网站原创摘 要：针对计算机导论课程教学地位与教学内容的特殊性,本文对该门课程的教学内容取舍、教学方法设计做出一些有益的探索.教学内容兼顾计算机基本操作技能、核心课程关键知识点以及学科理论热点与前沿技术.教学方法注重培养学生学习兴趣与主动学习能力.教学效果表明该教学方式方法对学生具有积极影响.
关 键 词：计算机导论；教学内容；教学方法
中图分类号：G642.0?摇文献标志码：A?摇文章编号：1674-9324（2013）47-0228-02
计算机导论课通常被作为计算机科学与技术专业本科生入学后的第一门专业课.大一新生计算机基础参差不齐,如何组织教学内容,并创新教学方法,使得学生既能全面了解计算机本科专业的知识点结构,又能激发对本专业基础理论技能与学科前沿的学习兴趣,是一个非常有意义的课题.本文将从教学内容、教学方法改革入手,对能够显著提高计算机导论课程授课效果的措施进行一些探讨.
一、教学内容取舍
首先开展计算机操作与应用基本技能实践教学.以课堂实践训练的方式,指导学生亲自动手进行计算机拆装机实验,获取对CPU、内存、晶振、主板等直观认知.要求学生上机实际操作Windows操作系统、常用字处理软件（Word、Excel、PowerPoint等）及网络配置（IP配置、Inter选项配置等）、收发等,使学生掌握计算机操作基本技能,初步调动学生学习计算机基础知识的积极性.然后开展计算机本科专业核心课程教学[1,2].教学内容围绕计算机专业核心课程,分为“软”、“硬”两个方面展开.“软”方向课程包括C语言程序设计基础、算法与数据结构、操作系统、计算机网络等.“硬”方向课程包括计算机组成原理、电路分析、模拟与数字电路、微机原理与接口等.最后开展计算机学科专业兴趣培养教学.开展自主移动机器人、数字图像处理、计算机图形学、人工智能、嵌入式系统等计算机学科前沿理论与热点技术的教学,同时引入飞思卡尔智能车、电脑鼠走迷宫以及Robocup机器人足球等学科竞赛赛事的介绍[3].目的是拓展学生对计算机及相关专业（自动化、通信工程、微电子等）理论前沿、技术与应用热点的认知,丰富知识结构,开拓学科视野,培养学习兴趣.
“计算机导论”课程共计36个课堂内教学学时.三方面教学内容各有侧重,分别分配8、20与8个课堂内学时.除课堂教学外,针对三方面教学内容,布置足够的课外实践与科技文献综述等课外作业,达到补充课堂教学知识、同时培养学生资料搜集归纳整理与创新思维能力.
二、教学方法设计
1.基本操作技能教学.计算机操作基本技能教学主要是为了照顾对计算机缺少直接接触的学生.部分学生来自偏远地区,进入大学之前很少甚至从来没有直接使用过计算机.开展基本操作技能与拆装机实践教学,使他们尽快熟悉计算机,了解计算机组成,掌握基本的操作技能.此部分教学实践内容在计算机中心机房开展.拆装机实验课堂内教学安排4个学时,教师拆装机为学生作演示讲解；之后安排课外拆装机实践练习,要求每个学生完成拆装机实践报告,具体到包括CPU、晶振等核心芯片在内的硬件详细列表.另安排课堂内4个学时,掌握Windows操作系统、常见字处理以及Inter设置等基本方法与工作过程.
