發布時間：2023-03-01 16:26:55
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關鍵詞：數學地質，數值分析，C語言程序設計，教學方法
數學地質解決地質問題的一般步驟或途徑如下：第一，進行地質分析，定義地質問題和地質變量，建立正確的地質模型；第二，根據地質模型選擇或研究適當的數學模型；第三，運用數值分析理論對數學模型進行求解；第四，運用C語言設計計算機程序，并上機試算；第五，對計算機輸出成果進行地質成因解釋，對所研究的地質問題作出定量的預測、評價和解答。為了很好地解決地質問題，需要同時學好《數學地質》、《數值分析》和《C語言程序設計》三門課程。本文將對《數學地質》、《數值分析》和《C語言程序設計》三門課程的教學內容和方法進行研究，并介紹瓦斯危險性預測數學地質軟件的開發。
1數學地質的教學內容及方法
數學地質（mathematicalgeology）是六十年代以來迅速形成的一門邊緣學科。它是地質學與數學及電于計算機相結合的產物，目的是從量的方面研究和解決地質科學問題。它的出現反映地質學從定性的描述階段向著定量研究發展的新趨勢，為地質學開辟了新的發展途徑。數學地質方法的應用范圍是極其廣泛的，幾乎滲透到地質學的各個領域。
1.1 數學地質的教學內容
數學地質的研究對象包括地質作用、地質產物和地質工作方法。通過建立數學模型查明地質運動的數量規律性。這種數量規律性具體表現為地質體的數學特征、地質現象的統計規律以及地質勘探工作中存在的概率法則。其內容可概括為以下3個方面：①查明地質體數學特征，建立地質產物的數學模型。例如礦體數學特征是指礦體厚度、品位等標志變化的數量規律性。按其屬性可劃分為礦體幾何特征、空間特征、統計特征和結構特征等4類。比如，盡管礦產有多種多樣,但礦石有用組分品位的統計分布卻服從正態分布、對數正態分布等有限的幾種分布律。從它們的分布特征可以分析判斷其成因特點，而且各類數學特征還具有不同的勘探效應。②研究地質作用中的各種因素及其相互關系，建立地質過程的數學模型。如盆地沉積過程的數學模型，地層剖面的計算機模擬，巖漿結晶過程的馬爾柯夫鏈分析等。③研究適合地質任務和地質數據特點的數學分析方法，建立地質工作方法的數學模型。論文寫作，C語言程序設計。例如，對于地質分類問題，可根據研究對象的多種定量指標，建立聚類分析或判別分析的數學模型，對所研究的地質對象進行分類或判別。又如針對大量的描述性的地質資料，通常可將其轉化為0～1變量，建立各種二態變量的多元分析模型(邏輯信息模型、特征分析模型、數量化理論模型等)，以解決地質成因分析和成礦遠景預測等各類地質問題。論文寫作，C語言程序設計。
1.2 數學地質的教學方法
數學地質的教學方法可概括為：①數學模型法。應用最廣泛的是各種多元統計模型。例如用于地質成因研究的因子分析、對應分析、非線性映射分析、典型相關分析；用于研究地質空間變化趨勢的趨勢面分析和時間序列分析方法等。②概率法則和定量準則。由于地質對象是在廣闊的空間、漫長的時間和復雜的介質環境中形成發展和演變的，因此地質現象在很大程度上受概率法則支配，且具有特定的數量規律性，這就要求數學地質研究必須遵循和自覺運用概率法則和定量準則。同時，地質觀測結果不可避免地帶有抽樣代表性誤差，因此對各種觀測結果或研究結論都要做出可靠概率的估計和精度評價。以礦產定量預測為例，不僅要求確定成礦遠景區的空間位置，而且應給出可能發現礦床的個數及規模，發現礦床的概率，查明找礦統計標志的信息量、找礦概率及有利成礦的數值區間等。
數學地質的主要研究手段是電子計算機技術，其中包括：①地質過程的計算機模擬，該項技術可以彌補物理模型法和實驗地質學法的不足;②建立地質數據庫和地質專家系統,以便充分發掘和利用信息資源和專家經驗；③計算機地質制圖；④地質多元統計計算及其他科學計算。
2數值分析的教學內容及方法
數值分析(numericalanalysis)是研究分析用計算機求解數學計算問題的數值計算方法及其理論的學科，是數學的一個分支，它以數字計算機求解數學問題的理論和方法為研究對象。為計算數學的主體部分。
2.1 數值分析的教學內容
