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篇(1)

【關鍵詞】課程改革；計算思維；任務驅動

0 引言

1989年，ACM攻關組提交了著名的“計算作為一門學科”報告，報告認為，“計算機導論”課程要培養(yǎng)學生面向科學的思維能力，是學生領會學科的力量，以及從事本學科工作的價值所在[1]。2001年，CC2001將計算機學科劃分為計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息工程、信息技術五個分支[2]。2005年，CC2005進一步指出，該課程的關鍵是課程的結構設計問題，ACM和IEEE-CS分別為這五個分支學科設計了相對獨立的課程體系，要求“計算機導論”課程應該以面向計算學科的思維能力，即計算思維能力的培養(yǎng)為核心，為學生的大學課程打好基礎[3]。2002年中國計算機學會教育委員會和全國高等學校計算機教育研究會推出了《中國計算機科學與技術學科教程2002》（China Computing Curricula 2002，簡稱CCC2002），闡明了計算機科學與技術學科的教育思想，對學科的定義、學科方法論、學科知識體系和內容、教學計劃制定以及課程組織方法、畢業(yè)生應具備的能力等方面做了系統全面設計，并將計算機科學與技術學科的知識體系結構組織成知識領域、知識單元和知識點三個層次，其中知識領域是知識體系結構的最高層次，共14個領域，下設132個知識單元[4]。

目前，我國國內的學科分支及課程體系一直沿用CC2005和CCC2002，“計算機導論”設計5個知識領域，涵蓋12個核心知識單元，分別是信息技術史、程序設計語言概論、軟件工具和環(huán)境、語言翻譯簡介、人機交互基礎、軟件演化、通信與網絡、信息技術的社會環(huán)境、職業(yè)責任和道德責任、基于計算機的系統的風險和責任、知識產權、隱私權和公民自由。

“計算機導論”是一門計算機專業(yè)的引導性課程，開設在學生第一學年的第一個學期。本課程教學目標是：通過本課程學習，要求學生了解計算機科學的基本概念、計算機系統的組成、數據表示方法學和數據加工表示方法等，最終對本專業(yè)各個學科的核心內容、各個學科的關聯有全面、概要的認識，為后續(xù)的專業(yè)學習奠定入門的基礎。同時，“計算機導論”該課程也是一次對學生具體而詳盡的專業(yè)思想教育，對學生的專業(yè)學習具有啟蒙作用。因此，依托學科課程體系，對《計算機導論》課程進行改革，優(yōu)化課程內容、打造精英團隊、改進教學方法，培養(yǎng)學生計算思維和實踐能力非常重要。

1 課程教學存在的問題

從計算機學科體系發(fā)展背景、計算機導論課程大綱設計、計算機專業(yè)的計算機導論實際教學效果等方面分析，計算機導論課程建設主要存在以下問題。

1.1 課程意義認識不足

隨著中學階段信息技術課程的普及，學生對網絡資源獲取日益增多的社會環(huán)境下，一些學生和教師對“計算機導論”課程的地位認識不足。學生將“計算機導論”課程與“計算機應用基礎”課程混為一談，在教學管理過程中，學生對大量的專業(yè)名詞感覺枯燥，理解困難，學生的學習積極性不高，處于被動接受狀態(tài)，缺乏自主學習和創(chuàng)新意識。學生學完后感覺不到這門課程的意義，沒有起到為后續(xù)課程打基礎的作用。

1.2 教師對計算機導論課程內容理解不夠，教學內容簡單化

“計算機導論”課程信息量大，教師很難做到每個章節(jié)分配合理，重難點掌握恰當，沒有潛移默化的培養(yǎng)學生的學習思維，不能很好地幫助學生系統的認識計算機學科體系結構。教師在面臨繁多的學科體系要求下，很難貫徹執(zhí)行計算機學科體系的核心思想，在教學內容上只是對核心內容進行簡化和壓縮，生搬硬套教學大綱，完成基本的教學要求。

1.3 教學方式陳舊

在信息化高速發(fā)展的環(huán)境下，學生習慣了依賴網絡、依賴手機電腦，這時，教師還采用傳統的教學方法，只是簡單的將黑板的“人灌”簡單的改成了PPT的“電灌”，學生還是被動地接受，課堂氣氛沉悶，學生沒有激情，教學效果不理想。

2 課程改革的思路

2.1 依托學科課程體系，以培養(yǎng)學生計算思維為向導構建課程的教學大綱

計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。基于計算思維的教學，是指通過建立一種合適的體系，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，激勵、引導和幫助學生主動發(fā)現問題、分析問題和解決問題。在課程教學是以教師為主導、學生為主體的“探究”過程，在教學過程中運用計算思維的方法獲取知識、訓練技能、培養(yǎng)能力、發(fā)展個性[5]。

