次”课程体系教学建议(如表1 所示)。课程教学按不同应用划分层次,每个层次由若干门面向全校的必修课或选修课组成,每个层次都有其基础教学内容和目标,形成一个完整、独立的计算机公共课程教学课程体系。
3.2围绕“三层次”课程体系开展的教学改革
在面向应用的计算机基础课程“三层次”课程体系结构的框架下,广东省高等学校大学计算机课程教指委需要组织全省高校研制开发若干门大学计算机基础实用软件和社会通用工具、学科专业工具软件立体化教学资源,针对各高校专业特点共同完善计算机应用基础课程立体化教学资源,逐步形成广东省高校计算机基础课程课程资源库,使各高校能依托计算机基础课程立体化教学资源开展基于网上资源利用的教学改革试验研究。
项目在2009―2011年间的主要建设内容为:
1) 组织各类型高校开展计算机应用基础课程教学改革试验,构建面向适应多专业、多学科的计算机应用基础课程共享教学资源。
在广东省高等学校大学计算机课程教指委的指导下,利用华南师范大学计算机基础课程改革试验中所建成的系列教学资源与学习平台,组织有条件的高校开展计算机应用基础课程基于网上资源利用的教学改革试验。
各学校借鉴华南师范大学计算机基础课程改革中成功的教学模式、教学方法,利用广东省高校教学共享资源库中的教学资源(学习光盘、学习平台、在线学习资源、考试评测系统等),开展以“集中辅助导学讲授+学生自主上机验证”的教学模式的试验,并强调“以学生为主体,教师为主导”的教学指导原则,强化学生的实践应用能力的教育,逐步减少课堂讲授时数,增加学生自主学习的时间和空间,最终转变为在教师指导下依托立体化教材的自主学习。同时,各项目组根据学校学科特点设计满足本校专业的学习案例,最后集合成广东省高校计算机应用基础课程(第一层次)共享教学资源库。
2) 组织优秀的教学团队开发工具软件类课程、计算机技术基础类课程立体化教学资源,逐步建立省级计算机工具课程共享“超市”。
计算机基础课程具有较强的实践性、综合性、创造性、工具性、时代性等特点。组织省内有实力的教学团队以先进的教学理论和学习理论为基础,以网络、多媒体等现代信息技术为依托,建立若干门工具软件类课程、计算机技术基础类课程的教学指南(要求)与技能认证标准;并充分体现灵活性、开放性、动态性、立体化的特征,按照《广东省高校计算机基础课程教学资源建设规范》要求,集中各所各校不同学科背景的优势共同开发实用性强、能有效针对专业能力培养的 “文字教材―学习辅助光盘―在线学习资源―技能实训”四位一体的立体化教学资源。并通过逐年建设,形成资源丰富、多层次、多类型、多维度的计算机工具课程教学资源“超市”库,适应广东经济发展以及专业应用需求。
3) 组织省内实验/实训条件良好的高校探索“计算机语言及系统应用教育”层次的教学模式。
“计算机语言及系统应用教育”层次教学着重于培养学生创新研究能力,探索以项目导向、工学交替等行动导向的教学模式开展计算机技术基础类课程教学,使学生掌握一种高级语言的程序设计方法,培养学生的逻辑思维能力和理解计算机处理问题的方法。
“计算机语言及系统应用教育”层次教学在下列几方面进行课程设置与教学模式的探索,最终形成若干教改示范案例。
(1) 项目驱动式的高级程序设计语言资源建设与创新教学模式;
(2) 创新性的实验教学与实验设计、仿真实验系统、动漫技术教学与设计;
(3) 行业信息化应用系统需求分析与设计。
教改示范案例以教学单元/主题为核心,通过有效的教学设计与教学实践,形成有实际参考价值的教改案例,强调教育技术提高课程课堂教学的方法、手段,以点带面,推动广东省高校计算机基础课程的课堂教学改革。
4) 组织开发集计算机技能测试、学习资源个性化推送等功能的计算机基础课程多元自主学习系统;组织省内学校开展基于学分制与第三方认证的计算机基础课程能力检测模式探索。
为满足计算机基础课程教学资源共享、在线学习、统一考试认证等需要,广东省高等学校大学计算机课程教指委将组织开发“广东省计算机基础课程学习网站”,让省内高校能免费使用该学习网站及网站中的学习资源。与此同时,建立学习、评价与跟踪管理网络资源学习平台,并与课程包捆绑一起。各高校选择下载所需的课程包后,便可以立即使用,实现教与学中网络教学资源、立体教材、教学案例和学习评价等相互配合,提高教与学效果。
随着广东省计算机基础课程教学资源库课程的日渐完善,将建立一套以计算机应用能力认证为基础的计算机基础课程体系。在该种新体系下,组织省内学校探索开展基于学分制与第三方认证的计算机基础课程能力检测模式,既可以实现真正的教考分离,又可以让学生在校期间实行不间断计算机技能学习,根据社会的需求培养服务于各专业的应用性人才。
4项目建设规范
为规范所有立项项目最终实现优秀教学资源、教学思想的共享,由广东省高等学校大学计算机课程教指委、教育技术专家和教学管理专家组成的专家指导组制订了指引明确、可操作性强的《广东省高校计算机基础课程教学资源建设规范》,对各种类型立项项目建设什么、如何建设、如何实现共享进行了详细的规定。
4.1计算机应用基础课程教学改革试验类项目规范
各校需根据本校实际情况,制订切实可行的第一层次课程教改的实施试验方案。实施方案覆盖面由项目组根据本校实际确定,可选取若干班级数或大一全体学生,如选取若干班级试验方式的班级数量不少于5个,参与试验的专业不少于3个。
各校可在华南师范大学教学资源包知识点划分的基础上,需根据本校特色、优势专业开发单元学习案例包。案例包需覆盖如表2所示的模块。
4.2工具软件类课程、计算机技术基础类课程立体化教学资源开发类项目规范
本次立体化教学资源建设最终需要形成纸质教材、在线学习活动指引、重难点学习光盘、实验指导、认证考试标准与试题资源开发等,具体需要建设的内容如表3所示。
4.3“计算机创新能力教育”层次教学模式研究类项目规范
教改示范课程要建立一支教学队伍,由主要负责人、主讲人、其他参与教师组成。项目负责人由专业水平高、授课经验丰富的副教授、教授担任(高职高专教改课程要有丰富实践经验的教师担任),案例制作人可以有年青教师担任。通过示范课程的建设逐步形成一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师团队。
项目团队选取1～2个教学单元/主题的内容,在2个学期内完成教改实践,并完成示范教学案例的制作。示范教学案例的基本内容包括5部分: 课程教学
改革方案、教学单元内容与教学设计方案、教学课件和课堂教学视频。
1) 课程教学改革方案:教改方案要体现教师角色的转变、学生地位的转变、教学过程的转变、教学方法的转变。
2) 教学单元内容与教学设计方案:选取试验的课程单元内容及其教学设计方案。
3) 教学课件与相关资源:选取教改过程中使用的PPT课堂教学课件、网络相关资源、学生作品等。
4) 课堂教学视频:试验教学单元的课堂教学全程视频。
5) 学生创新实验设计:以项目驱动式的学生实践设计案例。
5结语
展望未来,随着信息技术发展以及信息技术课程在基础教育中的开设,大学计算机基础课程的第一层次教育――大学计算机应用基础将逐步在各高校淡出,以至最终取消。计算机基础课程的教育重点在第二层次(即工具软件类课程、计算机技术基础类课程)和第三层次(即计算机创新能力教育)课程,为了给广东省各类型高校、各专业学生提供“因用而教,各取所需”计算机基础课程教学资源库,广东省高校大学计算机基础课程教学改革项目将组织省内各高校积极探索计算机基础课程教学资源、教学思想的共享,不断提高我省大学计算机基础课程的教学质量。
参考文献:
[1] 教育部. 教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[S]. 教高函[2007]2号,2007.
[2] 刘文平,叶惠文,郑德庆,等. 广东省用人单位对高校毕业生计算机技能水平需求情况调查报告[J]. 计算机教育,2008(3):40-43.
（北京林业大学 信息学院，北京100083）
摘要：针对现今大学计算机基础教学渐渐落后于时代需求，对学生也越来越缺乏吸引力的现状，分析当今社会环境对教学的影响，提出以培养计算机思维能力为目标的大学计算机基础教学方式及教学内容。
关键词 ：大学计算机基础；教学现状；计算思维；多元化
第一作者简介：徐秋红，女，副教授，研究方向为计算机科学与技术，shinestar1129@126.com。
0 引言
随着计算机技术的飞速发展，以及互联网应用的无处不在，早已将我们身边的一切事物都卷入到科技革命高速运转的车轮之中，一切都在改变，向着更精准、更智能、更快速的方向转变着。大学计算机教育也在这30多年中不断地成长和变化，无数教师在这场教育的战场上拼搏和前行，但似乎我们总感到力不从心。
1 现状分析
十几年来，大学计算机基础课一直是作为高校的非计算机专业学生的公共基础课，其教学目标一直定位于向学生普及信息技术知识和推广计算机的应用。为了实现这个目标，教师们在课程体系、教学内容、教学手段及教学方法上，一直进行着不断地研究和革新。但是，随着时代的进步，特别是计算机技术、互联网技术、虚拟和仿真技术的快速发展和广泛应用，现今大学计算机基础课的内容渐渐落后于时代需求，大学计算机基础课程对学生来说也越来越缺乏吸引力。
1.1 所面对的教育对象的现状
现在的大部分大学生已经是出生于1995年以后的年轻人，他们一出生就开始接触大量的电子设备，电视、计算机、手机，以及日常的家用电器等电子设备在他们的手中如同玩具一般平常，他们对电子设备操作的快速上手和熟悉程度是令成年人惊讶的，对他们而言，电子设备的操作方式理应如此，设备体现的效果也是理所当然。所以使用电子设备（如手机或计算机）处理文本、做一个计算、上网查询、打游戏、电子导航等，已经成为了他们的习惯。对他们而言，这是不需要加以训练的。这正是我们今天面对的教育对象的现状，他们已经是名副其实的互联网一代了。
1.2 大学计算机基础教学的现状
我国的10年义务教育早已将计算机的基本应用操作作为普及性知识，并在全国各省市的中小学教育中开设了相关的常识性课程，所以大部分的大一新生入学时，都已经了解过或掌握了一些计算机的基本操作技能，倘若今天我们在大学的计算机课程中依然以计算机初级教育为起点，或是还在采用重复性的教学内容，那么一定会让大部分的学生感到倦怠。早在4、5年前，我们周围就已经出现过许多质疑的声音，大学的计算机基础课是否应该适时地取消？到目前为止，我们也看到了这样的现实，要么有的学校干脆撤销了计算机基础课，要么有的学校内部的一些专业已经将计算机基础课程排除在四年制课程体系之外了。这不得不让我们冷静地思考大学的计算机基础教学是不是真的没有存在的必要了？
2 重新认识计算机教育的新需求
跟上时代潮流，才能处于不败之地！通过分析大学计算机基础教育的现状，不难发现，我们30年来不断地改革教学内容、教学方式及教学手段，都是在不断地适应时代变化的需求。到目前为止，我们已经完成了教育的第一步：唤醒人们对新技术革命的认识。现在我们必须迈入第二步：让人们参与到新技术革命的进程之中。那么，如何让每一个人都能顺利地参与其中，将自己的生活、工作和学习适应于今天的变化，这就要培养人们“计算思维”的意识和习惯。
2.1 充分认识计算思维是现代人类应该具备的基本思维能力之一
什么是计算思维呢？美国卡内基·梅隆大学（CMU）Jeannette M. Wing （周以真）教授在她的《Computational Thinking（计算思维）》一文中指出：“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的行为，它涵盖了反映计算机科学之广泛性的一系列思维活动。计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。除了阅读、写作和算术之外，我们应当将计算思维加入到每个孩子的解析能力之中”[1]。
自20世纪80年代的微机普及到家庭开始，计算机就已经从专门的计算科学领域跨入到其他更广泛的学科和社会的各行各业之中，随之而来的是形成了大量的新型学科，这些新型学科产生的一个共同特征是都建立在与计算机技术、网络技术的深刻融合之上，那么如何让学生理解实现这一融合的初始动力，就需要用计算思维来解释。计算思维正在成为像普通的算术思维一样的人类必要的思维形式，它是认知的需要，也是今天和未来的人类生活和工作的必备能力。