運用數值分析解決問題的過程：實際問題→數學模型→數值計算方法→程序設計→上機計算求出結果。數值分析的教學內容包括插值法，函數逼近，曲線擬和，數值積分，數值微分，解線性方程組的直接方法，解線性方程組的迭代法，非線性方程求根，常微分方程的數值解法。論文寫作，C語言程序設計。
數值分析具有如下特點：第一，面向計算機。第二，有可靠的理論分析。第三，要有好的計算復雜性。論文寫作，C語言程序設計。第四，要有數值實驗。第五，要對算法進行誤差分析。
2.2 數值分析的教學方法
根據數值分析的特點，教學時首先要注意掌握方法的基本原理和思想，要注意方法處理的技巧及其與計算機的結合，要重視誤差分析、收斂性及穩定性的基本理論；其次，要通過例子，學習使用各種數值方法解決實際計算問題；最后，為了掌握數值分析的內容，還應做一定數量的理論分析與計算練習，由于數值分析內容包括了微積分、代數、常微分方程的數值方法，學生必須掌握好這幾門課的基本內容才能學好這一課程。
3C語言程序設計的教學內容及方法
C語言是一種計算機程序設計語言。論文寫作，C語言程序設計。它既有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為系統設計語言，編寫工作系統應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。因此，它的應用范圍廣泛。
3.1 C語言程序設計的教學內容
C語言程序設計主要有兩方面教學內容：一是學習和掌握C語言的基本規則；二是掌握程序設計的方法和編程技巧。“規則”和“方法”即語言和算法，是本課程的兩條主線，二者不可偏廢其一。從一定意義上說，“方法”更重要，因為它是程序的靈魂。一旦掌握，有助于學生更快、更好地學習和使用其他的程序設計語言。
3.2 C語言程序設計的教學方法
C語言程序設計是一門實踐性很強的課程，對C語言初學者而言，除了要學習、熟記C語言的一些語法規則外，更重要的是多讀程序、多動手編寫程序。學習程序設計的一般規律是：先模仿，然后在模仿的基礎上改進，在改進的基礎上提高。做到善于思考，勤于練習，邊學邊練，舉一反三，學會“小題大做”，一題多解，這樣，才能成為一個優秀的C程序員。
4瓦斯危險性預測數學地質軟件的開發
瓦斯危險性預測包括瓦斯含量預測、瓦斯涌出量預測和瓦斯突出預測。在利用數學地質技術進行瓦斯危險性預測時，需要進行大量的計算工作，一般要求用計算機完成其數學建模和未采區預測工作。隨著計算機軟硬件和可視化技術的發展，編制高速、高效、準確、靈活、用戶界面友善的數學地質預測軟件，是瓦斯地質研究向定量化發展的需要。論文寫作，C語言程序設計。
4.1 數學地質模型的建立
瓦斯含量預測和瓦斯涌出量預測采用回歸分析建立數學模型，即通過規定因變量和自變量來確定變量之間的因果關系，建立回歸模型，并根據實測數據來求解模型的各個參數，然后評價回歸模型是否能夠很好的擬合實測數據；如果能夠很好的擬合，則可以根據自變量作進一步預測。
瓦斯突出預測采用判別分析建立數學模型，即按照一定的判別準則，建立一個或多個判別函數，用研究對象的大量資料確定判別函數中的待定系數，并計算判別指標。據此即可確定某一樣本屬于何類。
4.2 數學模型的求解
對建立的數學模型，采用迭代法對線性方程組進行求解，即利用計算機運算速度快、適合做重復性操作的特點，讓計算機對一組指令（或一定步驟）進行重復執行，在每次執行這組指令（或這些步驟）時，都從變量的原值推出它的一個新值。
4.3 數學地質軟件的開發
采用C語言編寫計算機程序，開發數學地質軟件。瓦斯危險性預測軟件的操作較為簡便，功能較為齊全。在軟件主界面菜單欄的菜單項下面，可分別進入瓦斯含量預測，瓦斯涌出量預測、瓦斯突出預測的對話框模塊。在對話框里分別輸入變量數據和數據文件，運行數據文件，按下詳細資料或判別結果按鈕，可以查看運算結果。按下預測未知單元按鈕可進入預測對話框。
5結論
1）對數學地質、數值分析、C語言程序設計教學內容及方法的研究為解決地質問題提供了便利途徑。
2）瓦斯危險性數學地質軟件的開發較好地運用了數學地質、數值分析、C語言程序設計的理論和方法，為數學地質、數值分析、C語言程序設計的教學提供了應用實例。
參考文獻：
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[3]賈宗璞,許合利.C語言程序設計[M].徐州:中國礦業大學出版社,2007.1-378.