2006年3月，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機權威期刊Communications of the ACM雜志上給出，并定義的計算思維（Computational Thinking）。周教授認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。2008年6月，ACM在網上公布的對CS2001（CC2001）進行中期審查的報告（CS2001 Interim Review）（草案），開始將美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授倡導的“計算思維”與“計算機導論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計算思維的本質。根據ACM和IEEE-CS的要求，“計算機導論”課程應該以面向計算學科的思維能力，即計算思維能力的培養(yǎng)為核心，為學生將來的大學課程打好基礎[6]。

“計算機導論”在課程大綱設計中，依托學科課程體系，以培養(yǎng)學生計算思維為向導，力求以嚴密的方式將學生引入計算學科各個富有挑戰(zhàn)性的領域之中，為學生正確認知計算學科提供方法，為學生今后深入學習計算機的課程做鋪墊。下面列出“計算機導論”課程教學大綱。如表1所示。

如表1所述，“計算機導論”課程的課程大綱中包含了學科的宏大視野和學科各分支領域具有的共性的核心概念、數學方法、系統科學方法、社會與問題，要求學生理解計算思維，認識學科形態(tài)，培養(yǎng)專業(yè)基礎素質。課程大綱體現了在不斷地提出問題、解決問題的過程中，加強學生運用計算思維進行問題求解能力的訓練以及邏輯思維能力的培養(yǎng)，結合專業(yè)特色，將計算思維應用到各個專業(yè)問題的解決方法中去。

2.2 教學內容模塊化，以培養(yǎng)學生實踐能力為目的改變教學表現形式

依據3.1中構建的課程大綱，將“計算機導論”的所有教學內容分模塊以不同的課堂形式表現。下面列出分模塊的“計算機導論”教學內容及教學表現形式。如表2所示。

2.3 打造可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新型的教學團隊

“計算機導論”需要解決的主要問題是讓學生了解學科發(fā)展歷史，學科最新發(fā)展方向，職業(yè)基本行為規(guī)范和學科所要學習的內容，因此需要教師能夠融會貫通的對“計算機導論”所設計的計算機學科知識進行系統的講解，并能夠跟蹤學科的科研動態(tài)，了解目前的重大科研成果，通過對前沿科學內容的講解，開拓學生的視野。因此，“計算機導論”教師團隊的教師必須教學經驗豐富，“計算機導論”中所涉及的知識映射的單門課程需要有循環(huán)教學2-3遍的教學經驗，能夠非常清楚后續(xù)各課程之間的銜接關系，準確地把握各類課程的引導性內容和重要性內容，在教學過程中潛移默化的培養(yǎng)學生的計算思維能力。

教學團隊由教學經驗豐富的教學型專業(yè)人員擔任課程負責人，以中、青年骨干教師為主體，形成由教授、副教授、講師、助教組成梯次合理的隊伍。教學團隊中有教學效果優(yōu)秀、教學經驗豐富的名師。

課程負責人熟悉各個教學環(huán)節(jié)教育改革趨勢，能夠協調和凝聚團隊成員的力量，實現優(yōu)勢互補，指導團隊成員在課程建設、教材建設、教學內容、教學方法和手段或實驗、實踐教學等方面的教育教學改革中取得成果。

“計算機導論”教師團隊的教師要求掌握各種課堂技巧，根據不同的章節(jié)內容特色，靈活運用各種教學方法，用通俗易懂的語言描述繁雜的專業(yè)內容，調動課堂氛圍，激發(fā)學生學習“計算機導論”的興趣，讓學生正確認識本門課程的重要性。

教學團隊成員要求具有創(chuàng)新性思維，在間教學過程中進行專業(yè)學術探討與論爭、教學方法交流、教學經驗溝通等，產生教學實踐改革的創(chuàng)新思考，并在教學實踐中逐漸實施，形成通過教學團隊成員的創(chuàng)新精神來促進課程發(fā)展和培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識教師的良性循環(huán)。

2.4 合理利用網絡資源，創(chuàng)造交互式課堂

根據上文所描述的模塊化的教學內容和教學形式，在課堂教學過程中，以學生為中心，采用理論、實踐（2：1）的形式組織課堂教學。理論課堂以講解基本理論知識為重點，幫助學生運用學科數學思想梳清整個學科脈絡，建立系統化的認知模型。實踐課堂以“任務驅動”的形式組織教學，以團隊小組的形式進行考核。課堂教學方式是：①教師引導組長運用關注點的計算思維指導組內的分工，將一個復雜的題目演變成一系列的子模塊；②各組員定期交流各自完成的情況，對于過程中遇到的問題；③教師引導學生運用計算思維的方法進行抽象、分析；④通過網絡等各種途徑進行自主檢索、探究、思考、討論；⑤最終形成問題的求解思路；⑥在學生完成任務后，教師引導學生進行知識的歸納和總結，并演示、講解和答辯相結合進行總結評價，加深學生對知識體系的理解。通過這種課堂組織方式，激發(fā)學生的求知欲，改變學生由被動學習為主動獲取知識，提高學生的學習主動性。