2.2 培养计算思维能力才是大学计算机基础教育的意义所在
计算机技术的广泛应用和互联网的全球化，使得天才和普通人的差距逐渐变得模糊，在互联网上，所有人都有机会参与其中，人人都可以平等地发表言论，互联网上出现的许多询问都会在瞬间得到答案，更多的难题也会在成千上万人积极迅速的应答中迎刃而解。人与人交流更容易，工作场所更灵活，学习过程更便捷，生活方式更多样，可以预想到，当大学生们经过4年学习离校后，他在从事专业研究和工作时，也必须顺应本行业的计算机技术嵌入及互联网应用，否则将被时代无情地抛弃。
今天的学生几乎都会使用计算机和手机，但是他们未必了解计算机和手机功能的实现原理，或是这些功能所代表的独特的技术特征，也就是说，他们只知其然，而不知其所以然。而大学的计算机教育应该向学生讲清这其中的基本原理，讲清世界的事物之所以可以运用计算机技术和网络技术进行有效管理，其实质是该事物已经通过数字化存在于计算机中，计算机对这些数字的处理目的是要再作用于该事物，并将该事物以对人类更直观更有益的方式来显现。那么如何将事物数字化，如何规划和设计处理过程，如何在时间和空间之间权衡处理过程的效率，如何在最坏的情况下实施预防和保护，如何进行系统的自我恢复，如何利用海量的数据来加快计算和做到精准计算等，这都涉及计算思维的范畴。
3 计算机基础教育如何实现培养计算思维能力的过程
大学计算机基础教学始终是随着时展而处在不断的改革之中，其中教学内容或多或少的包括计算思维、数学思维、实证思维的内容，只是我们在教学中从来没有刻意的要区分它们，而今天我们特别强调计算机基础教育要培养学生的计算思维能力时，这就需要我们在教学环节中，注重研究如何重整相关的教学内容、如何建立合理的教学方案，如何实施有效的实践活动来帮助学生掌握计算机思维的能力。这也是现实社会发展的需要。
3.1 教学内容要通过不断更新来追随时代的变化
在计算思维能力培养的教育中应该注重两个方面的教育，一个是教育学生正视现实，同时要眺望未来；另一个是教育学生形成开放型思维的习惯。
3.1.1 让学生了解计算机技术和互联网技术的发展对其他领域的发展有着引领的作用
在现代社会中，计算机和互联网对人类生活的影响既全面又彻底，人类对物质的需求和占有的欲望所表现的行为之一——购物，其变化就很好的表现出这种影响的深刻性。在近10年的时间里，计算机和互联网已经将人们从商场拉到键盘前，甚至只要动一动手指就能够完成整个购物过程。选购商品变得越来越便捷，大量投其所好的广告精准地预测着人们的购物习惯和购物需求，这都得易于大数据时代的特征。我们要让学生了解大数据是如何产生的，以及大数据的特征和价值体现在哪里，要让学生了解大数据、数据仓库、数据挖掘技术之间的关系，要让学生了解大数据时代将对人类的思维变革、商业变革、社会的管理变革带来什么样的影响。
3.1.2 建立开放型思维习惯，理解数学的形式化思维与工程思维融合是培养计算思维能力的核心所在
正像第三次工业革命掀起的电力应用发展，至今早已让人类处在了无处不在的电力环境之中，我们几乎在应用电力的同时不再能感知电力的存在，而计算机和互联网也将步其后尘，开辟未来无处不“计算”的新天地[2]。在这一新天地中，我们将占有多少自创技术的前沿阵地？我们将会拥有多少自主创造的新领域？这是值得每个中国青年学生深思的。
若要在当今时代的技术创新中处于领先的地位，首先就要了解新技术的真实内含，要了解计算机中那些“理所当然”的功能的内在工作方式和基本原理，了解那些“理应如此”的效果所包含的计算机科学的技术及方法。未来各种学科专业的创新都必定要与计算机技术和互联网技术相结合，而在结合点中寻找切入点是非常关键的。为了寻找切入点，就要充分认识事物的处理作用于计算机就是数据计算，那么被处理的事物中，哪些是可以“计算”的和进行怎样的“计算”都是要由研究者思考和决定的。
我们应该在大学中提倡计算机科学教育，普及计算机技术基础知识，让每个学生理解事物中什么是可以计算的，如何建立和寻找事物中存在的可计算的特征，让学生掌握对事物进行有效计算的基本方法，努力培养学生具备在未来进行创新的基本能力，以实现国家整体的创新性研究和发展。
3.2 研究建立新型的教学实验环境和实验方法
计算机基础课程的内容大致分为计算机的信息表示、计算机系统结构、网络技术、多媒体技术、数据库管理技术、程序设计方法及计算机安全等多个内容，若要从这些不同的内容中提炼出表现计算机技术和网络技术的概念和原理，仅凭老师在课堂中的讲解来让学生领会和听懂是远远不够的，特别是在解释计算机的运行原理或操作系统内部独特的技术特征时，那些不可见或不易见的内容往往令学生很迷惑。
由于受到环境、可用资源和师资水平的限制，我们的计算机基础课一直实行200~300人同时上课的大班课形式，实验室对非计算机专业学生的计算机基础课仅可以满足提供台式微型机作为实验机，而且台式微型机能直接支持的只有软件应用，所以只能在实验课上做一些使用软件环境的操作性的实践，基本谈不上真正的“实验”。那么如何为计算机基础教学建立合适的实验环境，以及采用什么样的操作方式来完成计算思维能力的训练，这将是今后我们必须不断探索和尝试的工作。目前，有的高校正在尝试采用虚拟现实技术和仿真技术来设计和开发与之完全匹配的实验内容[3]，实现向学生提供一个可以实际动手的实验机会。
为了形象地描述计算机原理和计算机技术中不易直接呈现的内容，我们还应该考虑采用动画、三维视频影像的方式去组建一系列专门匹配教学内容的资料片来辅助教学。由于各个学校的资源差异较大，应该组建和推广校与校之间的教学资源共享平台。
3.3 尝试建立和选择多元化的教学形式
3.3.1 教学形式和授课方法的多元化
在大学的计算机基础教育中注入培养学生计算思维能力的教育内容，将使过去从知识技能型教学，转向思维型教学，因此在教育方式和教学方法上也要考虑从单向灌输方式转为双向的互动方式；教学中可以尝试让学生讨论自身专业与计算机技术相关性分析等内容；还可以开设一些特殊的讲座来补充教学内容。
计算思维能力的培养单靠计算机基础一门课是无法完成的，应该建立合理的系列课来系统地完成这个重任，从学校的计算机教育层面上应该为学生的学习提供更大的自由度和选择空间，增强学生对教学内容的自主选择。
3.3.2 课程设计、课程实践、课程实验和实习训练的多元化
大学计算机基础教学内容广泛，应该根据不同内容去设计和实施不同形式的教学活动。因为计算思维的本质是抽象和自动化，为了契合培养学生计算思维能力的教学目标，教学活动中应该至少安排一次课程实习，学生以小组为单位参与实习，每个小组通过成员的分工合作来完成一个完整的系统设计类实习内容，让学生真实的体验解决一个具体实际问题时，如何开展问题分析、综合、抽象、推理、判断、设计、自动化处理、检验等一系列过程，以达到最终的目标，以及学会组员彼此间相互协作、交流沟通的方法和技巧。
3.4 师资建设中强调更新教育理念
目前，由于大多数正在从事计算机基础教学的教师对计算思维的理解还处在逐步认识的阶段，而且现在也还没有一个成熟的针对计算思维教育方法的现成模式，因此，不断地探索和尝试、不断地交流和总结将是我们未来主要的工作状态和工作方式。
大学的计算机基础课内容多、学时少，授课对象都是非计算机专业的大一新生，教学目标是提升学生认知世界的另一种能力——计算思维能力，要讲好这个课程，是非常不容易的。它需要讲课的教师必须具备较全面的计算机技术知识、互联网技术知识，以及其他相关领域的知识，并能够较好的将两种或两种以上领域的知识相互溶合，同时还要求该教师应该从事过系统设计，具有实际操作的经验，具备较好的思维贯通能力和良好的表达能力。
计算机科技领域是一个发展变化最快的领域之一，也是一个与其他领域的技术相关度最密切的领域，这就直接导致了与计算机相关的概念、思想、技术、产品、行业等也在不断地去陈出新，这就要求从事计算机基础教学第一线的教师必须始终关注科技发展的动向，随时不断地学习和充实自身的学识，不断地更新教育理念，以确保能够适应不断变化、不断提升的教学要求。
4 结语
我国30多年来的快速经济发展，迅速地消耗了国家有限的自然资源，今后如果要确保国家经济的可持续发展，就必须完成转型升级，要走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型道路，这些都要依靠科技创新。今日世界盛行的计算机技术、互联网技术正在提供着有利的发展平台，我们必须抓住这个机遇，走出自己的创新之路，培养适应时代需求的新型人才，而计算思维能力的具备正是这一征程的原动力。
参考文献：
[1] 王飞跃. 从计算思维到计算文化[EB/OL]. [2012-2-9]. http：//douban.com/group/topic/27344368/author=1.
[2] 王伟. 计算机科学前沿技术[M]. 北京： 清华大学出版社， 2012： 8-10.
中图分类号：G642
1 积极推动新一轮大学计算机教育教学改革
1.1 新一轮大学计算机教育教学改革的动因
自20世纪80年代以来由于计算机科学与技术的发展和应用的普及，在高等教育非计算机专业的计算机课程基础上逐步形成计算机基础教育和课程体系，并先后成立全国高等院校计算机基础教育研究会和教育部计算机基础课程教指委，以指导大学计算机基础教育改革和课程建设。90年代以来，高等职业教育也在各专业开设了计算机公共课程。
最初的计算机基础教育是从计算机工具的视角，以掌握计算机基础知识和基本技能为主，90年代提出计算机文化的概念，将计算机基础教育提升到普适性文化层面。当前由于我国基础教育中信息技术教育的发展，使原高等教育中计算机基础教育的内容重心下移，计算机基础课程受到很大冲击，大学计算机基础教育面临新的挑战。2012年教育部高教司和教育部计算机基础课程教指委提出以计算思维为切入点的大学计算机教育和课程改革，拉开新一轮大学计算机教育教学改革的序幕。我们认为新一轮大学计算机教育教学改革的动因有以下3个方面：
（1）新一代信息技术的发展和迅速普及应用；
（2）计算机科学与技术突破其专业层面，提升形成普适性的科学思维和行为方式；
（3）大学新生计算机应用能力总体水平提高和发展不平衡、不规范并存。
1.2 总结大学计算机教育基本经验和规律
大学计算机教育已历经30多年，其间经历多次改革，其教学体系、课程内容不断完善，教育理念逐步形成，以新一轮大学计算机教育教学改革为契机，有必要对迄今大学计算机教育所取得的基本经验和形成的基本规律进行总结，它们反映了大学计算机教育相对稳定和本质特征，主要表现在如下4个方面：
（1）大学计算机教育应是面向应用的教育。大学计算机教育的初衷就是要培养能够在各自专业中应用计算机工作与学生自身发展的合格大学生。
（2）大学计算机教育应是以需求为导向的教育，需求决定了大学计算机教育的存在、改革与发展。
（3）大学计算机教育应是以计算机应用能力培养为核心的教育。理论知识的学习应以应用为目的，支持能力的培养。
（4）大学计算机教育应是分类指导的教育，大学计算机教育的分类不仅要考虑学科专业，而且与正在形成的我国高等教育和高等学校分类发展相关。
1.3 探索新一轮大学计算机教育教学改革的新特征
大学计算机教育是在不断改革中发展的，新一轮大学计算机教育教学改革较之现行的大学计算机基础教育有了重大突破和发展，这些突破和发展可以表现为多个方面，但重点是在大学计算机教育以能力培养为核心的基本规律中，其能力内涵发生了重大变化和发展，使能力突破了计算机学科专业领域层面，发展到普适性的计算思维和行动能力层面，提升了问题求解能力的培养。能力内涵的变化本质上已使大学计算机教育的功能发生了重大转变，超越了大学计算机教育仅解决计算机领域问题的局限，开创了运用源于计算机的思维与行为方式解决各类专业或社会生活问题的新功能，这是新一轮大学计算机教育教学改革的新特征，也是包括计算思维在内的科学思维的提出对大学计算机教育的新贡献。
2 需求导向是保持大学计算机教育生存活力的基础
多年的计算机教育实践和研究都表明、大学计算机教育必须面向应用选择其学习内容，面向应用的首要体现是需求导向，因此需求导向是保持大学计算机教育生存活力的基础。需求导向应包括目标需求和起点需求两个方面。
2.1 大学计算机教育的目标需求
目标需求包括以下5个方面：