[論文摘要]計算機教學旨在使學生掌握信息技術、計算機程序設計及其他相關的基本知識,培養學生利用計算機分析問題、解決問題的能力,提高學生的計算機素質。文章分析了高校非計算機專業計算機課程教學中存在的問題,并就如何通過教學改革,提高大學生的計算機應用能力進行了探討。
計算機教學主要是為學生提供計算機知識、能力等方面的教育,旨在使學生掌握信息技術、計算機程序設計及其他相關的基本知識,培養學生利用計算機分析問題、解決問題的能力,提高學生的計算機素質。計算機課程是高校非計算機專業大學生計算機教育的必修課程,一般開設“信息技術基礎”和“visual basic程序設計”或“visual foxpro程序設計”兩門課程。在計算機課的教學過程中,存在很多問題,因此,有必要對該課程的教學進行改革。
一、非計算機專業計算機課程教學存在的問題
1.教學方法呆板,不能激發學生興趣。目前,計算機課程教學多采用黑板與投影儀相結合的方式,既可以板書又可用投影儀演示多媒體信息。但這種教學方法仍顯得有些呆板。第一,教學方法仍以教師為主導,忽視了學生的主體地位,師生缺少交流,學生只能被動接受,不能很好地調動學生的積極性和主觀能動性。第二,有些多媒體課件只是把黑板的內容搬到了大屏幕上,多媒體教學的特點沒有真正體現出來。第三,對于非計算機專業的學生來說,計算機課的許多知識大都概念性、理論性強,內容多且抽象,具有嚴密的邏輯性,因此,學習難度較大。有的學生會產生畏難情緒,學習積極性不高。還有些學生認為,這門課程和自己的專業沒多大關系,學習只是為了應付考試,這樣就失去了學習的興趣。
2.課時數偏少,不能完成教學任務。以邢臺學院(以下簡稱“我院”)非計算機專業計算機課的教學為例,我院非計算機專業的“計算機程序設計”課程安排在第二學期,每周3節課(2節理論+1節實驗),實際教學周數為每學期15～16周,實際總課時為45～48節。而大多數學生的計算機基礎較差,根本沒學過編程,在教學過程中,教師有時為了趕教學進度,就簡化教學內容。由于課時少,學生沒有時間建立一個系統的、完整的開發思想,這樣導致學生學完這門課后,只會孤立地做幾個小程序,而不會把它們聯系起來開發成一個系統。這也導致學生在學習過程中學習被動,只是一味模仿課本上實例,知識點零散,對系統開發認識模糊,這樣就大大影響了教學質量。
3.重理論輕實踐,教學效果不理想。計算機課程是實踐性較強的課程,必須通過上機實踐,學生才能真正理解教學內容,掌握所學知識。上機操作實踐是形成和提高學生應用能力的重要環節之一。然而,很多高校非計算機專業計算機課的理論教學時數多于實踐教學時數,這不利于培養學生的實踐操作能力,也不利于學生加深對理論知識的理解,因為,理論知識需要在實踐的過程中加以理解、消化。理論課時比實驗課時多,比例不合理,造成教學效果不理想。
4.考試形式不合理。我院非計算機專業的“信息技術基礎”課采用河北省計算機統一考試,全部都在計算機上進行,其中有30%的選擇題,70%的操作題。這樣的考核方式對學生能力的測試是合適有效的。但“計算機程序設計”課程只采用筆試的方法,學生往往背幾個程序就可以考高分,這種考試方式不利于發揮學生的主觀能動性和創造性。
二、非計算機專業計算機課程教學改革建議
1.改進教學模式,采用分級教學。針對非計算機專業學生的計算機知識與能力參差不齊的現狀,進行分級教學,即根據學生入學時計算機基礎水平的差異,分不同的教學班進行教學。新生入學后,進行“信息技術基礎”課的摸底考試,根據考試結果對學生進行分級,甚至部分學生可免修。同時,開設相應的選修課,使免修學生能多學一些新知識,激發學生的求知欲。在分級教學中,可根據教學計劃和教學大綱的規定使學生共同達到一定的要求,還可因材施教,使優秀學生在原有的基礎上學得更多、更深。
2.改進教學方法,提高教學效果。很多高校計算機課的教學還是采用教師講、學生聽,課后做作業的灌輸式教學方式。這種教學方式使學生的個性受到束縛。實際上,每個學生的個性不同,這也導致學生對同一知識的需求不同。這就要求教師在教學中應以學生為主體,根據學生的不同需要進行有差別的教學,這種差別可以體現在教師引導學生學習的啟發式、發問式等教學方法中,也可以體現在根據學生的個性布置差異的作業等方面。
以學生為主體并不是降低了教師的作用,而是對教師提出了更高的要求。要求教師在教學中從單純傳授知識轉變為指導學生學習;從課堂專制式轉變為平等、討論或對話式;從填鴨注入式轉變為啟發誘導式;從單向傳播式轉變為雙向感應式;從無視學生個體的差異轉變為重視學生的個性,把其個性、特長作為資源加以利用,使學生既學習了知識,又提高了能力和素質。