隨著互聯網的普及和學生對計算機技術的應用，學生可以通過互聯網去使用優(yōu)質的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化。老師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識。1/3的時間課程教學中，除去需要用實驗驗證計算機學科中的一些核心概念和學科形態(tài)外，如：計算機的體系結構在最新的計算機產品中的應用問題，第三次數學危機，職業(yè)道德，計算機未來的形態(tài)等問題均可以采用“任務驅動”的形式授課。學生需要課前根據老師布置的范圍了解和學習相關的知識，形成小組總結性文字，老師需要根據學生的實際水平和課前學習效果組織課堂討論，引導學生計算思維的方式構建學科脈絡，拓展學科視野。

理論教學與任務驅動實踐教學有機結合，充分調動了學生的學習積極性，促進了學對知識的理解，訓練了學生的計算思維，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造力。

3 小結

論文通過對“計算機導論”課程的課程大綱梳理、教學團隊建設、教學方法改革，在當前“計算機導論”教學中注入了新的思路，體現了以培養(yǎng)學生實踐能力的教育思想。

【參考文獻】

[1]Denning P J， et al. Computing as a discipline. Communications of the ACM， 1989，32（1）[J].

[2]ACM/IEEE Curriculum 2001 Task Force. Computing Curricula 2001， Computer Science. IEEE Computer Society Press and ACM Press，2001[J].

[3]The Join Task Force. Computing Curricula 2005. The Overview Report. A cooperative project of ACM， AIS， and IEEE-CS. Sept 2005[J].

[4]中國計算機科學與技術學科教程2002 研究組.中國計算機科學與技術學科教程[M].北京：清華大學出版社，2012.

篇(2)

關鍵詞：人才培養(yǎng)模式；計算機人才；應用型

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 20-0118-03

1前言

大連民族學院是國家民委直屬的六所高校之一，也是東北地區(qū)和東部沿海城市唯一一所以工科為主的民族院校。學校面向全國絕大多數省份招收少數民族學生，少數民族學生比例達到65%以上。學校的人才培養(yǎng)目標定位是：培養(yǎng)綜合素質高，具有創(chuàng)新精神和較強實踐能力的應用型人才。但是，學生的入學成績從200~600多分不等，生源質量參差不起，特別是有些來自邊疆民族地區(qū)的學生，語言基礎和文化基礎都非常薄弱。因此，如何將這些學生培養(yǎng)好，不僅關系到他們的就業(yè)問題，而且會影響少數民族和民族地區(qū)的健康發(fā)展。所以，構建適合民族院校的人才培養(yǎng)模式以及與之匹配的教學內容和課程體系將具有非常重要的意義。

當前，高等教育在大眾化發(fā)展的初期，各高校都在謀求功能與規(guī)模的擴張，在一定程度上不可避免地出現學科專業(yè)趨于雷同的現象，這一點在計算機專業(yè)上體現得尤其突出。截止到2005年，全國有771個計算機科學與技術本科專業(yè)點，在校生超過了44萬多。同其它專業(yè)相比，這兩個數字都是全國第一。但是，我們看到：每年都有大量的計算機專業(yè)畢業(yè)生面臨就業(yè)的困難，而另一方面，人才需求量極大的IT產業(yè)找不到足夠的合格人才。以大連為例，十一五期間計算機人才的需求總量達到十四萬，但截止到2007年1月，全市計算機人才總量只有四萬人。但是，大量計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)問題與IT企業(yè)找不到足夠的計算機人才之間的矛盾依然比較突出。很顯然，主要原因是我們培養(yǎng)的畢業(yè)生就業(yè)能力不強。具體地講，就是畢業(yè)生的動手實踐能力差，缺少創(chuàng)新精神，不能較好地勝任用人單位的工作。

2大連民族學院計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式的發(fā)展過程

大連民族學院計算機專業(yè)已經走過了十多年的歷程，在我國民族院校具有一定的代表性。該專業(yè)的人才培養(yǎng)模式大體經歷了三個階段：

第一階段：模仿其他院校教學計劃的培養(yǎng)階段(1995年-2002年)

1995年開始，我校招收計算機專業(yè)本科生。該時期主要是照搬或模仿其他重點院校的培養(yǎng)模式、教學計劃，甚至很多課程幾乎是其他院校計算機專業(yè)的翻版。雖然，本科教學培養(yǎng)方案每年都做了一些調整，但是沒有什么實質性的變化，改革的重心僅僅停留在教學方法的改進和對課時的增減上，甚至存在因人設課的現象。

但是，這個時期計算機學科已經發(fā)生了很大的變化，社會需求和生源也發(fā)生了很大的變化。一方面，隨著IEEE-CS/ACM推出的CC2001，計算機學科逐漸演變?yōu)榉较蛎鞔_的計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息技術和信息系統等專業(yè)，這種變化對當前的教學內容和課程體系的改革產生了很大的的影響；另一方面，盡管國家需要大量的計算機人才，但是不少用人單位認為計算機專業(yè)畢業(yè)生的綜合素質不理想，因此，計算機專業(yè)的畢業(yè)生也開始出現就業(yè)困難。