（1）计算机科学技术发展及应用对大学计算机教育的需求；
（2）经济社会发展对大学计算机教育的需求；
（3）高等教育发展对大学计算机教育的需求；
（4）学生生涯发展对大学计算机教育的需求；
（5）大学计算机教育自身发展的需求。
2.2 大学计算机教育的起点需求
大学计算机教育的起点需求是指由于基础教育中信息技术教育的出现和加强，大学新生掌握计算机应用能力的总体水平不断提高，要求大学计算机教育的教学起点相应调整。
确定大学计算机教育教学的起点要从我国每年700万大学新生整体的计算机应用能力水平出发，计算机教育教学要适应不同计算机基础学生的学习差异。
3 计算机应用能力培养是大学计算机教育的长效目标
大学计算机教育发展初期以培养计算机基础知识和基本技能为目标，将计算机视为工具，培养计算机操作和编程能力；但时代对大学生计算机应用能力要求不断提高，不仅要有熟练使用计算机的能力，还要掌握必要的计算机技术以及运用其解决相关问题的能力；计算思维的提出进一步将计算机应用能力提升到普适能力层面。在能力体系中计算机理论知识是计算机应用能力的基础，不同层次的能力对计算机理论知识的内容、宽度和厚度会有不同的要求。
3.1 重视计算思维能力培养
计算思维是美国学者20世纪90年代提出的概念，是计算机科学技术深度发展和广泛应用的结果；本世纪初我国学者也有相关计算思维论述；2006年美国学者周以真教授全面定义和阐释了计算思维的内涵；近年在推动以计算思维为切入点的新一轮大学计算机教育教学改革中，教育部计算机基础课程教指委的专家学者们深入研究了计算思维及其应用；大学计算机教育的一线教师在了解计算思维的过程中，开始将计算思维引入大学计算机教学。
计算思维能力是解决问题能力的基础，所以必须高度重视计算思维能力的培养，在大学计算机教学中融入计算思维，提升学生的计算思维能力。
3.2 重点培养解决问题的能力
大学计算机教育要重点培养学生解决问题的能力，能够利用计算机解决实际问题是检验大学生计算机应用能力的根本标准，是大学计算机教育的最终目标，也应是新一轮大学计算机教育教学改革的核心内容。
解决问题要由计算机应用能力结构体系中的诸多能力合作完成，必须统筹规划专业、思维、行动等能力在培养中的作用。学术性人才比较强调思维能力，应用型人才比较强调行动能力，大学计算机教育则更应强调以计算机专业能力为基础，将计算思维和科学行动相互结合，并按培养类型各有有侧重。
4 分类指导是实施大学计算机教育的基本原则
大学计算机基础教育始终是分类指导的，如教育部计算机基础课程教指委曾分为理工科和文科教指委，全国高等院校计算机基础教育研究会下设有理工、文科、农林、师范等专业委员会，实施按学科专业的分类指导。随着高等教育的发展，人才培养的分类被最先提出，CDIO、卓越工程师等项目的实施开启了教育分类发展的进程；2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》又明确要求建立高等学校的分类体系；2013年成立的“中国应用技术大学联盟”显示高等学校分类体系在实践中的落实。这就要求大学计算机教育必须适应分类指导的新形势，要在大学计算机教育的标准、内容和方式等方面贯彻差别化、多样性和针对性的思路，实施在人才、教育和学校维度的大学计算机教育分类指导。
5 构建以计算机应用能力为导向的课程体系
5.1 大学计算机教育课程体系框架
以计算机应用能力为导向的大学计算机课程体系的基础是大学计算机教育课程体系框架，包括专业和普适两个层面。专业层面（第一层面）分为基础、技术和综合应用3个层次，大学计算机课程体系将寓于该层面框架之中；普适层面（第二层面）为思维与行动融入提升层面，不建议单独开设课程，而应通过融入第一层面课程以提升培养。从非计算机专业对计算机需求的视角，将计算机技术分为计算技术、数据技术、网络技术和设计技术4个技术领域，要重视用最新发展的计算机技术更新课程内容。
5.2 研究计算思维和解决问题能力的培养方式
落实计算思维能力培养必须研究其教学方法，计算思维能力培养的教学方法大体有3种：第一种为问题启发式教学法，是在传授计算机科学技术知识的同时，将学科概念升华为思维要素，通过问题、实验、练习等方式启发学生联想和思考，逐步建立思维方式；第二种为案例教学法，通过设计具体案例，分析计算思维在案例中的应用，建立思维方式；第三种为项目教学法，通过项目或任务实践，体验计算思维的应用，建立思维方式。
行动能力以及解决问题能力培养，其教学方法也是案例教学法和项目教学法，而且追溯这些教学方法产生的历史渊源，主要是从培养行动能力、解决问题能力等方面开始的，因此如何充分利用案例教学法和项目教学法功能，提高教学法使用效率，实现大学计算机教育目标，值得研究和思考。
5.3 更新教育观念，改革大学计算机教育教学方式
实施新一轮大学计算机教育教学改革，要求从事大学计算机教育的教师更新教育观念，改变原计算机教育基础课程基于安排和给予型的教学管理形式，即靠学校规定计算机基础教育学时的教学管理形式，而变为主动服务型的人才培养形式，即以学校安排学时和主动争取教学任务相结合的教学管理形式。这就必须在课程建设和教学改革上下功夫，开发一批使各专业切实感到需要，学生切实有兴趣的大学计算机教育课程，吸引专业和学生选择。
大学计算机教育要敢于创新教学方式，带头运用混合教学方法，尝试网络在线学习，即将传统的以课堂教学为主的教学形式与现代的学生选课和自主学习的教学形式结合起来，将网络学习、软件平台学习等新的学习方式纳入正常的教学管理体系，引领教学改革。
6 大力推动高职计算机教育教学改革
6.1 高职同样面临计算机教育教学改革的新形势
高等职业教育虽然没有建立计算机基础教育课程体系，但自20世纪90年代以来，由于各专业的发展需要，都开设了计算机类课程，其中高职“计算机应用基础”课程，类似于大学计算机基础教育中的第一门课程，一般称为高职计算机公共课程，有些相关专业还依据专业需要开设其他计算机类课程。
大学计算机教育改革的动因对于高等职业教育同样存在，所以当前高等职业教育同样面临大学本科计算机教育改革的新形势，因此本科大学计算机教育的改革必然波及和影响到高等职业教育。
6.2 构建高职计算机教育课程体系
高等职业教育的教学改革在学习借鉴国际先进职业与技术教育经验基础上，走了一条与本科不同的改革路线，因此高职计算机教育改革不能照搬大学本科计算机教育改革的经验。高职教育与本科教育同处在信息技术发展与迅速普及应用的环境中，同样受到大学计算机教育改革新形势的推动，高职教育可以借鉴本科大学计算机教育改革经验，在已取得专业教学改革成果基础上，进一步克服改革中的问题，完善高职改革成果，构建起高职计算机教育课程体系。
高职计算机教育课程体系按课程使用的广泛程度可分为3个层次模块：第一层次模块是作为公共课程的高职“大学计算机”课程，所有专业都需开设，是使用最广泛的高职计算机基础课程；第二层次模块是高职非计算机专业类所需要的计算机类课程模块，可设计多门课程供需要的高职专业类别选择使用；第三层次模块是高职计算机专业类课程，与本科不同，高职专业目录包含有电子信息大类专业，细分为计算机类、电子信息类和通信类3个子类，除计算机类全部专业以及后两类中很多专业都可属于高职计算机专业类。按如上3个层次模块，构建高职计算机教育课程体系，每个层次模块可遵循不同的教育教学理念和课程设计思路进行课程开发。
6.3 高职计算机教育课程开发理念
高职计算机教育教学改革既要适应计算机教育教学改革特点，又要适应高职教育理念和专业课程设计特点。对于第一层次模块的高职计算机公共课程，要以信息素养为导向，将计算机基础知识和基本技能融入其中，支持其职业工作应用，但重点考虑学生信息素养的养成，为其职业生涯发展服务。就其课程设置可以只设置一门高职“大学计算机”课程，但应开发不同内容的高职“大学计算机”课程。由全国高等院校计算机基础教育研究会编写的《中国高等职业教育计算机教育课程体系2014》（中国铁道出版社预计2014年5月出版）将给出几种不同模式的高职“大学计算机”课程典型案例。对于第二层次模块的高职计算机专业平台课程，要采用改进的高职专业平台课程设计理念，设计相关专业可以共用的高职计算机专业平台课程，将信息素养的养成融入专业平台课程中。第三层次模块是高职计算机专业类课程，属专业问题，应按高职专业课程设计理念和方法进行设计开发。
高职计算机教育课程改革要考虑建设现代职业教育体系的需要，实施中职、高职、应用型本科相衔接的课程设计。
高职课程改革以能力为主导，重视职业行动能力培养，对于高职计算机教育课程应继续坚持，但也应学习和借鉴本科大学计算机教育教学改革经验，适当融入计算思维能力培养，使行动与思维相结合，进一步提升学生解决实际问题的能力。
一、引言
计算机学科对于社会的发展具有非凡的意义。现在社会计算机的应用范围越来越广，几乎普及到了社会的各个领域，因此大学计算机课程也越来越重要，正因为它的重要性及普及性，也使得大学计算机基础的教育内容及教学方法存在很多问题。目前，我国大学计算机课程的传统教学方法与教学内容存在知识陈旧、与实际应用需求脱节等问题。一方面，随着中小学开始普及信息技术知识，使得高校计算机基础课程的部分教学内容与中小学信息技术课程内容存在一定的重复现象，造成学生学习兴趣不大；另一方面，当前的教学模式主要侧重计算机基础知识的讲授，缺乏对计算思维方面的培养。本文基于大学计算机基础教学中的十年教学实践，探讨了如何将计算机基础教学由简单的知识传授转为以计算思维为引导的教学方式方法，以有效提升学生解决计算问题的能力。
二、大学计算机基础课程教学存在的弊端
大学计算机基础课程在高校基础教育中具有不可替代的作用，这是众所周知的。随着科学技术和经济的快速发展，计算机技术在各行各业开展迅速并且应用越来越广泛，几乎在各个领域普及。这就要求从事各个行业的人群都要适当地掌握计算机技术，这样才能适应时代的发展，不会被社会淘汰。由此可见，大学计算机基础课程对非计算机专业人群掌握计算机技术来说至关重要，不但要培养大学生对计算机的使用，更要了解计算机的计算思维。然而，目前在大学计算机基础课程教学中出现了如下一些不容忽视的问题。
1.大学计算机基础课程与中小学信息技术课程部分内容存在重复的问题。当前与信息技术相关的基础课程正在向中小学普及，进入大学的新生已具备了一定的计算机基础知识和操作能力。根据调研结果，有98.15%的学生在上大学之前使用过计算机，但有74.8%的学生对计算机的使用仅停留在上网聊天的水平，这导致学生对大学计算机基础课程缺乏兴趣，同时其对计算机基础课程的认识和掌握程度仍然比较薄弱。
2.前期大学计算机基础课程教学侧重于对基本知识的传授，即教学生如何使用计算机，而忽略了计算机思维的培养。很多非计算机专业的学生仅仅学习如何使用电子文档、电子表格或者简单的Windows操作等。这些内容又和中小学的信息技术课程有一定的相似性，学生难免会在学习的过程中产生一些厌烦情绪，由于对所学知识有一定的熟知程度，造成学生缺乏学习兴趣，要么逃课要么睡觉的局面。事实证明，不只是我国的计算机基础教学课堂存在这样的问题，国外的计算机基础教学课堂同样如此，一些学生在课堂学习中抄袭和作弊，很多非计算机专业的学生不能培养计算思维方式并从中体验计算的快乐感。学生无法从计算机基础教育的过程中了解新的知识，也无法体会学习的乐趣。
3.大学计算机基础课程主要集中在一年级上课，对于非计算机专业的学生来说，二年级以后虽然有少量的选修课，但也仅仅是和专业课不相关的操作性课程，与专业课的学习联系很少。对学生来说，学习计算机就是单纯的学习计算机基础知识和操作方法，缺乏实际应用环节。导致学生实践能力较弱且应用能力不足，尤其是偏远山区学生从未接触过计算机，基础原本较差，单纯的学习计算机的操作反而可能对学生以后掌握计算机形成障碍。
三、计算思维与素质培养
人类科学思维的基本方式之一就包含了计算思维，它属于思维科学的一个领域。目前被广泛认可的计算思维概念是由美国卡内基?梅隆大学周以真教授提出的，即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，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化，它主要反映了计算的根本，也就是什么能被有效地自动执行。