2.核心课程知识点教学.第二部分核心课程的教学是核心,也是教学开展的难点.之所以是“核心”,各课程知识点构成计算机专业整个知识系统,均为主干课程.之所以是“难点”,难在核心课程内容繁多分散,而课时有限,难在如何在有限的课时内将这些内容“串”起来,一方面使得各门核心课程重要知识点无遗漏,并且不失系统,另一方面又能活跃课堂教学气氛,启发调动学生学习本专业各核心课程的积极性.教学实践活动中,围绕“存储程序”主线,课程知识点抓大放小,重点阐述各课程开设的必要性与必须掌握的核心内容,注重培养激励学习积极性.实践中此部分教学内容围绕“存储程序原理”这一主线展开.存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”,至今仍然是计算机内在的基本工作原理.从“计算机是计算的机器”出发,引出“算什么”“怎么算”这一直观问题.进而引出数据的表示即编码问题,以及数据的存储、数据的组织,以及数据的传输问题,启发引导学生思考“存什么”、“存在哪里”、“如何存”、“如何取”以及“如何传输”等一系列问题.例如,“存储程序原理”决定了写程序与运行程序是人们使用计算机的主要方式,“软”方向课程C语言程序设计基础这一课程就是要解决如何写程序的问题.讲述该课程时,重点讲述任意程序设计语言共性的必需的词法、语法等基本要素,以及必需的编译过程.而算法与数据结构这一课程中之所以出现众多的表、树、图等概念以及搜索排序算法,就是要解决对数据如何高效组织这一问题.在数据高效组织与管理的基础上,才能谈得上设计并研制高效的计算机操作系统,因为操作系统正是建立在多个任务管理块、资源管理块构成的链表基础上,操作系统任务生成消亡调入调出效率受搜索排序算法效率制约.
而对于“硬”方向课程核心内容的组织讲述,同样围绕“存储程序原理”这一主线开展.对于计算机组成原理这一课程,围绕程序存储与程序运行需求,阐述存储器、集成运算器与控制器的处理器（CPU）、输入输出设备以及时钟（晶振）等作为计算机基本构成的必要性与工作原理.进而针对“存储位”“存取控制”与输入/输出,阐述数字电路中“锁存器与触发器”“时序逻辑电路”等,以及模拟电路中“运算放大器”“RC振荡电路”等的必要性与基本概念.
3.兴趣培养教学.“软”与“硬”两方向核心课程知识点教学最后统一到兴趣培养教学内容上.结合动画、视频等多媒体教学工具,课堂教学引入了自主移动机器人、嵌入式系统等方面的内容.以Robocup足球机器人与日本本田公司的阿西莫（ASIMO）机器人为例,通过图片与视频演示,启发学生思考基于核心课程中要求的基本原理,以及程序设计、电路设计以及人工智能等基本方法,如何使得机器人能自主行走甚至奔跑、上下楼梯,能听会说,能相互间竞争与合作等.进一步,结合任课教师部分科研成果,演示基于单片机的电机运动控制系统、基于自动语音识别与图像跟踪的移动小车系统,使学生认识到学习本专业基础理论与基本方法的重要性,达到培养学习兴趣的目的.4.学习能力培养教育.教学过程中,注重启发式教学,鼓励学生透过现象看本质,由生动的图片视频演示回归到核心课程基础知识与基本技能的学习讨论中.鼓励学生勤于思考、勇于提出问题,了解为什么必须学习各核心课程以及各课程的要点内容,理解并掌握学习各核心课程要点的方法.在课堂教学中对能够主动提出问题、主动回答的学生,给予期末成绩加分奖励.注重学生思维能力与主动学习能力培养,要求学生通过Google学术搜索、中国知网、IEEE/IET、Springer以及ACM等中英文学术期刊数据库,对课堂布置的计算机理论热点与前沿技术关 键 词进行检索、归纳总结,提交文献综述报告,并作为期末成绩的一个重要组成部分进行考核.
三、教学效果
持续跟踪接受该计算机导论课程授课的近两届学生,发现学生对该课程及后续核心课程的课堂出勤率、期终考试成绩及格率与优秀良好率、以及报名参与各学科竞赛的学生比例均有明显提高,表明该课程授课方式对培养学生的学习兴趣,提高学习积极性与主动学习能力具有一定积极影响.
四、结语
作为计算机专业本科生的入门课程,计算机导论课程的地位与内容具有特殊要求.兼顾计算机基本操作技能教学,突出核心课程关键知识点讲授,并注重通过引入学科理论热点与前沿技术的演示教学,培养学生学习兴趣与主动学习能力,跟踪效果表明该教学内容组织与教学方法对学生具有一定的积极影响,同学们在后续每门核心课程的学习中,不仅具有较强的学习主观能动性,而且能够迅速把握该课程的要点.