第二階段：調整階段(2003年-2004年)

2003年開始，我校開始實施學分制改革，計算機學科專業(yè)又增加了軟件工程和網絡工程，招生規(guī)模逐年擴大，每個專業(yè)招生已經達到了120人左右。

我們根據計算機學科的變化和發(fā)展，結合近幾年我院計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況調查以及用人單位的反饋意見，對教學內容和課程體系進行了調整。經過調整，那些脫離實際、偏離培養(yǎng)目標的課程大部分被取消，恢復和增開了一些新課程，教學內容和課程體系逐漸趨于務實、合理、可行。

2004年，我們申請了教改項目“計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)方案及教學內容體系改革的研究與實踐”，該項目被批準為大連民族學院教育教學改革重點項目。通過項目組一年多的努力，重新修訂了計算機科學與技術、軟件工程和網絡工程三個專業(yè)的本科培養(yǎng)方案。該方案得到了大連理工大學、大連海事大學、大連工業(yè)大學以及民族院校的計算機專家的好評。

第三階段：全面落實新的人才培養(yǎng)方案階段(2005年開始)

2005年開始，我院進入了全面落實新的人才培養(yǎng)方案階段。計算機專業(yè)2005年獲得國家民委所屬院校畢業(yè)設計(論文)質量評比第一；2006年獲得國家民委所屬院校專業(yè)建設質量評比第一；2007年順利通過教育部評估專家組的本科教學工作水平評估。

3大連民族學院計算機專業(yè)新的人才培養(yǎng)模式

大連民族學院計算機專業(yè)新的人才培養(yǎng)模式主要體現在二個方面：第一，明確了培養(yǎng)什么樣的人才(即人才培養(yǎng)規(guī)格問題)；第二，調整和優(yōu)化了人才培養(yǎng)方案。

第一，明確了面向應用的計算機人才培養(yǎng)規(guī)格。為了提出適合我院的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格，我們連續(xù)三年進行了大連地區(qū)計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況調查，并結合企業(yè)的反饋意見，提出了大連民族學院計算機專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格，即“加強基礎教育、拓寬專業(yè)面向、重視實踐教學、強化素質教育”。

1) 加強基礎教育。實踐表明：對于我們的學生，在大學四年期間，如果兼顧“厚基礎”和“強應用”，在實際操作中是不可行的。我們需要根據學生的實際情況和畢業(yè)生的就業(yè)需求，適度地控制公共基礎課程和學科基礎課程，不要過分地強調自身的系統性和完整性，而是有選擇地構建基礎課程體系。何況，計算機人才的職業(yè)成長潛力更多地取決于自身的學習能力，而不是基礎知識的寬厚。對于應用型計算機人才，編程能力是他們從事計算機應用的核心基礎。因此，加強基礎教育就是要加強編程能力的培養(yǎng)，為選擇不同的專業(yè)方向打下堅實的基礎。

2) 拓寬專業(yè)面向。從學科發(fā)展來看，計算機學科已經演變?yōu)橛嬎銠C科學、計算機工程、軟件工程、信息技術和信息系統等多個專業(yè)方向；從IT行業(yè)發(fā)展來看，一方面是分工越來越細，出現高度專業(yè)化。如：網絡游戲、軟件測試等；另一方面是技術復合越來越高，出現高度綜合化趨勢。如：嵌入式系統、電子商務等。因此，結合本地IT行業(yè)發(fā)展的實際需要，適度地拓寬專業(yè)面向，將有利于拓寬就業(yè)渠道。

3) 重視實踐教學。對于應用型計算機人才，“應用”是核心。因此，所有的教學環(huán)節(jié)要高度重視實踐教學，樹立“學以致用，用中求新”的教育理念，構建理論與實踐協調、課內與課外并重、有利于培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的實踐教學體系。

4) 強化素質教育。傳統的高等教育主要是專業(yè)知識的傳授，培養(yǎng)的是專門人才，而現代企業(yè)不僅需要專業(yè)知識，而且需要良好的職業(yè)素質。因此，在學校期間，職業(yè)素質的培養(yǎng)也是非常重要的。強化素質教育就是要加強學生的職業(yè)道德、團隊精神、溝通能力以及社會適應能力的培養(yǎng)。

第二，調整和優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，構建了“三個階段、四位一體”的漸進式計算機專業(yè)人才培養(yǎng)體系(如圖1所示)。我們將大學四年分為三個階段，即：公共基礎和學科基礎教育階段(前期2年)、專業(yè)技能教育階段(中期1年)和綜合實踐教育階段(后期1年)。所謂“三個階段”就是計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的三個階段：以編程能力為核心的基礎教育階段；以專業(yè)技能為核心的專業(yè)教育階段；以就業(yè)能力為核心的綜合實踐階段。所謂“四位一體”就是大學教育的每個階段形成理論課、實踐課、創(chuàng)新教育課、文化素質課“四位一體”的課程體系。“三階段、四位一體”形成了“前期強化基礎、中期融合專業(yè)、后期綜合實踐”的漸進式計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式。