大学计算机基础教学是计算思维培养的关键，在课程构建与素质培养方面需要紧紧围绕计算思维这个重要内容。首先，计算思维的认识领域，我们应从定义、本质和它对其他学科的影响进行引导，帮助学生树立对计算思维的正确认识和学习。其次，在对计算思维的应用方面，要从具体学科的根本问题出发，培养学生利用计算思维解决问题的一般步骤，通过辅以相应的计算机软硬件基础、算法基础、程序设计语言等，使学生深刻理解计算思维在解决问题过程中所发挥的作用。最后，在教学方法方面，培养学生计算思维的方法是多样的，一般以经典案例为基础更容易被学生所接受，强化对基础概念的理解，目的是提高学生的计算思维能力。
四、大学计算机基础教学中运用计算思维设计案例
为了方便理解计算思维概念，从计算思维的视角为计算机基础课程设计教学内容。以信息编码为例，传统教学中，它们是一个死的知识点，对它的说明主要是二进制与其他非二进制的转换过程，完全是一个数学化的过程，对于理工科的学生来说，这种简单的数学化转变过程可讲可不讲。但从计算机思维的角度来说，它是计算机工作的一个重要过程。它对于学生理解计算机是如何工作的具有很大作用。这里以“信息的编码”部分的教学为例，分析说明相关教学内容的设计过程。
（一）问题的提出
计算机是处理信息的机器，也即处理0和1的机器。但自然界的信息丰富多彩，有数值、字符、声音、图像、视频等。如何才能实现计算机自动处理的功能呢？我们需要解决的核心问题是：现实世界中的信息如何表示才能被计算机识别，并存储识别的信息，根据数字计算要求进行执行，最后给出结果。在每一部分，通过提出适当的问题，选择最佳的方案进行解决。
（二）解决思路
解决上述核心问题的最重要思路就是信息编码。不论是数值信息还是非数值信息，计算机只能识别0和1，换句话说，只要能表示成0和1的数据，就能够被计算。因此可以总结这一过程为：物理世界/语义信息―符号化―信息编码（也即是0和1）―数字计算―软硬件实现。即：任何事物只要能够表示成0和1，就能被计算机所处理。
（三）现有的信息编码
根据现实世界中信息的不同种类，采用不同的信息编码形式。数值信息采用机器码和BCD码；非数值的字符信息大多采用ASCII码来表示。而我国的汉字字符繁多又比较复杂，编码比拼音文字困难，因此在不同的场合要使用不同的编码形式，主要有国标码、输入码、内码、字形码等。图形图像与视频又相对于前面提到的编码相对复杂，各种对应不同的编码方式。
从上例中不难看出，计算思维教学的内容设计讲述的是实现的思维而不是实现的细节，知识存在于思维的讲解与练习之中。
关键词： 分级教学 大学计算机基础 教学模式
因为现代通信技术及计算机技术不断地发展进步，所以高校计算机课程的教学模式应顺应时展潮流，与时俱进。在对计算机基础课程进行教学时，教师应充分结合新的技术、知识及观念，以计算机基础文化素质教育为基本出发点，以培养学习对计算机知识的学习能力及理解能力为着力点，积极引导学生学以致用，提高学生的创新能力及实践能力，使学生充分利用计算机提高学习效率。下面我们论述在大学计算机基础课程教学中采用分级教学这种教学模式的必要性。
一、在大学计算机基础课程教学中应用分级教学模式的必要性。
分级教学模式的提出是为了满足社会发展需要，全面提高大学计算机课程教学质量，有效提高大学生的计算机操作水平。因此，该教学模式的应用必然能有效促进学生的发展，提高计算机基础课程教学效率。在大学计算机基础课程教学中应用该教学模式时，教师要结合学生的计算机基础水平，将学生划分几个不同的教学层次，有针对性地进行教学，这种基于学生个体化差异基础之上的分层授课制充分体现出因材施教的教学理念。
在传统计算机基础课程教学中，教师往往会选择折中的办法，这种教学方式会导致基础差的学生学习难度增加、基础好的学生学习热情降低，影响学生的学习积极性、主动性。采用分级教学模式，教师充分了解各个层次学生的基础水平，合理安排教学进度、教学难度，科学设置课程教学内容，全面激发学生的学习热情，增强学生的自信，增进师生间的交流沟通，最终提高计算机基础课程教学效率，实现教学目标。
二、分级教学模式在大学计算机基础课程教学中的具体实施。
1.结合实际情况将学生分为不同层次
分级教学模式，顾名思义就是依据学生的计算机基础水平将其分为不同的层次，然后进行有针对性教学的模式。在高校计算机基础课程教学中应用分级教学模式时，必须充分考虑好应如何进行学生分层、分为几层、不同层次的教学活动应怎样安排等问题。为了更准确、全面地了解大一新生的计算机基础水平及对操作熟练程度，学校应安排学生在入学后进行一次计算机基础知识的摸底考试，根据考试的结果设计好层次并有针对性地安排教学内容。校方还可以一套测试题，让学生自行测试，并让学生根据测验的结果自主报名参加到某个层次。教学层次初步拟定之后，教师应结合学生的意愿对拟定名单进行调整，以确定最终的层次分化名单。在实际课程教学过程中，教师应始终坚持动态分层、随时调整的原则，随时调整不能很好适应相应教学层次的学生。
2.针对不同层次制定相应的教学大纲
在制定教学大纲时，应充分结合不同教学层次学生的实际水平。针对不同的教学层次，教学大纲中的进度安排、授课内容、教学要求、计划目标等都应有所不同。（1）对于高层次的学生。因为其计算机基础好、起点高并且操作能力强，所以在制定教学大纲时应着重拓展课程宽度、调快课程进度并适当增加课程难度。（2）对于中等层次的学生。该层次学生具备一定的计算机操作能力，然而不够全面、不够熟练，因此在制定教学大纲时应由学习深度及操作熟练度等方面着手，加强技巧及技能方面的训练，以打好他们的基本功。（3）对于初等层次的学生。因为其计算机基础差、起点低，以前基础计算机的机会不多，所以在制定教学大纲时应加强对基础知识的讲解及基本操作能力的训练，要多地为他们提供上机操作的机会。
3.针对不同层次制定相应的考试大纲
因为各个教学层次的教学大纲有所不同，所以在制定考试大纲时要有一定的针对性及突出性。在制定考试大纲时，（1）针对高层次的学生应侧重对其操作技能的考核，同时也要兼顾基础知识；（2）针对初等层级的学生应侧重对其基础知识的考核，同时也要兼顾操作技能；（3）针对中等层次的学生安排考核时，应使基础知识与操作技能并重。此外，还应建立完善的考试制度，规范并实施教、考分离办法，构建多元化的评价体系，探索实践课程作品、学期考试及等级考试三元并重的评价体系。对学生进行考核评价时，应结合学生所在的教学层级制定相应的衡量标准，不应只考虑学生最终的知识水平。只有采用这种标准对学习的成绩进行考核，才能充分调动各个层次学生对计算机基础课程的学习积极性。
4.结合分级教学理念完善教学内容
在计算机基础课程教学中应用分层次教学模式的最终目的是提高学生的计算机操作水平，培养更多的创新性人才。因此，分级教学模式的教学内容应充分体现出计算机技术的创新发展。在计算机基础课程教学中，要充分利用完整的案例引入相关知识及理论，尤其是操作性比较强的模块。要让学生结合具体问题，理解模块中涉及的知识，进而利用这些知识逐步分离并处理具体问题，以培养学生的学习能力、分析能力及解决问题的能力。应用分级教学模式，不仅能充分调动学生的学习兴趣、学习热情，还能很好地完成教学任务、实现教学目标，有效解决以往不同层次学生的需求与差异被忽略的问题。
三、结语
分级教学模式在大学计算机基础课程教学中的应用，使计算机教学不再禁锢传统教学模式中，不仅有助于展开个性化教学，而且有助于教师在授课过程中因材施教，提高教育资源的有效利用率。在计算机教学中应用分级教学模式时，关键环节在于制定出科学的分级策略。此外，还要加大教学引导力度，采用多种辅助手段，严格管理课堂秩序，合理选择及建设分级教材，在实际课堂教学中反复探索并总结，不断完善分级教学模式，以适应时展的需要。
关键词：大学计算机；信息素养；计算机应用能力
文章编号：1672-5913（2013）07-0012-05
中图分类号：G642
1 大学计算机课程的任务及面临的问题
随着计算机技术的发展，大学计算机课程的名称、教学目标、教学内容已历经多次调整，其目的是使课程教学适应技术的发展，真正起到培养具有信息素养、能够应用计算机从事工作的人才的作用。
教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会（以下简称“教指委”）的《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》（以下简称“基础课程基本要求”）中提出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，以及利用计算机解决本专业领域中问题的意识与能力，激发学生自己体验和利用计算机解决问题的思路和方法”。
教指委提出的课程目标包含3个层面的要求：掌握计算机的基本操作及知识；具备计算机的基本应用能力；了解计算学科的思维方式。课程目标的达成情况是我们进一步改革大学计算机基础课程时必须掌握的。
1）大学生计算机的基本操作能力达到什么程度？
随着计算机技术的广泛普及，越来越多的中、小学生已经能够熟练使用计算机上网、玩游戏、操作办公软件等。教育部颁布《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》后，全国中小学普遍开设了信息技术课程。许多从事大学计算机课程教学的教师感到这门课程越来越难教。事实上，很多学校已经压缩了大学计算机课程的授课学时。更有人认为，中学信息技术课程的要求及内容与大学计算机课程有很多重叠，进入高等学校的学生已经掌握了计算机的基本操作，大学计算机课程应该取消。
针对目前情况，我们现在能否认为进入高校的学生已经掌握了计算机的基本操作？会上网、会操作计算机，是否就是掌握了计算机的基本操作？大学计算机课程的目标不是单一的操作计算机，而且对“会操作计算机”应该有衡量的标准，这个问题不能仅凭直觉就下结论，需要有数据予以支持。
2）具备计算机的基本应用能力是否表明会应用计算机？
“基础课程基本要求”提出的课程目标之一是使非计算机专业的学生具备计算机的基本应用能力，具有判断和选择计算机工具与方法的能力；能有效掌握并应用计算机工具、技术和方法解决专业领域中的问题。
什么是计算机的应用能力？目前，很多大学计算机课程的教材都以综合案例作为计算机应用能力培养的载体。但严格地说，很多案例实际是“样例”，即给出基本格式要求或最终样式，要求学生使用多种基本操作技能完成编辑、排版等工作，案例中用到的操作多为“模仿”操作。掌握了这种仅仅通过简单模仿就能完成操作的人，能否被称为具备应用计算机工具、技术和方法，并完成工作任务的能力？这是需要我们分析探讨的问题。
2 目标达成情况评价
2.1核心技能与信息素养大赛概述
2012年全国高等院校计算机基础教育研究会等8家单位共同主办了“第二届全国高等院校计算机核心技能与信息素养大赛”（以下简称“大赛”），铁道出版社承办了大赛。大赛的主题是“信息素养与核心技能”，主旨是促进提升大学生的创新意识和科学素养，提高大学生运用信息技术解决实际问题的综合能力。
大赛主要包含两项竞赛内容：基于IC3（Internet and Computing Core Certification，简称IC3）的竞赛以及基于案例的竞赛。
在大赛的命题、组织实施、竞赛成绩统计分析的过程中，主办单位的专家就大学生基本信息素养和计算机操作能力的基本标准、计算机应用能力的内涵等问题进行探讨和研究，以期了解我国目前大学计算机课程的教学状况，分析大学生使用信息技术进行工作的能力，达到以赛促学、以赛促教、以赛促改、以赛促研的目的。
笔者将分析本届大赛的成绩统计数据，调查全国高校学生对计算机基本操作的掌握情况，分析“掌握计算机工具的使用是否可判定会应用计算机”的问题，以期对大学计算机课程的改革提供参考。
2.2对计算机基本操作能力的评价
2.2.1计算机操作能力与IC3标准
基于IC3的竞赛内容主要考查学生对基于IC3标准的信息技术基本概念的掌握及对计算机常用软件工具的应用能力，包括计算机的基础知识、基本概念、办公软件基本操作技能等。竞赛方式是上机在线竞赛。
IC3标准是一个国际信息素养标准。在广泛调研、分析的基础上，IC3标准将信息社会的社会人所应具备的基本信息素养和操作技能构造为一个能力图表，包括220个知识、技能点。本届大赛借鉴IC3标准，衡量我国大学生信息素养和计算机基本操作能力的状况，有利于客观地评价我国大学生计算机基本操作的能力。