3.采用多種方式教學,提高學生興趣。教師可以采取換位方式,在教師的引導下讓學生主導課堂;對某些問題采取“百家爭鳴”的方式進行討論或研討;可以在教師的引導下,讓學生收集資料,作為課堂學習的補充;可以采取平等對話方式,讓學生發表自己的見解,通過互動引導學生分析問題,解決問題。在細節上可以采用發問、啟發、引導、存疑等教學方式。總之,利用盡可能多的手段引導、培養學生批評質疑和創新的思想,增強其創新能力。
在進行計算機課的教學時,應與學生所學的專業結合起來,提高學生的學習興趣。如在教會計專業的“vfp程序設計”時,教師可以要求學生編寫一個關于財務收支報表的小型應用系統。在講課時,把這種小型的應用系統分解成不同的項目,每講完一部分,就要求學生設計這個子項目。從信息的收集到方案的設計與實施,都由學生具體負責。學生在項目的實施過程中可能會遇到各種各樣的問題,就會想方設法解決問題。在解決問題的過程中,學生既學習了新知識,又復習了學過的內容。通過一個個項目的實施,最后完成小型應用系統的開發。這樣不僅既能夠培養學生用計算機語言的思維來理解程序所能實現的功能,又能夠幫助學生理解系統開發的基本架構。同時,這種方法還訓練了學生的專業技能,提高了學生的認知水平,也使學生感到這門課程與自己所學專業的緊密關系,從而提高學習興趣。
4.注重實驗教學。計算機課程是實踐性很強的課程,其知識的掌握與能力的培養在很大程度上有賴于學生的實踐操作。加強實驗教學環節有利于培養學生動手操作能力、解決實際問題能力。實驗教學是計算機課程教學的一個重要環節,它與理論教學互為依存,對于培養學生的能力,尤其是研究創新能力有著不可替代的作用。計算機課程不僅要注重課堂上的演示操作,更要注重實驗教學。可以采用課內上機實驗教學、課外多人合作項目,開發小型應用系統。這樣不僅可以彌補課時的不足,也可以調動學生學習的積極性。
5.改革考試方法。考試是一種手段而不是目的。應改革傳統的死記硬背的考核方法,對于“計算機程序設計”這類課程可以實行開卷考試,讓學生個人或幾個人完成一個小型應用系統的開發,最大限度地發揮學生在學習過程的主動性、積極性和創造性。成績評定可以采用學生答辯的方式,鍛煉和培養學生的思維能力和表達能力。這樣可以避免學生盲目追求高分采取死記硬背的方法學習計算機知識,激勵學生追求全面的知識,提高學生的自主創新能力。這樣出題既有新意,避免雷同,又能夠充分檢查學生的掌握情況和應用能力。
綜上所述,針對高校非計算機專業計算機教學中普遍存在的問題,應采用科學的授課模式,同時,利用計算機教學中的創造教育的因素,大膽地讓學生自由發揮,與自己所學的專業相結合,挖掘其潛在的創造才能,讓學生的創造性思維與個性得到發展,從而實現學生素質的全面提高。
[參考文獻]
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2006年3月周以真教授在美國計算機權威期刊Communications of the CAM首次提出并定義了計算思維。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。它是一種本質的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫字、算術一樣，成為人們最基本、最普遍、最適用和不可缺少的基本思維方式。它涵蓋了計算機科學之廣度的一系列思維活動，最根本的內容是抽象和自動化。
近年來，計算思維的培養已成為國內外研究的熱點，計算思維能力將成為21世紀每個人的基本能力。2010年《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》的核心要點也強調“需要把培養學生的‘計算思維’能力作為計算機基礎教學的核心任務”。2012年李廉教授從現代科學思維體系的角度闡述了計算思維的內涵與概念、發展歷史及與實證思維、邏輯思維之間的關系，提出了計算思維是構成現代科學大廈的最基本的思維模式之一，并指出了基于計算思維培養的新的教學體系建設是計算機基礎課程教育今后改革的取向和挑戰。
二、VB程序設計課程內容及發展現狀
在VB程序設計課程教學內容上，不同學校不同專業所提出的任務和要求也不同。僅以我校自動化專業學生為研究對象，根據《VB程序設計》教學大綱的要求，主要講授如下內容：VB集成開發環境、可視化編程基礎、語言基礎、三大基本控制結構、數組和自定義類型、用戶界面設計（包括常用控件、菜單、通用對話框、多重窗體等）、文件及圖形操作等基礎知識和操作。課程的培養目標是要求學生掌握使用VB開發Windows應用程序的能力，培養學生學習程序設計的興趣，為學生終身學習以及更好地使用計算機及相關技術解決本專業領域問題奠定基礎。