1) 前期基礎教育階段。該階段主要是突出編程能力的培養(yǎng)。根據“學科基礎課程的深度要有一定的控制，基礎知識應更強調應用”的原則，結合我院的實際情況和本地區(qū)人才需求狀況，整合計算機學科基礎課程，優(yōu)化教學內容，形成了計算機學科基礎大類平臺。該平臺主要包括：程序設計基礎(整合了原來的計算機導論、高級語言程序設計)、面向對象方法、離散數學、數據結構與算法、計算機組成與結構(整合了原來的數字邏輯、匯編語言、計算機組成原理、計算機體系結構)、操作系統、數據庫原理以及學科基礎選修課程等。此外，學科基礎實踐環(huán)節(jié)除了課內實驗以外，還有程序設計基礎實訓、數據結構與算法課程設計、數據庫與信息管理課程設計等集中性實踐教學環(huán)節(jié)。實踐教學比例超過40%。

2) 專業(yè)教育階段。該階段以專業(yè)技能培養(yǎng)為目標，充分利用我校地處大連的地域優(yōu)勢，設置具有地方特色的專業(yè)課程群。根據“強化基礎、拓寬口徑”的原則，設置了專業(yè)基礎課程模塊、專業(yè)方向課程模塊和專業(yè)選修課程模塊，突出了專業(yè)技能的培養(yǎng)。此外，我們?yōu)榱耸巩厴I(yè)生能夠適應大連對日軟件外包的需要，專門開設了日語課程。

3) 綜合實踐階段。該階段以就業(yè)能力培養(yǎng)為目標，依托企業(yè)定制培訓、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等教學環(huán)節(jié)，并通過社會調查、本科生科研、學科競賽、課外科技創(chuàng)新活動等方式，進行綜合實踐訓練，強化學生適應社會和獨立工作的能力，盡量實現高校教育與企業(yè)需求的平滑過渡。

4) 課內實踐。注重理論與實踐的融合，主要包括理論課程的課內實驗、獨立設置的課程實驗、集中性實踐教學環(huán)節(jié)(包括課程設計、實習實訓等)以及創(chuàng)新教育模塊。

5) 課外實踐。以有利于學生自覺獲取知識、提高創(chuàng)新精神、增強實踐能力，促進學生全面發(fā)展為目標，開展思想道德教育、學習能力培養(yǎng)、身心健康教育、就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導、科技創(chuàng)新教育和文化素質教育等課外系列活動。

6) 創(chuàng)新教育體系。把創(chuàng)新教育融如入人才培養(yǎng)的全過程，以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為目標，形成了科研與基礎課程融合、科研與專業(yè)課程融合、以及科研與課外實踐活動融合的創(chuàng)新教育體系。其中，科研與基礎課程融合就是給基礎課程配上相應的創(chuàng)新模塊課程和相應的競賽，如電子設計大賽、程序設計大賽、數學建模大賽等；科研與專業(yè)課程融合就是在專業(yè)訓練、課程設計等環(huán)節(jié)加大實際課題或模擬實際課題；而科研與課外實踐活動融合主要體現在大學生“太陽鳥”科研項目、科研助手、科技競賽、課外科技創(chuàng)新以及社會實踐等活動之中。

7) 素質教育體系。把素質教育融入人才培養(yǎng)的全過程，以培養(yǎng)高素質的應用型計算機人才為目標，形成了德育素質教育、身心素質教育、文化和科技素質教育的素質教育體系。

4結束語

2005年開始，我們全面實施了新的人才培養(yǎng)方案，并且對03、04級的教學計劃也進行了適當的調整。經過兩年多的實踐，已經顯示出了明顯的效果。

我專業(yè)本科畢業(yè)生初次就業(yè)率近三年來分別達到96.3%、100%、95.2%，就業(yè)率位于全國民族高校和遼寧高校前列。此外，我專業(yè)學生獲得國際數學建模大賽一等獎1次，全國數學建模比賽二等獎13次，遼寧省數學建模比賽一等獎10次，遼寧省挑戰(zhàn)杯二等獎2次，實用新型專利證書1個。還有，我專業(yè)學生的計算機仿真機器人代表隊進入全國前8強，并被邀請參加2007“世界杯”足球機器人大賽。

但是，我們雖然在新的人才培養(yǎng)模式方面進行了幾年的探索，現在還僅僅是開始，在新的人才培養(yǎng)模式落實過程中還會遇到新情況和新問題，如校企合作、師資隊伍建設、教學內容優(yōu)化等，我們將以與時俱進的精神，不斷進行教育教學改革，不斷探索在沿海開放地區(qū)發(fā)展民族高等教育和培養(yǎng)少數民族高素質應用型計算機人才的新路。

參考文獻：

[1] 中國計算機科學與技術學科教程2002[M]. 北京：清華大學出版社，2002.