2.2.2参赛院校和学生统计
本届大赛分为院校赛和全国总决赛两个阶段。自2011年11月至2012年4月的院校赛在各地由各院校自行组织，全国28个省、市、自治区的202所院校的11781名学生参加了院校赛。
经院校赛选拔，168所院校的534名学生在北京参加了全国总决赛，学生人数统计见表1。
参加全国总决赛的选手以高职高专院校的学生为主，本科院校以二、三本院校为主，全国重点院校有不足10所参加。
参加全国总决赛的534名选手既有来自北京、上海、广州等经济发达地区，也有来自新疆（4人）、（5人）等西部或经济欠发达地区。
由上述分析，可以认为本届大赛参赛选手所在学校的地域分布比较广，选手的竞赛成绩有一定的代表性，在某种程度上可以作为全国大学生计算机基本操作能力评价的参考。
2.2.3成绩统计分析
1）平均成绩的分析。
2012年5月26-27日，参加全国总决赛的选手集中在华北电力大学（北京）进行决赛，按照高校类别统计，本科和高职高专院校的平均成绩见表2。
由表2可以看出：
①不论是本科还是高职高专院校的学生，经过一定的辅导和练习，其对计算机的基本操作和基础知识的掌握能够达到平均及格的成绩。但若考虑到这534人是从全国参赛高校上万名选手中选出的、参加总决赛的代表，我们认为，全国高校，特别是高职高专院校学生计算机基本操作能力不能令人满意。
②按照一般认识，高职高专院校的学生在计算机基本操作能力方面应该优于本科学生，但竞赛的成绩并不支持这种观点。
③相同类别学生成绩的极差过大，成绩分布比较分散，特别是高职高专院校学生的最低成绩只有19.24分，极差达到70.31分。这说明，大学计算机的整体教学效果和学生的能力差异很大，发展很不平衡。
2）按省、市、自治区统计的平均成绩。
按照参赛的部分省、市、自治区统计的平均成绩如表3所示。
各省的平均成绩有一定的差距，这种差距与地区经济发达程度有一定的关系，但是相关性不明显。沿海发达地区院校的平均成绩并不一定高于西部地区院校的成绩。处于平均成绩后几名的省、市、自治区，不一定是经济欠发达地区。
3）重点院校的成绩统计。
参加本届大赛部分重点院校的平均成绩见表4。
重点高校选手的成绩普遍好于普通二、三本院校及高职院校。其中国际关系学院选手的平均成绩达到82.9分，远远高出北京地区的平均成绩（北京地区平均成绩65.7分）。这些重点学校的选手在参加案例阶段竞赛时，表现出很好的信息素养和工作能力。
重点院校选手的成绩也很不均衡。北京某些重点院校的平均成绩不仅低于北京地区的平均成绩，甚至低于高职高专院校的平均成绩。
由上述分析可以得出结论，学生的基本信息素养与计算机操作能力存在非常大的差异。在进行教学改革时，不能采取统一方案、统一要求的方式，即使对于同类型学校，也需根据具体情况进行分析，采用不同的解决方案。
在信息社会，计算机技术应用是大学生的重要基本功。以这次大赛成绩为样本的统计分析，不支持“全国范围内进入高校的学生已经基本掌握计算机基本操作”的观点。
2.3计算机的操作能力不等于计算机的应用能力
大学计算机课程的重要任务之一是培养学生的信息素养和学生利用信息技术完成本专业工作的能力。目前，教学中以综合“案例”——样例作为应用能力的教学和考核载体，但实际上，多是按照给定的样本“描红模子”。
什么是使用计算机完成工作的能力？能否认为掌握了计算机的基本操作，就是会应用计算机完成工作？本届大赛专家组对此进行了研究、研讨，确定考量学生应用能力的案例不是简单的模仿操作，而是使用信息技术完成一项工作任务，包含了调研、分析、设计、开发、实施和评价的完整工作过程。
2.3.1竞赛案例题的设计
设计竞赛案例的原则：给定问题描述，要求参赛选手能够充分、综合地利用信息技术，收集资料、整理资料、设计解决方案，完成给定的工作任务。竞赛案例如下。
请根据如下问题，提出解决方案。
背景：A公司，有员工45人。（本题省略45名员工的基本信息）
人物角色：假设你是这家公司的行政助理。
任务描述：公司要安排全体员工一起外出旅行休假。请设计旅行休假的建议方案。公司提出的基本限制约束条件如下：
（1）人均费用在4000～5000元人民币或20000～30000元台币。
（2）旅行休假时间不超过1周。
（3）公司全体员工都参加。
要求：设计旅游休假的建议方案。设计方案时，请考虑要求：
（1）本方案的目标读者是公司管理者。
（2）至少提出3个可选的旅行休假方案。
（3）应分析员工的构成和爱好需求，作为设计方案的基本考虑。
（4）每个方案至少应包含行程特点、主要景点和经费预算。
（5）标明资料来源。
（6）完成上述工作的过程中，尽可能多地使用相关信息技术获取信息，并进行信息处理，形成文本形式的最终方案。
（7）请将完成的旅行休假建议方案发送到指定邮箱。
竞赛案例的评价指标设计参照了科学工作的基本过程。评价的观测点是：
①分析问题的需求和约束；
②充分有效地搜集和筛选素材；
③按照要求形成报告；
④尽可能多地使用信息技术。
2.3.2成绩分析
台湾学生和大陆学生参加了竞赛案例的比赛。台湾学生包括高中生、职业学校学生以及大学生；进入这个竞赛环节的大陆学生在基于IC3标准的竞赛中，成绩最低分为86.14。也就是说，按照国际信息素养的标准，大陆选手掌握计算机基本操作和基础知识的程度很高。竞赛案例的成绩分析如表5所示。
大陆选手（不论是本科还是高职高专）的成绩整体不如台湾选手。仔细分析大陆选手完成的任务，可以明显地看到他们与台湾选手有如下差距。
1）不知道如何着手完成一项工作。
大陆选手拿到竞赛案例题目时非常茫然，所提交的解决方案思路不清晰，逻辑较混乱。
2）不明白竞赛案例题目中给出的约束条件和要求的含义。
大陆选手对理解需求、遵从约束的意识及能力较差，有的学生直接把旅行社的行程单作为解决方案。有的方案安排六天行程，从三亚飞到杭州，再飞到北京，只考虑有海景、有园林、有古迹，而无视经费和时间的约束。
3）不会分析基本数据。
竞赛案例给出了公司员工的基本信息，其中包括员工的爱好、年龄等多项信息。实际上，要求学生使用软件工具分析这些数据，尽可能多地顾及员工的爱好，并以此为基础设计旅行方案。但有些方案没有数据分析，还有些方案没有使用软件工具进行统计。
4）资料来源单一。
有的解决方案所参考的旅游信息全部来自一个网站，缺乏广泛地收集和筛选资料。
5）不懂角色的含义。
题目给定选手的角色是公司的行政助理，但有多个解决方案不像是提交给公司管理者的报告，而是提交给老师的作业。
本届大赛的竞赛案例没有涉及任何专业领域，仅仅是使用信息技术完成一个信息收集、整理和呈现的工作，应该属于比较简单的案例。而这些进入最后决赛环节的学生完成竞赛案例的能力并不令人满意。
由此可以认为，熟练地掌握基本信息技术，掌握常用软件使用的学生，并不一定能够很好地应用这些技术完成既定的工作。
3 结论
信息技术的飞速发展和广泛普及，使得大学计算机课程面临着挑战和改革。教育部针对这种情况提出了大学计算机课程改革的总体目标：“普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维能力”。按照教育部的总体设计思想，结合本届大赛中所进行的探讨和实践，我们有了如下认识：
①教育部提出的大学计算机课程改革的意见非常必要、及时。
②应该建立基本信息素养和计算机基本操作的衡量标准。
③尽管中学已经普遍开设了信息技术课程，但由于该课程是非高考课程，属于被边缘化的课程，加之地区差异、学生个体家庭经济状况等多种原因，学生掌握计算机基本操作的能力远未达到可以取消课程的程度。因此，本研究成果不支持“从全国范围，进入高校的学生已经基本掌握计算机的基本操作”的观点。
关键词：测评体系；教学内容；教学方法
根据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制的《大学计算机基础课程教学基本要求》，同时针对不同专业类别对计算机基础教学的要求不同，结合我校实际情况将大学计算机基础课采用“必修课程+限选课程”的设置方案，如图1。其中，必修课属于通识型（基础类）课程，它主要服务于学校公共基础教学和基本素质教育的培养目标，以培养对计算机系统的基本理解、信息素养为主要目标，同时也培养基本的计算机应用能力。限选课包括技术型课程和交叉型课程，学生可根据自己所学专业选修其中一门课程。技术型课程围绕不同的计算机技术来组织课程内容，根据不同专业类别的需要，深入讲解一种具体的计算机技术。例如：程序设计基础、多媒体技术与应用、计算机网络技术与应用等，培养学生掌握应用特定计算机技术解决问题的能力和方法。交叉型课程则是随着计算技术在各专业领域应用的不断深入而产生的一类课程，这些课程在内容上以相应专业为背景融合计算机技术，同时也可能反映出了各学科领域新的发展方向。
一、 教学内容的改革
“程序设计基础”是大学计算机基础教学的核心课程，授课学生：电化、电气、水电、动科、生工、食科等。教学学时：课程总学时32学时，其中理论课16学时，实验课16学时。主要讲授Visual Basic语言基本知识和编写程序的方法与技术，具体内容：Visual Basic语言的基础知识、数据类型、程序控制结构、函数、指针、文件、类和对象的概念及使用、模板及异常处理、输入/输出流、常用控件、窗体及属性、控件对象的事件和方法、程序调试以及软件工程和数据结构基础等。对算法教学内容采用类讲解，分为：计算类算法、穷举类算法、递归类算法、查询类算法和排序类算法。
1.计算类算法。该类算法是为各种数学问题的数值解答研究提供相对有效的手段，主要由累加求和算法和累乘算法。累加形式：V=V+e，其中：V是变量，e是递增表达式。累加一般通过循环结构来实现。注意：需在执行循环体前对变量V赋初值。一般的，累加时置初值0。连乘形式：V=V*e，其中：V是变量，e是递增表达式。连乘一般通过循环结构来实现。
2.穷举类算法。穷举算法又称枚举算法。枚举法：按问题本身的性质，一一列举出该问题所有可能的解，并在逐一列举的过程中，检验每个可能解是否是问题的真正解。在列举的过程中，既不能遗漏也不应重复。
3.递归类算法。递归算法是把问题转化为规模缩小的同类问题的子问题。然后递归调用函数（或过程）来表示问题的解。
4.查询类算法。主要教学内容包括：顺序查找、二分法查找、分块查找和索引顺序查找。
5.排序类算法。主要教学内容包括：冒泡排序、比较排序、选择排序和插入排序。
通过本课程的学习，使学生充分掌握程序设计中算法的基本思想和方法，较为熟练地使用Visual Basic高级语言，具备上机调试程序的基本能力。
二、采用多种教学方法，促进掌握教学内容
根据程序设计课程内容的不同，采用边讲边练、翻转课堂等多种教学方法，加强实践教学。
（一）边讲边练
教师利用计算机的多媒体点播系统将每次实验项目要求、内容发给学生，同时教师再对实验中所遇到的重点、难点问题在计算机上进行讲解，学生出现问题，可以通过多媒体点播系统客户端向教师提问，在教师机上指导学生解决困难。学生按要求完成每个实验内容，将实验作业上传到教师机上，教师可以随时批改、点评，对学生进行及时辅导、答疑。
（二）翻转课堂
依托校园网络，构建数字化教学平台，该平台主要由课程学习和讨论、交流两大模块组成。在课程学习部分，可以提供MOOC资源，学生课后可以根据自己的需要，在任意时间、任意地点自主学习，成为课堂教学的延伸和必要补充；讨论、交流部分，以QQ讨论群及时答疑，了解学生学习情况、收集学习过程中存在的任何问题，如图2。
三、测评体系的构建
不同的教学环节，采用不同的形式考核方式和成绩评定方式，理论考试将原来采用纸介考卷形式变成电子试卷，并由计算机来完成此任务。在线教学的考核方式较为灵活，可以采用程序项目设计、专题内容讨论、小论文等作为考核方式。
采用新的教学内容和多种教学方法对程序设计课程进行授课，通过测评体系验证，目前已经取得明显效果，但还需要我们不断在实际培养学生利用计算机语言能力中总结经验，不断探索。
参考文献：
[1]伍丁红.高校计算机教育教学改革研究[J].计算机教育，2005，（11）：40-42.
[2]崔彦君.任务驱动教学法在大学计算机基础课程中的应用[J].广东培正学院学报，2013，13C： 65-68.