近年來，隨著計算機技術、網絡及電子產品等的廣泛普及和應用，學生計算機應用技能不斷提高，VB程序設計課程的教學也出現了一些問題，如被列入非主干課程學生不重視、學生學習興趣不高、逃課率增加、上課玩手機、上機找百度等。這些現象的出現迫使授課教師們不斷地思考、分析、探討和總結現階段教學內容、教學模式等方面存在的缺點和不足，力圖探尋一條新的課程改革方法和手段來逐漸扭轉和改善現階段存在的問題和現象。
三、基于計算思維培養的課程改革與實踐
如何恰當地將計算思維融入VB程序設計課程教學過程中，以提高學生運用計算機知識抽象問題、進行問題求解和描述是程序設計課程教學改革所面臨的挑戰。盡管計算思維不僅僅是程序設計，但計算思維最終是需要程序設計去實現的，所以在未來VB程序設計課程中要有意識地、系統性地開展計算思維教學，從戰略高度將計算思維的培養作為人的一種基本技能來培養進行教學，同時注重計算機技術與專業知識相結合，提升學生的學習興趣，培養學生主動思考、主動學習和動手解決問題的能力。
1.在教學內容方面的改進
基于計算思維培養的課程改革的基本思想是①注重計算機程序設計文化素養的培養，構建一種計算機文化氛圍，讓學生理解和認識計算機的特點和用途，提高對計算機程序設計的興趣。②課程體系與教學內容的研究把計算思維引入程序設計課程中，要把思維培養與程序設計的“思想”和“方法”相融合，以“發現問題分析問題尋求多種解決問題方案對多種方案進行比較最終實現解決方案”的問題求解驅動式程序設計訓練方法。對于程序設計語言基礎知識、結構化程序設計等基本知識在計算機軟件基礎課程已經講解過的內容進行適當刪減，避免重復知識點反復講解降低學生的學習興趣。從計算思維的角度出發，重組經典案例，將問題求解提升到計算思維的高度，對問題的表示、設計算法、提高計算機效率、將現實問題延伸，按照計算思維重組專業學科問題的教學案例，使學生體會出計算思維的本質和用計算機解決本專業問題的優點。密切聯系后續專業課程，將編程思想與專業知識聯系起來，讓學生將理論知識與現實生活生產實際相結合，調動學生進行計算機程序設計的積極性。
2.在考核方式上的改進
傳統的考查課考核方式為平時出勤（50%）+上機實驗（50%），學生為了獲得及格以上成績，平時出勤率較好，幾乎無缺席現象，但上課認真聽講、主動思考的人數不多，較大一部分學生上課或玩手機、或睡覺、或從事其他與課堂內容無關的事宜。在上機實驗時，大多數學生又經常上網百度教材后面上機編程實驗題的答案或照抄他人的程序代碼，完成上機實驗的考核。這種情況造成大多數學生成績等級相似，學與不學分數差距不大等現象，使得學生自己思考程序算法的興趣不高，因此改革考查課考核方式的任務迫在眉睫。調動學生主動學習的積極性，首先要打破的就是學與不學、自己做與抄襲的成績等級相似的現象。將傳統的考試制度逐步改革為平時（20%）+小作業（30%）+大作業（50%）的考核方式。平時主要考核上課出勤情況、隨堂回答問題情況；小作業在課堂上進行任選完成各章節教材中的部分上機編程題目。這兩部分的成績總和只能控制在及格分數線以下，避免又造成傳統考核方式下學與不學的成績相似的現象。大作業安排在課后，讓學生利用課余時間完成在課堂上答辯的方式，將專業學生（通常在60人左右）分成幾個小組，每個小組10人左右，每小組中成員自行分工，共同完成一個綜合性設計題目。大作業主要主要是針對現實生活中的問題進行設計或者針對本專業領域的問題進行設計。同時對在完成大作業過程中表現極為優秀的學生給予創新學分1學分的特別獎勵（我校規定本科期間獲得創新學分2學分以上方可獲得兩證）。
在2014年對我校2012級自動化專業123、124兩個班級學生進行考試方法試點改革，采用新的考核制度，而121、122兩個班級保持傳統的考核方式。2012級自動化123、124共計55人，共分成6組，采取自由組合的形式，每小組有一個主要負責人，負責全局工作，細分設計工作，總結設計成果，參與驗收答辯，認定成員間完成情況；兩個協助人員，分別負責具體的界面設計部分及代碼編程部分；其他成員，自行分工，1人專門撰寫設計論文。大作業題目共6個，其完成情況及成績情況見表1。
答辯在最后一堂課，每小組答辯時間15分鐘，自述10分鐘（其中包含功能展示3分鐘），討論5分鐘；最后由學生自行評定各小組成績等級，各小組成員成績等級由小組負責人初評，組員討論最終確定。因首次采取答辯形式課程環節，學生的參與積極性明顯提高，課堂討論氣氛較為活躍，取得了一定的教學效果，但也存在一些問題和不足，主要表現在如下方面：①因為是非主干課，即使考核方式新穎，仍有10%的學生未能積極主動參與進來；②在答辯表述方面，因為學生年級較低，準備的不足，偶有冷場情況發生；③因時間限制，設計的程序界面功能不完善，有局限性。在下一學期將這種考核方式在整個專業進行試點，并不斷跟蹤及反饋學生后續專業課程的學習情況以確定改革的方向。