篇(3)

[關鍵詞]卓越工程師；微機原理；教學改革；教學方法

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0094-03

“卓越計算機科學與技術工程師”（以下簡稱為“卓越計科工程師”）專業(yè)是西南科技大學省級“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)之一，旨在培養(yǎng)具有系統的理論、工程技術基礎、良好的職業(yè)素養(yǎng)以及科技創(chuàng)新精神的工程師人才。培養(yǎng)模式采用“3+1”培養(yǎng)模式（三年在學校進行學習，最后一年在企業(yè)進行聯合培養(yǎng)），著重培養(yǎng)學生的個性發(fā)展以及實踐和創(chuàng)新意識，更深層次的挖掘學生才能，使學生能夠全面均衡的發(fā)展，培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的工程師。“微機原理”課程是計算機科學與技術專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，主要介紹微型計算機的基本概念、基本工作原理及接口技術。通過本課程的學習，使學生能夠從應用的角度出發(fā)，在理論和實踐上掌握微型計算機的基本組成、工作原理及常用接口技術；初步掌握匯編語言程序設計的基本方法和上機調試過程；建立微機整體概念，具備利用微機進行硬、軟件開發(fā)的初步能力。[1]

一、微機原理課程教學中存在的問題

經過多年的微機原理課程教學，筆者發(fā)現大多數學生對“微機原理”課程的學習積極性差，教學效果不好，學生反映課程內容比較抽象難以理解，學起來枯燥缺乏興趣，實驗形式單一、方法單調，因而對課程的學習興趣大大降低。[2] [3]其存在的問題主要有以下幾點。

（一）學習主動性、積極性低

首先，“微機原理”課程教學內容綜合了微型計算機軟、硬件的理論知識，要求學生既要掌握扎實的計算機硬件理論知識，又要有良好的面向機器語言進行程序設計的能力。這對于大多數沒有實踐經驗，特別是基礎又不扎實的學生而言，就會覺得這門課程內容很抽象、難懂，因而導致學習興趣下降，學習主動性、積極性低。其次，課程內容多，知識點比較散亂，班級容量大（大班教學），教學主要以“老師講”為主，學生參與互動、討論少。

（二）實驗教學設計不合理

課程以理論教學為主，實驗教學安排內容比較少，并且在實驗教學環(huán)節(jié)上主要安排驗證性實驗。這使得學生不用自己設計實驗控制電路和控制程度，阻礙了學生發(fā)散思維。同時，學生對于實驗只是走過場，不用自己動腦，時間長了就會使學生產生惰性。因此，實驗教學起不到融合、驗證和鞏固理論知識的目的。

（三）考核方式不合理

該課程的考核包括理論和實驗兩部分，理論成績由平時成績、期末考試成績按不同比例構成。期末考試成績占總成績的70%，實驗成績占總成績的20%，平時成績只占總成績的 10%。因此導致教學過程管理薄弱，對教學過程考核檢查不足，學生只重視期末考試成績，其結果是對以后課程的學習和企業(yè)實訓起不到鋪墊作用。

二、教學改革方案

科學合理的課程教學設計、教學內容、教學方法和考試方式對于“卓越計科工程師”專業(yè)的學生掌握微機原理具有十分重要的意義。面向“卓越計科工程師”專業(yè)的“微機原理”課程的教學方案應著眼于四個課堂的有機結合，落腳點為課堂教學、實驗教學、課外科技創(chuàng)新實踐與企業(yè)實訓，注重培養(yǎng)學生的個性化發(fā)展和自主學習。同時，以培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的工程師為目標，以學生實踐和創(chuàng)新意識為主線構建課程的教學內容，以“應用”為主導選擇課程的教學方法。

（一）以學生實踐和創(chuàng)新意識為主線構建課程的教學內容

第一次課進行學前動員，不立刻講授課程的內容，而是對課程作整體性、概括性的介紹，使學生明白課程的重要性及特點，讓學生明白學習本課程對于熟悉和掌握現代計算機的基本概念和技術以及學習后續(xù)相關課程均具有重要意義。這樣做能有的放矢，激發(fā)學生學習的動力。第一次課后，學生就會以主動和比較輕松的心態(tài)來學習后續(xù)章節(jié)的內容。