关键词：计算思维；大学计算机课程；改革；教学体系
一、改革的动因
自从20世纪80年代我国各大学普遍开设计算机基础课程以来，计算机基础课程教学在整个高等教育发展过程中，经历了不断的改革与调整，教学理论和教学目标也在经历着不断深入的发展与变化。其中有两次重大的改革[1]：
第一次改革是在1997年。教育部高教司了《加强非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见》（即155号文件），确立了计算机基础教学的“计算机文化基础-计算机技术基础-计算机应用基础”3个层次的课程体系，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”5门课程及教学基本要求。提出了教学手段、方法改革要求，建立了计算机基础教学归口领导的教学组织并加强了教学条件建设。这次改革确立了计算机基础课程的地位，并对课程体系作了规范化整合。
第二次改革起始于2004年。在《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》中，明确提出了进一步加强计算机基础教学的若干建议，确立了“4领域×3层次”计算机基础教学内容知识结构的总体构架，构建了“1+X”的课程设置方案，并将“大学计算机基础”作为第一门课程。此项改革促进了计算机基础教学不断向科学、规范、成熟的方向发展。
在这两次改革的背后，实际上反映了对于计算机基础课程定位和开设目标的与时俱进。从早期对于计算机课程的技能培养的目标，逐步过渡到对于计算机应用能力的培养。即从狭义的“技能”培养逐步演化为对于“能力”的培养，这种认识的提高是伴随着计算机在人类社会中日益重要的影响和渗透而不断深化的。
最近十年以来，国际上开始对于计算思维产生了强烈的关注，多篇文章以及一些报告从不同角度提到了计算思维的训练与培养对于未来社会和人才培养的重要意义，美国国家科学基金会（NSF）投入巨资设立了相关的研究项目。由此催发了一系列的关于计算思维的理论研究及其在教学中的渗透。在这种背景下，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会经过多次组织会议研究讨论，提出了大学计算机基础课程新一轮改革的思路和内容，这就是以计算思维培养为导向的大学计算机课程改革，这是计算机基础课程教育的第三次重大改革。
以计算思维培养为导向的大学计算机课程改革，其主要内容表现为[2]：
（1）从理论层面研究计算思维的内涵、表达形式以及对大学计算机教学的影响；
（2）从系统层面科学规划大学计算机课程的知识结构和课程体系；
（3）从操作层面将大学计算机课程建设成为培养学生多元化思维之一的计算思维能力的有效途径，并建设一批适用的教学资源；
（4）从实践层面推动一批高校按照不同层次培养目标、不同专业应用需求开展大学计算机课程的改革探索。
这样的内容设计是基于计算思维在人才培养和大学生素质教育中的重要作用和意义而确定的，试图通过全方位的改革举措，实现大学计算机课程一次新的跨越和提升。其要点表现为[2]：明确大学计算机课程对培养学生信息素养的重要地位；科学设计大学计算机课程的教学内容，形成反映计算思维特征的科学的知识体系、合理的知识结构；创新教学方法和教学模式；在大学计算机课程中探索计算思维能力培养，深入体现两化（专业化与信息化）融合、注重多学科渗透等，使大学计算机课程成为大学课程体系中最重要的基础课程之一。
为什么在这个时候提出对于大学计算机课程的改革？为什么这次改革的“切入点”是计算思维？大体上有这么几个方面的原因：
一是中国学生在计算和计算机理解方面的不足。当前计算机的应用已经遍及全社会，现代社会对于计算机应用水平的要求已经不仅仅限于计算机专业的学生，而是全社会成员都必须具有的基本素质，所有的大学生都必须具有对于计算机技术深度运用的能力。而恰恰在这一方面，中国与发达国家之间存在较大的差距。在这样的背景下，作为对于计算机应用能力的培养，仅仅掌握几项具体的应用技能是远远不够的，必须对于计算以及计算机科学的思维形式有较为深刻的理解，接受对于计算思维的严格培养，才能使得学生走向社会以后，具有很好的应用计算机解决问题的思维习惯，成为当下这个信息社会、大数据社会的合格公民。
二是大学计算机课程的教学要反映前沿性和时代性。当前社会的发展，已经越来越多地依赖计算机作为分析和解决问题的工具，在这个过程中，最重要的不是如何解决问题的具体技巧，而是如何把问题转化成能够用计算机解决的形式，这正好是计算思维培养所强调的内容。学会使用计算思维的基本方法解决问题比起学会具体解决问题的技术，显然前者更加重要和基础。
三是本世纪以来，信息科学继续在迅猛发展，在人文社会科学、自然科学的许多领域取得一系列革命性的突破，极大地改变了人们对于计算和计算机的认识。计算机已经不仅仅是一门工具，它的深刻知识内涵正在被当今社会的发展进一步揭示。学生接受计算机课程的培养已经不仅为了学会应用计算机，而是由此学会一种思维方式，这种思维方式对于学生从事任何事业都是终身受益的。因此作为一门课程的改革必须跟上时代的步伐，超前设计，科学谋划，缩短与发达国家在这方面的差距，这是时代赋予我们的改革任务。
对于我国非计算机专业的学生计算思维素质方面的调查显示，从一般意义上讲，当前非计算机专业的计算机课程教学，技术方面的培养问题不是很大，学生在掌握具体的计算机技术方面有着很好的表现。但是对于影响计算机技术发展背后的思想和理论的了解相对比较匮乏。这造成当前在计算机应用方面的创新不足，在很多领域跟着国外的技术发展路线走，缺少原创性成果，更加缺乏引领技术发展潮流的能力。其原因还是在于计算思维方面的培养滞后，使得学生在面临具体问题需要解决时，擅长于用现成的技术手段而不是科学的思维方式来寻求解决问题的方案，这导致在解决问题的思路上习惯于沿用已有方法，缺乏具有革命性的突破。而以思维意识、思维方法培养为目标的改革，则是着眼于培养学生从实质上和全局上来建立对于问题的解决思路，从而达到计算机应用水平提高的目的。这样的例子并不鲜见，一些表面上看来不大可能用计算机来解决的问题，通过深刻的剖析，仍然可以实现通过计算机解决问题的途径，而且所取得的成果都是突破性和开创性的，这更加说明了计算无处不在这样一个社会真理。至于这种思维的名称是否叫做计算思维倒不重要，现在类似的观点也提出了其他的一些名称，例如构造思维、算法思维、程序思维、演化思维、网络思维等等，这些名词的内涵大同小异，区别不是很大。关键是这些思维培养的具体内容是什么。另一方面计算思维这个名称已经在国内外被广泛认同，其内涵也已经有了相对清晰的陈述，是表达这种体现计算机科学基本思维形式的被研究的最深入的概念。因此如无其他原因，计算思维这个名称应该是概括当前大学计算机课程改革恰当的名称。
二、改革的基础
计算思维（Computational Thinking）概念的提出是计算机学科发展的自然产物。第一次明确使用这一概念的是美国卡内基·梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授。她认为，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；计算思维最根本的内容，即其本质（Essence）是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。
计算思维是人类科学思维活动固有的组成部分。人类在认识世界、改造世界过程中表现出了三种基本的思维特征：以实验和验证为特征的实证思维（以物理学科为代表）、以推理和演绎为特征的逻辑思维（以数学学科为代表）、以设计和构造为特征的计算思维（以计算机学科为代表）。随着计算机技术的发展及其广泛应用，更进一步强化了计算思维的意义和作用。
计算思维概念的提出不仅反映了计算以及计算机科学在当前社会中重要作用的新认识，也反映了计算机学科最本质的特征和最核心的方法。是对于计算机学科的三个不同领域（理论、设计、实现）的概括和提炼。
计算思维从基本层面探讨计算与计算机科学的一些核心的概念与内容，这在当前计算机技术快速发展的今天尤为重要。对于一门科学，如果要保持对于技术的指导和引领作用，不至于被技术绑架而失去方向，那么在概念上和理论上的创新是必须的。在我们广泛应用计算机解决问题，并且享受计算机科学给人类社会带来的进步与便利时，也需要经常的返本开新，不断关注计算机科学的原始宗旨和发展的方向，而计算思维正是这样一种理性思维的产物。例如下面一些问题就是计算思维的关注点：什么是计算？计算的本质是什么？什么样的抽象能够正确反映客观对象的本质？如何揭示一些看起来不同的对象背后共同的计算性质？如何实现计算全过程的自动化？如何评价计算产品的质量和安全性？
这些问题既是计算机科学中带有本质意义的核心概念，又是计算机科学发展中的根本性问题。只有经常地来探索和推进这些问题的答案，才能使计算机技术沿着健康的路线发展。因此在大学计算机课程中讲授这些内容，对于培养未来计算机应用人才具有战略性的重要意义。
2005年6月美国总统信息技术咨询委员会（PITAC）给美国总统提交了一份报告，即《计算科学：确保美国的竞争力》。2007年，CISE启动了旨在振兴美国计算教育的国家计划——CPATH（CISE Pathways to Revitalized Undergraduate Computing Education）。CPATH在于通过“计算思维”从根本上改变本科计算教育的内容。2008年美国国家科学基金会（NSF）启动了总经费为7500万美元的重大基金资助计划CDI（Cyber-Enable Discovery and Innovation）。CDI旨在使用计算思维（特别是在该领域产生的新思想、新方法）促进美国自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。NSF认为“计算思维”正在复杂科学、工程研究以及教育等众多领域深刻地影响着美国国家的创新能力。NSF希望通过CDI计划使人们在科学与工程领域以及社会经济技术等领域的思维范式产生根本性的改变。
2011年，NSF又启动了CE21（The Computing Education for the 21st Century）计划，该计划建立在CPATH成功的基础上，其目的是提高K-14（中小学和大学一、二年级）老师与学生的计算思维能力。NSF希望通过CDI等研究计划，使人们在科学与工程领域以及社会经济技术等领域的思维范式产生根本性的改变。基金会确信，这种思维范式的改变将会为美国产生更多的新的财富，并最终提高美国人民的生活质量。
与此同时，国内几乎与国外同步地关注到计算思维的研究进展以及对于大学计算机教育带来的潜在影响。
2007年11月，中国科学院自动化所副所长王飞跃教授撰写了《从计算思维到计算文化》等相关论文[3]，对“计算思维”进行了分析。他呼吁给予“计算思维”相关研究经费的支持。
2008年6月29日至7月14日，国家自然科学基金委员会组织了计算机科学代表团访问美国。回国后，基金委副主任孙家广院士等人分别撰写了文章，强调了计算思维的重要性。孙家广院士在《计算机科学的变革》一文中认为，计算思维是美国计算机科学界的一个最具基础性和长期性的思想[4]。
教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会在陈国良院士的带领下，从2008年开始，组织了将近20场各种类型的专题研讨，以期提高国内计算思维领域的科学研究和计算机教育的水平。这些研讨从计算思维的基本概念出发，就哲学层面、科学层面以至于教学层面的表达形式进行了深入的讨论，逐步实现计算思维从一个哲学的表达体系，向教学表达体系的过渡。
2010年，北京大学、清华大学、西安交通大学等9所“985工程”高校在西安召开了首届“九校联盟（C9）计算机基础课程研讨会”。会后发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》（以下简称《联合声明》）[5]，达成4点共识：（1）计算机基础教学是培养大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节，是培养复合型创新人才的重要组成部分；（2）旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务；（3）进一步确立计算机基础教学的基础地位，加强队伍和机制建设；（4）加强以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程体系和教学内容的研究。
在此基础上，进一步推进了教育部高教司设立以计算思维为切入点的大学计算机课程改革项目。该项目通过若干理论研究和19项教材建设，进一步丰富计算思维在大学计算机基础课程教学中的实践经验和教学理论。
三、改革的内容
当我们考虑以计算思维培养为导向的课程改革应该有什么内容时，需要放在一个历史、现状和未来发展的三维空间。我们生活在一个信息爆炸的社会，各种信息对于我们的生活已经产生越来越重要的影响，这一点在A.L.Barabasi所著的Bursts， The hidden pattern behind everything we do中有精辟的表述[6]。
生活在这样的时代，随着云计算、社会网络、物联网、普适计算、移动通讯这些新技术的迅速发展，使得人们去编制一个程序的任务将会被寻找一个程序的任务所替代。对于大多数人所从事的工作而言，理解问题，并在云平台上找到解决问题的工具，其现实意义可能会远远大于自己动手制作解决问题的工具。因此对于未来非计算机专业的人才来说，编写程序是否还是第一位的，知道计算机CPU的工作原理是否还是那么重要？在这样的时代背景下，究竟给学生讲什么，怎么讲，成为一个尖锐的问题再一次摆在了我们面前。这种情形在第二次计算机基础课程改革时也类似碰到过。21世纪初，也是由于计算机的广泛普及，社会对于计算机应用水平的要求，已经远远不是简单的技能方面的培养就可以满足了，从简单的会编写程序变成了对于计算机应用能力的提升。在这种背景下，通过计算机基础课程教学思想、教学目标以及教学模式的大范围改革，实现了由狭义的技能教育到能力培养教育的跨越。现在也是由于计算机技术发展的进一步飞跃以及进入以大数据和云计算为特征的信息社会，我们再一次面临由能力培养到思维培养的新的改革任务。这项改革的一个重要特征是：在非计算机专业的人才培养目标中，如何更好地实现专业化和信息化相融合的模式，提升未来社会对于计算机的理解和应用的整体水平。