3.在教學模式上的改進
程序設計課程是一門集知識和技能于一體、實踐性很強的課程，要求學生既要學好理論知識，又要掌握實際操作技能。在傳統的理論教學中以培養學生應用計算機和計算思維解決實際問題的基本能力為核心，注重基礎知識的教學，加強對問題求解、設計與實現模型的學習與訓練，改變以往技能講解學習為基礎的培養方式。傳統的課堂教學模式是以教師為主導，輔以師生互動的課堂教學模式。教師在授課時，基本上沿用前蘇聯教育家凱洛夫的組織教學導入新課、講授新課、鞏固新課、布置作業，以教師、教材、課堂為中心的“三中心”教學模式，忽視了課外實踐、課堂實踐。
采用項目教學法是實施探索教學模式改革的一種新方法。從學生的角度看，項目是一種學習方法，適合學習各類實踐性和操作性強的知識和技能。從教師的角度，項目是一種建立在建構主義理論基礎上的教學方法，適合培養學生自主學習、分析問題、解決問題的能力。在教學過程中，項目的確定、完成、對完成項目情況的評估成為教學的中心環節，教師由傳統的“主角”轉變為“配角”，學生由被動地接受知識轉變為主動地尋求知識。這種教學模式適用于培養學生的創新能力和獨立分析分析問題、解決問題的能力，便于學生循序漸進地學習信息科技的知識和技能。學生會不斷地獲得成就感、并更大地激發起求知欲望，從而培養出獨立思考的求學精神。
1 前言
信息管理與信息系統專業雖然屬于管理學，但其主干學科包括計算機科學與技術、經濟學、管理學等三個，該專業的綜合性、實踐性很強，但是目前各高校該專業的實踐教學體系不完備，還未自成一家、各具特色，以致畢業生實踐能力不突出，特色彰顯不夠，就業競爭力不強，培養應用型人才是當務之急，核心是要培養學生的應用能力、創新能力和工程素養。要達到本目標，就要大力加強和完善實踐教學環節，建立多層次、一體化的實踐教學體系。
曲靖師范學院信息管理與信息系統專業從2008年開辦至今，已經培養5屆學生，一直以來，我們不斷加強和完善該專業的實踐教學環節，形成了四位一體的實踐教學體系，取得了良好的效果。
2實踐教學體系的“硬件位”
實踐教學體系的“硬件位”強調實驗室建設。實驗室是開展教研的硬件基礎，沒有這個基礎，一切教研工作就是空中樓閣。我們一直重視信息管理與信息系統專業的實驗室建設。采購實驗設備的指導思想是實驗設備要先進、實用，充分滿足學生的學習和教師的教學科研的需要。
該專業已經建成硬件實驗室有2個：計算機組成原理實驗室、計算機組裝與維護實驗室，通信與網絡實驗室有2個：計算機通信實驗室、計算機網絡實驗室，信息管理類的實驗室有3個：數字庫應用實驗室、信息管理與軟件實驗室、信息技術創新實驗室。同時為適應當今云計算、大數據的大趨勢，我們投資200多萬建立了云計算平臺。
這些實驗室的更新及新建，能充分滿足學生的學習和教師的教學及科研的需要。
3實踐教學體系的 “抓手位”
專業技能訓練提升學生實踐能力的抓手，在學生的整個大學四年期間，為了在不同學期提升學生的綜合實踐能力，我們開展了貫穿大學4年的專業技能訓練。
專業技能訓練是實踐教學體系的抓手，專業技能訓練的目的是根據訓練大綱，我們應以項目為驅動來創新該專業的實踐教學體系[1]，提升學生應具備的專業素養和能力，形成幾大子抓手，再作專項的打造。
我院的專業技能訓練主要包括兩個級別，一是課程設計訓練，本訓練以課程為依托，制定課程級別的訓練大綱和測試方案；二是綜合設計訓練，訓練學生綜合能力，要求學生能靈活應用所學課程，完成一個綜合性、設計性項目。
3.1 課程設計訓練
“課程設計”一個多義詞詞條。它可以指“為掌握某一課程內容所進行的設計”[2]。課程設計是課程實驗的高級環節，課程實驗是提升學生立體實踐能力的根本，課程實驗分為驗證性實驗、綜合性實驗和課程設計實驗，我們在傳統驗證性實驗的基礎上開展課程設計實驗，提升學生的課程綜合實踐能力。
信息管理與信息系統專業的核心課程有6門，分別是：Java程序設計、管理信息系統、數據庫原理、計算機網絡及實驗、管理學、經濟學。我們針對這些課程，在編寫實驗大綱時，就要求編寫課程對應的課程設計，設計方案要經過教研室的審核和信息工程學院教授委員的討論及審定。以審定通過的課程設計為依托，為后續綜合實踐能力的提升打下堅實的基礎。