“微機原理”的基本理論與核心接口技術是課程重點講授的內容，同時適當引入現代高性能和多核微處理器的先進技術及典型結構。現實中存在多種類型的微型計算機，但不論是哪種微機，都包含微處理器、存儲器、并行/串行接口、定時器/計數器電路、A / D與D / A轉換電路等幾大模塊，其對應的章節(jié)包括計算機的基本組成及工作過程、微處理器結構、指令系統、匯編語言程序設計、存儲器、輸入與輸出、可編程I / O接口電路、A / D與D / A轉換電路、總線及常見總線標準和高性能微處理器的先進技術及典型結構等。對于這些章節(jié)，重點講授計算機的基本組成及工作過程、微處理器結構、存儲器、接口技術。在學習各個知識點時，既要強調其是“基本理論”，又要要求進行“實踐”。“卓越計科工程師”專業(yè)在進校的第三學期開設“數字電路和模擬電路”課程，學生對微型計算機硬件電路組成已有初步了解。在講授“微機原理”的過程中，結合“數字電路和模擬電路”來講解，能使學生對微機原理有一個感性認識，也加深對微型計算機組成原理的理解。如硬布線控制器原理，主要由環(huán)形脈沖發(fā)生器、指令譯碼器和微命令編碼器組成，學生很難理解它的實質。這時就可以將硬布線控制器中的電路原理直觀地展現給學生，方便學生理解記憶。在講授微機基本原理和接口技術的同時，適當引入一些目前應用的新理論和新技術，讓學生了解微型計算機的發(fā)展最新趨勢，進一步激發(fā)學生的學習動力。如講存儲器時，可加入虛擬存儲技術和云存儲等新技術。

（二）以培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的工程師為目標加強實踐教學

從教學課時和教學內容上加強實踐教學。“微機原理”除了一些基本原理外，主要介紹各種接口技術，而這些接口技術在理論課中只抽象地介紹接口的工作原理，因而必須通過實踐，讓學生來設計接口電路，編寫接口程序，少講多實踐，以此加深對微機接口技術的理解。具體的實驗項目有微機仿真開發(fā)系統應用、模數與數模轉換、鍵盤顯示器接口、微機串行口通信、PCI設備操作、可編程并行接口、可編程定時 / 計數器與中斷控制和基于微機的串行口通信8個單元實驗，以及1個基于微機或單片機系統的自選題目的綜合實驗。實驗項目多，需增加教學的學時。

微機原理實踐教學平臺可以有多種，包括固定結構的實驗箱、軟件仿真實驗、基于FPGA的在線實驗和基于E-Lab的硬仿真軟件。[4]其中基于FPGA的在線實驗和E-Lab的硬仿真軟件實踐教學模式充分利用現代信息技術，同時也保留了傳統固定結構的實驗箱模式的優(yōu)點，可為實驗教學提供實踐平臺，為“卓越計科工程師”專業(yè)學生設計多層次的實驗項目。第一層次的實驗主要為基礎單元實驗，主要包括：①數模和模數轉換接口實驗，實驗目的是深化數模和模數轉換電路的基本原理和接口方法、模數和數模轉換芯片（ADC0809、DAC0832）的工作性能，掌握模數和數模轉換的編程方法；②鍵盤顯示器接口實驗，實驗目的是掌握鍵盤顯示接口芯片8279與單片機的硬件連接方法、8279的編程方法，以及單片機內部定時器的使用方法；③微機串行口通信實驗，實驗目的是深化異步串行通訊的基本原理，掌握用微機串行口設計實現異步串行通信的方法，掌握串行接口芯片8251的工作原理和使用方法；④PCI設備操作實驗，實驗目的是了解PCI設備的工作原理和自動配置過程，掌握PCI BIOS的使用方法，熟悉自行開發(fā)的PCI實驗接口卡的使用，為后續(xù)實驗打下基礎；⑤可編程并行接口實驗，實驗目的是深化并行接口的基本原理和實現方法，掌握并行接口芯片8255工作原理和使用方法；⑥可編程定時 / 計數器與中斷控制實驗，實驗目的是深化PC機中斷系統的基本原理，學會編寫中斷服務程序，掌握定時 / 計數器芯片8253的基本工作原理和使用方法。第二層次的實驗是系統綜合實驗，通過學生自己動手，建立微機系統整體概念，訓練系統綜合設計能力和創(chuàng)新能力，如基于實驗平臺，自行完成實驗項目（參考項目名稱：電子琴、步進電機控制、溫度控制系統、數字錄音機、電子游戲等）。第三層次的實驗是基于微型計算機的嵌入式系統設計實驗。上面的前兩個層次的實驗面向所有學生，最后一個層次的實驗主要針對創(chuàng)新和實踐能力較強的學生設置。

（三）以“應用”為主導選擇課程的教學方法

1.角色變換與混合式教學方法相結合。首先，教師要完成從“以教師為中心”的傳統教學觀念轉變到“以學生為中心”的新觀念。其次，教師要完成角色的變換，從以講臺為主的角色轉變?yōu)橹笇橹鞯慕巧處熢谡n程教學過程中主要發(fā)揮討論、評價、導論的作用，對學生的學習進行指導、互動和示范，當好學生的課程學習服務員。再次，最重要的是要變革課堂教學方式，利用基于MOOC開放課程資源和翻轉式 / 混合式教學模式提高課程教學效果。基于MOOC開放課程資源和翻轉式 / 混合式教學模式的核心是讓學生成為學習的主人，學生除了課堂時間外，還可以利用個性化時間和碎片時間進行課程學習。同時，學生自學、相互學習、師生互動、學生與學生互動及教師指導成為重要的學習方法。[5] [6]