从以上的认识，我们可以对于这次改革的内容和目标做一些展望。从计算思维培养的角度，下面的一些内容无疑是首当其冲的：
（1）正确理解计算与计算机；
（2）通过建立模型揭示表象背后的核心问题，揭示不同现象之间的共同本质；
（3）通过算法化的问题描述，把问题转化为计算机处理的形式；
（4）通过问题计算化的处理方式，细化和深化问题的研究，提出可量化、可评测以及可验证的解决方案。
这些问题促使我们对于现有的计算机课程的开设进行深刻的反省。我们将接受严峻的挑战：也许在新的教学过程中，理解一门技术比学会一门技术更重要；让学生学会从演化的角度，而不是静止的角度来看待问题和分析问题；引导学生面向问题时，养成建立模型的习惯，从本质和规律上把握问题的关键，而不是就事论事的寻求表面解决问题的方案；在使用计算机解决问题时，要习惯于资源（能源、时间、空间、带宽、体积、用户等）受约束条件下的解决方案，而不是一般的统而化之、不讲成本、不顾环境、不考虑用户体验地解决问题方式。这些无疑对于当前的教学观念和教学体系提出了新的要求，这就是这次改革需要重点关注的内容。以当下学生的一般水平而论，学会怎样做基本不是问题，问题出在解决问题的总体思路和方法体系上，也就是说，我们要加强对于学生使用计算机解决问题的基本思维和方法论方面培养，这才是当前教育所缺乏的内容。而具体怎么做，甚至可以作为学生的课外练习来训练。特别是当课堂教学时数有限时，讲什么和练什么更成为一门课程体系设计要考虑的内容。
计算思维从理论与方法论的角度阐述有关计算和计算机最基本的特征和问题，学生如果能够从基本层面掌握这些内容，自然会对他们将来正确应用计算机解决问题产生本质上的影响。因此这次把大学计算机课程的改革概括为以计算思维培养为导向，正好反映了这次改革的基本内容和核心目标。
四、教学体系的建设
尽管我们对于计算思维培养说了很多，但是作为一项教学改革，光有理论的描述和概念的堆砌是远远不够的。关键是要建立起一个以计算思维培养为导向的教学体系，这才是这次改革的任务。
关于计算思维是什么或者不是什么，关于计算思维在人类思维中的意义和作用，关于计算思维与计算机科学是什么关系，所有这些都是在哲学层面上的讨论，这些研究是基础的和重要的，在我们讨论计算思维教学体系时，首先要从哲学层面把这些概念弄清楚。但是这些内容不能自然成为教学体系的部分。作为一项教学改革，我们必须构建计算思维的教学体系。这项工作与在哲学层面上讨论计算思维是完全不同的。
比如说，在计算思维的教学体系中，需要解决计算思维的基本内容如何表达，相关知识内容及其之间的关系。这些知识通过一堂一堂的课程给学生进行讲授，使得学生在持续的学习过程中，逐步理解和掌握计算思维的一些基本内容和方法。这个知识体系的建设十分重要，它是这次改革最重要、最基本，同时也是最复杂的任务。通过知识体系的建设，把有关计算思维的相关思维特征和方法分解到每一个具体的讲授内容。相对于具体的内容，讲什么、怎么讲、如何检查学习效果都是需要考虑的问题。比如说，我们经常说到，计算思维是：
（1）一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；
（2）按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；
（3）利用启发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法；
（4）利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法[7]。
那么就需要设计出不同的讲授内容来阐述有关计算思维的特征。这些特征里面，有的适合于在算法课程讲，有些适合于在软件工程课程里讲，有的却适合于在人工智能课程或者数据库课程里讲。这些问题在一般讨论计算思维的理论时是不会碰到的，但是在具体设计计算思维培养教学体系时就是一个无法回避的问题。
编写以计算思维能力培养为目标的教材，首先就是计算思维的表达体系与实现内容。那么在过去的计算机基础课程教材中，是否就没有体现计算思维的内容呢？实际上，计算思维是渗透在所有计算机教学内容中的，以前的教材没有从计算思维的角度来写，因此相关的内容没有明确提出来，计算思维的一些重要特征被分散到不同的部分。一些优秀的教师可以从这些内容的讲授中提炼出关于计算思维的精华部分，一些优秀的学生也可以在课程的学习中“悟”到属于计算思维的内容。一本普通的教材可以讲得很出彩，一门平凡的课程可以学得很精深，这些有赖于教师或者学生的状况。而从计算思维角度讲授的教材，则要把这些发生在优秀学生身上的现象，进一步普及化，成为大多数学生可以达到的境界。现代教育的一个任务就要把原本发生在少数精英身上的培养过程变成普通人能够成功的故事。所以说，计算思维的培养需要新的教材，但不是完全依赖教材，好的教师与好的教材同等重要。教材好，未必能够讲好；教材不好，也未必就讲不好。因此，对于计算思维的培养，不是说过去一点没有，一些学生通过“授之于鱼，得之于渔”的方式学到了计算思维的一些要领；而现在通过编写专门体现计算思维的教材，达到“借之于鱼，授之于渔”的教学目的。这是此次改革在教学方法上提出的新课题，也是此次改革在教材问题上的切入点、质疑点、创新点和难点。下面三本教材已经在国内很多学校使用：
Programming Language Pragmatics. M. Scott；
Networks， Crowds， and Markets. D. Easley， J. Kleinberg，李晓明译；
Algorithmics， The Spirit of Computing. D. Harel， Y. Feldman。
它们的共同特点是，从整体角度对于所讲授的内容进行阐述、概括和比较，具有体现该领域基本思想和基本方法论的讲授特点。学生不仅可以学到相应的理论和技术，也能够较好地掌握推动这些技术发展背后的原因和动力，对于学生把握好本领域的计算机应用具有很好的启发作用。这样的教材值得我们借鉴。
计算思维的培养并不排斥对于技巧和能力的培养，相反，它与技巧和能力培养呈现递进的关系，计算思维的培养是通过能力培养来实现的。根据浙江大学何钦铭教授的意见，将来对于计算思维的培养，在教材方面会出现三种模式：第一种是教材不变，讲授方式变化；第二种是教材进行修改和充实，形成新的突出计算思维内容的教材；第三种是编写全新的教材。
在未来可能出现的新教材中，有一种编写方式值得探索，这就是颠覆现有的按照计算机学科的知识框架讲授计算机课程的模式，而是参照专业学科的知识框架来讲授计算机课程，通过精心编排的属于本专业的应用案例，来讲授这些应用中所反映的计算机科学的内容，这是一种全新的编写教材的思路。在这样的教材里，甚至不用插电就可以学习到计算思维中的主要内容。这在当前网络发达的学习型社会中，不仅不是天方夜谭，而是确确实实可以实现的新的学习方式。在上面推荐的三本教材中，第二本就是以这种方式讲授有关社会科学和经济学相关内容的，在这本教材里，完全脱离了一般的计算机教科书里面计算机组成原理、体系结构、程序语言、CPU工作原理、数据库与数据结构、网络与通讯等这些传统的讲授路线，而是以社会科学和经济学中的问题为案例，讲解这些问题是如何转变为计算机可以解决的形式。内容经过精选，都是一些经典问题，讲解是新颖的，只是重点讲授如何建立模型，提取算法，转化为计算机处理的形式，这种模式对于非计算机专业的学生提高计算机应用水平具有革命性的意义，十分需要在这次改革中进行尝试。目前国内已有北京大学和南京大学等若干所大学开设了类似的课程。
大数据和云计算时代正在给人类社会带来一场革命，庞大的数据资源使得各个领域开始了量化进程，无论学术界、商界还是政府，所有领域都将开始这种进程[8]。 这将为计算机更加广泛的应用和发挥更加重要的作用铺垫着新的基石。以计算思维培养为导向的计算机基础课程改革正是响应这场革命在教学领域中的召唤。我们的学生能够理解这些e-时代的新特征以及对于计算机科学新的应用模式的特点吗？编写教材是诠释这次改革的最好方式。我们期待着通过大胆而积极的探索，出现一批充满改革气息的全新的教材。推进我国计算机基础课程教学进入一个新的历史阶段。
参考文献：
[1] 冯博琴. 对于计算思维能力培养“落地”问题的探讨[J]. 中国大学教学，2012（9）.
[2] 教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会. 关于申报大学计算机课程改革项目的通知[Z]. 2012.
[3] 王飞跃. 从计算思维到计算文化[N]. 科学时报，2007-10-11.
[4] 孙家广. 计算机科学的变革[J]. 中国计算机学会通讯，2009，5（2）.
[5] 九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明[J]. 中国大学教学，2010（9）.
[6] A. L. Barabasi. Bursts，the hidden pattern behind everything we do[M]. Publisher Penguin，2010.
[7] [美]周以真. 计算思维[J]. 徐韵文，王飞跃译. 中国计算机学会通讯，2007（11）.
[8] 大数据时代来临[N]. 北京晚报，2012-06-15.
关键词：大学计算机基础；计算思维；进程管理；内存管理
中图分类号：G642.0 ？摇文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）18-0179-03
陈国良院士在“计算思维与大学计算机基础教育”一文中指出，2l世纪科学上最重要的、经济上最有前途的前沿研究都有可能通过先进的计算技术和计算科学得到解决，因此为其他学科培养掌握先进计算技术的“大学计算机基础”课程就显得非常重要。过去半个多世纪以来，在计算机和信息技术辉煌发展的过程中，人们积累了丰富的行之有效的若干分析问题解决问题的典型方法和途径，形成了计算机科学特定的思维方法。周以真教授认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。从周以真教授对计算思维的进一步表述中提取一些计算思维的特征点，包括：约简、嵌入、转化、仿真、递归、并行、多维分析转换、抽象、分解、建模、保护、冗余、容错、纠错、系统恢复、规划、学习、调度、快速计算、折中等。尽管周以真教授对计算思维使用计算机的基础概念作了进一步阐述，但如果想全面理解计算思维的内涵和思维方法，需要对这些特点进行充分的理解并掌握，这要求对计算机科学有相当全面且深刻的研究探讨。计算机基础课是为非计算机专业的学生开设的公共课，不可能深入细致地研究计算机学科的方方面面。如何在有限的学时内将计算机学科领域解决问题的基本方法与特点即计算思维，讲清楚说明白，使非计算机专业学生基本掌握计算思维的方法，初步具有计算思维能力，是现在计算机基础教学面临的一个重要的值得深入研究探讨的课题。本文希望通过在“操作系统”知识单元中，分析处理机管理、内存管理的方式方法，阐释计算思维的培养方法。
一、“大学计算机基础”课程教学现状
根据教育部高等院校计算机基础教学指导委员会的指导意见，计算机基础教学主要讲授计算机技术的四大领域：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、系统开发与行业应用。重点掌握三方面的应用技能：计算机网络应用与信息检索方法、关系数据库管理系统的基本使用方法和多媒体信息处理工具的使用方法。“大学计算机基础”课程需要讲授的知识体系分解为知识单元和知识点，要求各学校对每一个知识点的内容、传授的方式、检验是否掌握的方式都要制定相应的要求和标准。“大学计算机基础”是大学本科生的第一门公共计算机基础课，是计算机基础教学的核心课程，培养目标基本是尽可能使非计算机专业的学生对计算机科学的主要领域有一个基本的了解，计算机是什么、能做什么、如何做，因此教学内容广泛，知识点丰富且各种知识相互交叉，基本上是各领域基础知识和基本技术的浓缩。在一本教材一门课程（约70学时）中，从教材到教学都是以名词解释为主，基本上对周以真教授提到的计算思维的特征点都粗略地解释了“它是什么”，却没有进一步解释“为什么”，而“为什么”中蕴含了丰富的计算思维。如何对非计算机专业的学生、在有限的学时内将“操作系统”单元中蕴含的计算思维清晰地展示给学生，首先应该按照计算思维的理念，对这部分知识中基本的最有价值的能在有限的学时内讲清楚的知识进行取舍筛选。早期的大学计算机基础教学主要是技能培养，之后是能力培养，对计算机的认知能力、应用计算机解决问题的能力、基于网络的学习能力、依托信息技术的共处能力。现在在能力培养的基础上，计算思维的培养作为计算机基础教学的核心内容。我们重新审视“大学计算机基础”课程的知识单元和知识点，把这些知识点中蕴含的计算思维的内容明确出来，在培养学生运用计算机技术能力的同时，培养计算思维。“操作系统”作为十分重要的一个知识单元，通常介绍操作系统的层次架构、资源管理、发展史及常见的操作系统。作为计算机系统资源的管理者，操作系统对CPU、内存、文件、输入输出设备进行管理，同时操作系统对计算机硬件进行抽象和分解，形成了进程、线程、虚拟内存、文件系统、各种输入输出模式等操作系统构造的出现，以此方法来控制这个巨型庞杂系统的设计和运转。通过预防、保护及冗余、容错、纠错的方式保证操作系统本身的正确运行。虽然CPU、内存、磁盘、输入输出等设备的形式和构造相差很大，但对它们进行管理采用的思维方法却有很多相同点，集中体现在处理机管理、内存管理的方式方法中，充分展示计算机如何为事物抽象、分解、建模、并行处理的思维方法，在时间和空间之间、处理能力和存储容量之间的进行折中的思维方法。总之，在操作系统中计算思维无处不在，是培养学生计算思维方法的绝佳园地。