以《Java程序設計》課程設計為例，課程設計的目的：利用Java語言的語法特性，結合數據結構算法、網絡知識、文件處理和數據庫等知識完成綜合題目的設計和代碼實現，并培養鍛煉分析程序、撰寫報告等能力。
3.2 綜合設計訓練
綜合設計訓練的目的是鍛煉學生綜合所學知識，設計和開發一個小項目的能力。這些項目有“ERP企業應用”、“Oracle運維管理”、“大數據管理”、“Java Web開發”等，這些小項目的訓練要基于幾門課的知識和技能，如“Java Web開發”就需要學生綜合數據庫、數據結構、軟件工程、計算機程序設計等知識與技能。
綜合設計訓練要與畢業設計區別開來，此訓練的主要目的是讓學生體驗和掌握項目開發流程，同時鍛煉綜合應用所學課程來完成一個具體的小項目。
3.3 信息管理與信息系統專業技能訓練安排
為鼓勵學生多渠道獲得技能分，我們規定，學生在校期間，通過全國計算機技術與軟件專業技術資格（水平）考試的中級資格、全國計算機等級考試的四級證書、思科（微軟、ORACLE、華為、H3C或銳捷）的工程師級別認證、中級會計師，可獲得3個學分；通過全國計算機技術與軟件專業技術資格（水平）考試的高級資格、思科（微軟、ORACLE、華為、H3C或銳捷）的高級工程師級別認證，可獲得4個學分。
4實踐教學體系的“信息系統開發能力位”
本專業的學生要求具體一定和信息系統開發能力，該能力通過畢業論文（設計）來煉成。畢業論文（設計）是教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節。通過畢業設計，學生可以綜合應用所學的各種理論知識和技能，進行全面、系統、嚴格的技術及基本能力的練習。[3]畢業論文（設計）是實踐教學體系的技能整合，我院對畢業論文（設計）作重大改革，著力打造學生綜合實踐能力
參加畢業論文（設計）的學生分兩部分，一部分在公司實習，同時要在公司完成畢業設計工作，余下的學生在校內完成畢業論文工作，為提高畢業論文（設計）的質量，經向教務處請示，允許我院結合專業實踐性強的實際，改革本專業畢業論文（設計）工作。改革思路包括三點，一是我院學生的畢業論文（設計）以畢業設計為主，弱化對學生文本的要求，強化對實踐動作能力的提升和檢查，二是做好規范管理工作，制定相關文件，如：“信息工程學院畢業論文（設計）工作規定”、 “信息工程學院畢業設計開發文檔的撰寫與打印規范” 、“信息工程學院畢業設計開發文檔”等。
5實踐教學體系的“校企合作位”
為提升學生的實習水平，滿足用人單位的需求。我們自2013年開始，與四川華迪信息技術有限公司開展畢業實習合作，該公司是一家集軟件外包、信息服務、學生專業技能培訓為一體的軟件公司，在全國小有名氣。學生參加校企合作實習有兩種類型，一是為期三個月的專業實習，二是為期四個月的就業培訓。三個月的專業實習分為軟件開發方向和網絡方向，軟件開發實訓重點是提升學生的軟件開發實踐能力和水平，網絡方向的實訓重點是提升學生的網絡設計、實施、部署能力。
從2013年開始，每年大概有一半的學生參加校企合作的實習，取得了良好效果，學生的專業實踐能力提升了，就業質量明顯提高，很多學生就在四川成都就業、創業。
摘要：信息社會需要具備信息素養的人才，計算機技能已成為當代大學生知識結構的重要組成部分。本文對近兩年本校新生計算機能力水平和廣東省用人單位對高校學生計算機技能水平需求情況進行調查分析，以培養學生信息素養、學生專業發展及社會用人需要等方面為基點，研究了新形勢下地方高校的計算機公共課程動態體系。
關鍵詞：地方高校；計算機公共課程體系；信息素養；大工程觀
中圖分類號：G642
文獻標識碼：A
教育部2007年2號文件中指出“培養和提高本科生通過計算機和多媒體課件學習的能力，以及利用網絡資源進行學習的能力”；教育部戰略研究重大專項第三次研討會提出：要使課程設置從單一的“工程專業課程”傳授轉變為“大工程觀，大系統觀”為指導的課程架構體系。大學中非計算機專業的計算機公共課程教學與數學、外語一樣，具有基礎性、普及性、實用性和不可替代性，是不可缺少的，是培養學生信息素養最直接、最有效的活動。地方高校多為教學型大學，以培養應用型和復合型人才為主，以服務地方經濟和社會發展為主。我校與很多地方高校一樣已建立了較完善的計算機基礎實驗教學平臺，但缺少變化的課程體系與教學模式制約了其作用的發揮。
1大學生計算機能力現狀與用人單位的需求情況
1.1大學生計算機能力現狀調查
我們對茂名學院今年入學新生的計算機能力水平進行的問卷調查見表1。
參加有效調查的總人數共842人(文科257人，理科585人)，來自理工科、文科共12個專業，其中生源來自鄉鎮占75%，一般學校占71%。調查數據顯示：