2.學生以小組形式進行學習。“卓越計科工程師”專業(yè)培養(yǎng)具有扎實的計算機科學與技術理論基礎，系統熟練地掌握計算機科學與技術學科專門知識及基本技能，并具備團隊協作和有效交流能力、優(yōu)秀的科學文化素質及創(chuàng)新實踐能力，能從事軟硬件工程技術研制、設計、開發(fā)、管理、服務等工作的應用型、復合型的高級技術人才。由于軟硬件開發(fā)和管理是一項復雜性系統工作，這就要求開發(fā)和管理人員具備很強的創(chuàng)新實踐能力、團隊合作能力、自學能力以及組織協調能力。學生以學習小組形式進行學習可以很好訓練學生的這些能力。把班級學生按照性別比例、性格特長、宿舍、成績、團結協作能力等均衡合理劃分各學習小組（3到5人為一組較為合適）。在課堂上，主要以小組為單位進行討論、提問，同樣在實驗及課后作業(yè)或基于MOOC開放課程資源學習等上也還是主要以小組為單位，在課程結束后以小組為單位進行課程考核。為了能讓小組的每一個成員有機會得到能力的鍛煉，在進行提問、討論、實驗等教學過程中小組成員必須輪換闡述本小組學習成果及觀點。這樣的學習方法會使那些學差生在小組其他學生的幫助下變得主動學習。

（四）以考核學生創(chuàng)新能力為原則突出項目實踐成績

現有的考核方式（期末考試成績占總成績的70%，實驗成績占總成績的20%，平時成績只占總成績的10%）忽視了課程教學過程的重要性，只重視課程基本理論教學，輕視教學實踐，重視知識概念的記憶，輕視創(chuàng)新實踐能力。因此對于“卓越計科工程師”專業(yè)學生的培養(yǎng)來說，應建立以學生創(chuàng)新實踐能力為導向，以注重學生能力考核為主的考核方案，切實培養(yǎng)學生的團隊協作、有效交流、創(chuàng)新、實踐等能力。可將考核成績中平時成績占總評比例的10%增加至30%，其中平時成績主要由課堂參與小組討論、回答問題、參與課堂互動、課堂作業(yè)、出勤、階段性大作業(yè)情況等共同構成，降低期末考試比例，并且在期末試卷中增加主觀題的考查內容。同時，在實踐考核中，不能僅僅以實驗結果來判斷學生實踐成績，而是應該注重考核學生分析問題、解決問題的能力，突出項目實踐成績。

（五）鍛煉學生社會適應性能力和培養(yǎng)自學能力

科學技術的發(fā)展日新月異，競爭日益激烈，人們要跟上不斷發(fā)展變化的社會，就需要自學。就“微機原理”課程的學習內容和學習要求來說，相對中學課程內容的學習比較靈活，發(fā)揮的空間大。因此，課程教學過程中應鼓勵學生自學與課程相關和感興趣的知識，這對于提高學生科學素質和專業(yè)技術能力是非常有幫助的。首先，教師在專業(yè)課程的教學中讓學生意識到自學的關鍵性。其次，結合MOOC開放課程資源，讓學生自主學習本課程或相關課程知識點，布置適量課后作業(yè)或課后論文，讓學生自主完成。最后，教師要檢查學生課程的自學情況。檢查形式可多樣，如組織討論、QQ群互動或開報告會等，鼓勵學生闡述通過自學所得，以此進一步激發(fā)學生的自學熱情。

在“微機原理”課程中，從教學計劃的制訂，到使用靈活的教學方法，科學合理地進行教學改革實踐，不僅能夠提高學生學習這門課的興趣和熱情，而且對學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個有益的嘗試。同時，也培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，更深層次的挖掘學生才能，使學生能夠全面均衡的發(fā)展。隨著信息技術的發(fā)展，“微機原理”課程教學改革的探索還在繼續(xù)。只有尋求更科學合理的教學改革方案，才能夠有效的提高教學質量，以達到“卓越計科工程師”人才培養(yǎng)的目的。

[ 注 釋 ]

[1] 侯利娟.《微機原理與接口技術》課程教學方法改革初探[J].教育教學研究，2011（12）：120-121.

[2] 李秋潔.“微機原理及接口技術”課程教學探討[J].教育教學論壇，2015（4）：127-128.

[3] 韓松.“微機原理與接口技術”教學改革與探討[J].中國電力教育，2012（10）：36-38.

[4] 周麗濤，劉越，彭立宏.探索MOOC在計算機實踐教學中的應用[J].計算機工程與科學，2014（4）：118-122.