二、在“操作系统”知识单元中挖掘计算思维方法
1.操作系统的层次架构。操作系统是一种层次管理机制，分为多个功能模块，按层次分解，每层的功能不同，下面一层只对上面一层负责，上面一层只对紧连的下一层进行控制。层次结构的思维方法使得操作系统的构造过程变得简单易行。
2.进程模型，进程是为了在CPU上实现多道编程而出现的概念。任何时刻CPU上只能执行一条指令，所以任意时刻CPU只有一个进程在执行，由程序计数器确定执行哪条指令。从逻辑上看每个进程都可以执行，也可能挂起让别的进程执行，之后又接着执行。每个进程需要记住每次挂起时自己所处的位置，以保证下次执行时从此处开始。从时间上看，每个进程都在执行；从逻辑上看，多道程序并发执行；从CPU角度上看，进程经常切换。这就是进程模型。
3.进程管理，操作系统通过维护进程的一些信息管理进程（通过管理事物的信息来管理事物是一种管理思维方式）。创建进程时，操作系统为其建立进程控制块，它采纳的数据结构有线性表、链表和结构（struct）。进程管理要解决的问题是资源分配，既要公平又要高效地利用资源。进程可以并发执行，并发进程之间存在同步互斥的关系，这种关系被抽象成一个模型：生产者与消费者。
4.线程，进程在一个时间里只能执行一件事，如果想做多件事就得使用“分身术”。线程是进程的分身，线程与进程拥有同样的程序文本，但是线程的上下文不一致。线程是进程的一个执行序列，一个进程可以同时拥有多个执行序列，就像一个舞台可以有多个演员同时出场一样。线程使我们可以在软件指令执行上并发。
5.闭锁，进程/线程同步机制中闭锁的实现有多种方法，以中断启用与禁止来实现锁、用测试和设置指令来实现锁、以非繁忙等待的中断启用与禁止来实现锁、以最少繁忙等待的测试和设置指令来实现锁。这一系列问题非常适合使用启发式思维方法，依据知识点内在联系进行逻辑推理启发教学，培养他们分析问题和解决问题的思维能力，同时调动学生积极性，激发他们的学习兴趣。
6.虚拟内存管理。程序要运行必须先加载到内存。用户对内存的要求是：大容量、高速度和持久性，而实际上却是一个由缓存、主存、磁盘组成的内存系统。内存管理就是使程序在任何一个层次上的存放对用户来说都是一样的，这就是虚拟内存管理，它对由缓存、主存、磁盘组成的内存系统进行抽象思维，使用户感觉拥有一个空间像磁盘那样大、速度像缓存那样快的比物理内存空间大得多的地址空间。
7.内存空间分配。多道编程可以大幅提高CPU和内存的利用率，改善用户响应时间，这些优势的代价是操作系统的复杂程度。例如不能将程序加载到固定的内存空间，进而不能使用静态地址重定位，必须使用动态地址重定位。多道程序数量的增加不是无限的，超过某个限度，多道程序之间的资源竞争反而会降低系统效率，需要在操作系统的复杂程度和CPU内存利用率之间进行折中。动态地址重定位增加了系统消耗，但提高了操作系统的灵活性。我们可以将程序加载到内存任何地方，可以方便实施地址保护，实现虚拟内存。
8.操作系统不知道一个程序会进行多少层嵌套调用，不知道程序运行会产生多少新数据，因而不能事先确定给一个程序分配多少内存空间。配置一个超大空间会造成内存资源浪费，配置小了程序无法继续执行。当一个程序所占空间不够时，操作系统将它倒出到磁盘上，等待大片内存空间的出现，再加载到其中继续执行，操作系统的这种管理方式称为交换（swap）。如果程序的增长超过了物理内存空间的容量，操作系统使用的办法是重叠（Overlay）。将程序分成功能相对完整的单元，一个单元执行后再执行下一个单元，条件是一旦执行下一个单元就不会再执行前面的单元，操作系统把后面的程序单元配置到前面的程序单元上，将其覆盖，这样就可以执行一个比物理内存大得多的程序。
9.分页系统中页面更换算法。如果CPU访问的页面不存在，系统产生缺页中断，中断服务程序负责把位于磁盘上的数据加载到物理内存中。磁盘的访问速度远远慢于内存，频繁的缺页中断的系统消耗是巨大的，因此要精心设计页面更换算法。算法中蕴含了人类社会的处事哲学：追求公平，同时又希望自己能被区别对待。操作系统中到处都闪烁计算思维的光辉，线程通信中的“管道”思维、“信号”及“信号量”、线程同步中竞争引起的死锁的解决方案、哲学家就餐问题、银行家算法、处理器调度的调度算法等。
三、计算思维能力的培养
在“大学计算机基础”课程中，从理论上讲授计算思维的同时，实验教学也是学生掌握计算思维方法的重要一环。计算思维的培养是以计算能力的培养为基础，只有接受过良好的计算机技术培训，具备了应用计算机解决问题的能力，才能逐渐领悟计算机科学家在面对问题时所习惯采用的思维方法，否则计算思维只能停留在理论层面，对学生来说无异于纸上谈兵。对非计算机专业的学生而言，计算机基础课定位为基本概念、技术和方法，这种指导思想不利于计算思维的培养。对计算机有深刻理解才会汲取相应深刻的思维理念。计算机的高速与精确，使得计算思维是一种精确思维，在时间上以纳秒为尺度，以量化的方式对信息进行加工处理，使概略变得精确、使模糊变得清晰的思维方式，这与其他很多学科不同。相对于计算机的高速与精确，很多学科可以看做是粗放的技术，在逻辑思维上凸显粗放的特点。在不远的将来，这些学科可能会通过使用先进的计算技术和计算科学逐步由粗放到精确。“大学计算机基础”课程的很多内容都含有明显的计算思维方法，很多案例对计算思维提供了很好的诠释，但是对培养计算思维能力还远远不够，需要在知识结构上进一步调整，在教材中进一步挖掘，在教学中进一步探讨，理清计算思维的基本要素、培养方法、实施途径和评测规范。在现有学时少、师资弱的教学环境中，主动采取有效措施，从思想观念、师资队伍建设入手强化培养计算思维能力的意识。
计算思维的形成是一个长期的过程，它不是学一门课程就能掌握的。计算思维教学贯穿在所有的大学计算机基础课程中，如程序设计、微机原理与接口技术、数据库技术与应用、多媒体技术与应用等课程。当今社会计算机技术已经渗透到社会生活的方方面面，计算思维必将成为多数人必须具备的、最基础的、不可缺少的思维方式。对于非计算机专业的学生来说，拥有计算思维能力，并能自觉地应用于日常的学习、工作中，是适应社会需求的必经之路。
参考文献：
[1]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011，（1）.
[2]陆汉权，何钦铭，徐镜春.基于计算思维的“大学计算机基础”课程教学内容设计[J].中国大学教学，2012，（9）.
[3]龚沛曾，杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012，（5）.
[4]李廉.计算思维——念与挑战[J].中国大学教学，2012，（1）.
[5]董荣胜，古天龙.计算思维与计算机方法论[J].计算机科学，2009，（1）.
[6]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，（9）.
关键词：大学计算机基础；计算思维；教学方法
一、引言
现代信息技术飞速发展，“互联网+”时代下的技术革命让计算机在学习生活工作等各个领域得到广泛应用。大学计算机基础教育成为大学高等教育的一个重要组成部分，担负着为大学生普及计算机知识和技术的责任。在新的教育目标指引下，要求我们对计算机基础教学改革进行探索与思考，提升高校中非计算机专业学生的计算机素质与能力。
二、大学计算机基础课教学现状
1.学生计算机能力存在差异性。由于地区和经济的差异，学生入学时计算机水平差异较大。所以教师在大学期间根据学生对计算机知识了解的差异，向学生进行系统介绍时，既要照顾基础薄弱的学生，又要照顾基础好的学生，在教学内容分配上很难达到平衡，在一定程度上影响教学质量。2.教学效果不理想。现在的教学基本采用理论授课加机房操作实验的模式，但教学案例教学法很难满足教学案例专业的个性不足，学生的学习动机得不到有效的启发。目前影响教学效果的原因除了源自学生参与度低、学习动机弱、课堂秩序差。还在于教学方法没有根据学生的起点水平和兴趣爱好因材施教，在教学对象水平参差不齐的情况下，实行的讲授式教学得到的教学效果并不理想。3.课程理论与实验内容联系不密切。《大学计算机基础》作为大一新生的一门必修公共基础课，大学计算机基础课程是一个快速发展和更新的课程。由于它所涵盖的知识点多，速度更新快，导致很多知识在有限的学时内介绍的都比较笼统，有些技术和应用方法难以在课堂教学中展现，但在实验环节由于课时、实验设备等原因不能将所有的理论知识都体现在实验中，导致理论内容和实验内容存在差异，联系不密切。
三、课程改革模式
为了达到更好的教学效果，提高教学质量，调动学生积极性，教师在教学时应采用不同的教学方法，根据学生的专业特点和理解能力选取一些简单易懂的案例，使同学掌握理解计算机知识。1.采取灵活的教学方法。《大学计算机基础》课程涵盖内容丰富，知识点较为分散，从数值转换到计算机组成原理介绍，从操作系统到计算机网络。因此，教师在讲课中应采用灵活多样的教学方法，内容力求通俗易懂。教授知识时重视趣味性、应用性，以保证基础差异大的学生群体均可掌握知识要点。例如，在讲授完二进制数编码内容后，出一道思考题。首先问题可驱动引发大家在课堂上思考与讨论；然后，教师进行深入讲解，用二进制编号的方式得到最终答案；最后，教师将此题进行升级，通过此例让大家了解二进制数在实际生活中的应用。以“任务驱动，问题求解”为目标的教学方法能充分调动学生的积极性，把教师的讲授和学生的逻辑思维有机结合起来，加强师生之间的多边活动。通过创设出具有感染力的教学情境，采用寓教于乐的方式激发学生的学习兴趣，有效调动学生的学习积极性和热情；让学生体会科学探索的方式和方法，培养了学生分析问题和解决问题的能力。2.教学内容与各个专业紧密联系。在如今网络信息大爆炸的时代，拘泥于传统教材的教与学是落后的方法。教师要积极通过各种渠道学习知识，整合知识，设计内容，对学生采取多种媒体结合教学的方式方法，将最新的信息以最易被接受的方式传递给学生，将教学效果最大化，将学生受益最大化。教师要明确教学目标，教学有方向性才能够推动教学质量和效率，学生的学习知识水平才能有所提升。不同专业对计算机要求掌握的技能和层次是不同的，要保证计算机基础教育与学生个人学习生活实际紧密结合在一起，激发学生的学习兴趣和动力。课程教学中教师需要分析不同专业的应用需求，设计相应的教学案例开展课堂教学[1]。教师要做到所举的例子和具体的授课专业学生相关，让学生了解前沿科技知识。例如，介绍物联网技术要根据学生专业不同，分别介绍其在医学、汽车、教育等领域的具体应用，体现当前计算机在该专业的应用科技背景。同时，在保证学生掌握计算机基本原理基础上，对商学专业学生的授课上要更侧重数据统计分析，可以将淘宝流量分析技术引入教学，对法律等文科专业学生要更侧重办公软件的讲解，对机械、汽车专业学生要更侧重程序设计讲解。在针对有些教学重点和难点难在有限的教学课时内进行细化和深入的问题时，教师要先将基础理论知识以动画多媒体等形式传授给学生，然后再利用实验时间，把课本上的知识和实际操作结合起来，这样才能够让学生明确自身学习的目的，充分了解计算机技术操作的重要性，才能够提升教学效率。3.理论实践结合，培养学生的计算思维。传统计算机公共基础教学注重了理论知识的传授，忽略了学生实践操作。将理论教学与操作实验及计算机技能大赛结合起来。引导学生利用启发式推理来寻找问题的解决方式，培养学生的理解能力、实践能力和创新能力。计算思维主要通过计算机方式、计算机知识与计算机概念等解决问题，是人类参与计算机活动的一种思维方式。在进行计算机网络知识点教学时，教师可以设置相关课程问题，引导大学生利用计算思维解决问题。如实现网络资源共享的原因？为什么通信双方可以获得数据？通过系列问题处理分解通信网络信息[2]。在计算机问题研究过程中，教师需要循序渐进地引导学生，通过各种问题发问引申出其他新兴技术手段，从网络通信技术启发到网络安全技术，从网络安全技术引发到密码学数学等知识，帮助学生开拓视野，了解到更多计算机知识。通过问题提问方式培养大学生计算思维。针对学生思想上和学习习惯上进行研究，在讲解排序算法时，可以直接以学生的身高为例，如果让大家进行排序，大家的思维方式是如何的？按照哪种方式进行排序，通过大家自由讨论，小组讨论，不同的思维直接可以给出各种排序方法，最后教师再结合所提的各种方法，采用动画视频演示和案例教学方式做最后总结，分别向学生介绍冒泡法、直接排序法、选择排序法等排序算法的原理，重在让学生养成计算思维能力。并在具体实践或者比赛过程中理解和应用课程中所涉及的知识点，调动学生主动性与参与性，提高学生自主学习、实践应用能力。
四、设定合理的考核标准
《大学计算机基础》课程，一般采取平时成绩与期末成绩相结合的考核方式作为评价学生掌握知识程度的标准。这种考核标准往往不能完全体现出学生是否真正掌握相关知识，也不能激发学生的学习积极性。因此需要设定合理的考核标准，增加奖励机制对现有的评价体系进行改革。计算机专业不同于其他理论课程，计算机基础课程注重实践和设计元素，因此，大学计算机基础实行无纸化考试模式，利用“万维全自动计算机基础考试平台”，所有题目均在电脑上进行操作，学生登录考试系统完成客观题和实验操作题目的考核。无纸化的考试模式本身既锻炼学生操作计算机的能力，又对课堂理论学习成果进行考核[3]。但是，为学生学习能力考虑，教师应该更加侧重考评学生的实践能力，在学生实践学习中增加奖励机制。教师根据学生在实践过程中的创新，给予学生适当的分数奖励。总之，通过奖励制度实现对学生知识掌握性的认可，有效地激发学生的学习兴趣，调动他们的积极性。通过设定合理的评价体系，对学生学习态度和成绩进行整体考核，既能锻炼学生的计算机技能，又能掌握了解学生掌握计算机水平，真正做到学生学有所成，在考核中让学生体会计算机技术的魅力所在。