雖然“信息技術”課程已成為我國基礎教育中的必修課，但由于各種原因，開展的效果并不理想，特別是鄉鎮學校。有超兩成學生“都沒學過”或“完全不會”，超七成學生處于“一般掌握”，這就要求我們在大學計算機公共課程體系中還要保留及加強“計算機應用基礎”課程。
在選擇感興趣的內容中，大部分對網絡知識興趣較大，而對Office和編程感興趣的都不足三成；這說明多數學生都充分認識計算機網絡(互聯網為主)對人的生存與發展至關重要，而學生一般對Office操作已有較好的掌握，而對編程則了解不深。
有超九成學生希望進一步學習計算機相關課程，說明他們都非常認同計算機知識與技能的重要性，也愿意掌握更多的相關知識。
因此，從“以生為本”的角度要求，我們的課程設置要有目的性與針對性，從學生的實際需求著眼，從教學目標、教學方法、教學評價與認證、資源建設等都應進行深入的整改。
1.2用人單位對畢業生計算機技能需求分析
根據“廣東省用人單位對高校畢業生計算機技能水平需求情況調查報告”的數據顯示：用人單位“對近幾年來接收的非計算機專業的大學生或專科生在入職階段所具備的計算機應用能力的滿意度”中選擇“一般”的占52%，這表明現狀與他們的期望值有一定的差距；用人單位“對學生在校期間獲得的相關計算機認證的真實度”中選擇“一般”的占75%，顯示普遍認為這并不能真實體現實際水平。同時，55.2%的用人單位對新職員不提供計算機技能的培訓，而是希望畢業生在校期間就能掌握好，內容包括：文字編輯、數據管理、演示文稿、網絡應用、安全防范等，同時要求學生要有較高的信息素養及再學習能力。調查報告顯示：
計算機技能已經成為用人單位考察應聘者的重要因素。用人單位期望求職的畢業生較好地掌握信息技術，以便在工作結合專業崗位有效地開展應用，提高工作效率。
社會需求促使計算機課程必須改革。由于應用需求與我們的課程設置有脫離現象，非計算機專業計算機基礎教育必須以應用能力培養為目標，在校期間使學生較好地掌握計算機、網絡及其他相關信息技術的基本知識與技能。
開展多層次計算機基礎教育，滿足不同層次學生學習的需要。我們的課程體系需要進一步的完善和豐富，在加強基礎知識與技能的學習基礎上，要多設置面向不同專業、不同層次、不同需求的計算機選修課程。
同時，還要完善認證與考核，使其成為促進學習的平臺，并能真實反映學生的技能水平。
2地方高校計算機公共課程改革宗旨
計算機技能已成為用人單位考察應聘者的重要因素，并且要求變得更加具體。“大工程觀”要求：提供綜合的知識背景，強調實踐性，培養學生的創新性；而課程設置與教學改革是“大工程觀”教育理念的核心。高校(特別地方高校)非計算機專業計算機基礎教育必須因應發展要求，要了解社會及經濟發展的實際需要，了解用人單位崗位的具體需要，改革課程體系、教學模式，改進學生的學習方式、老師的教學方法。改革的宗旨要以學生應用能力為培養目標，強化學生的動手能力，提高學生利用信息技術工具分析問題、解決問題的意識和能力，提高學生的信息素養，為學生的繼續發展打下堅實基礎，最大限度縮小畢業生的出校技能與就業崗位的要求之間的差距，減少用人單位的再培訓成本，使個人與企業共同發展；同時要注意學生基礎的差異性，不同企業、不同崗位用人的不同要求，設置多種層次、多種方式的教育模式，以滿足不同的學習要求。
3構建計算機公共課程動態體系
3.1課程體系結構與教學計劃
我們設置“三層次”計算機公共課程體系(如表2)，并且納入學校“三大層次”課程體系(基礎課程、技術基礎課程、專業課程)之中，作為基礎課程與技術基礎課程共同建設。
3.2 基本課程設置
據計算機基礎教學內容所涉及的知識結構，我們設計如下幾類核心課程或課程包，作為各專業類別選擇的依據，見表3。
1) 計算機應用基礎。
2) 計算機硬件技術基礎。如微機原理與接口、單片機原理與應用。
3) 計算機程序設計基礎。不同要求選擇不同語言，如C或C＋＋側重講解結構化程序設計方法、數據結構與算法、模塊化程序設計等，C＋＋或Java側重講解面向對象的程序設計、應用程序編程接口等，VC＋＋、VB或Delphi側重講解可視化編程技術、組件技術、圖形用戶界面設計及應用程序開發等。同時程序設計課程從編程能力的側重點不同可分兩個層次：語言級程序設計和工具級程序設計。不論哪種語言都應講解程序設計的基礎知識與基本編程技術。
4) 數據庫技術與應用。
5) 多媒體技術與應用。
6) 網絡技術與應用。
3.3課程資源建設
根據計算機基礎教育的特點及“大工程觀”教育理念的要求，循序漸進建設立體化三級課程資源：一是根據本校實際，按照“課程目標章節目標問題(任務)解決問題歸納分析知識擴展”的建設思路，編寫有針對性的校本特色教材和實驗指導書；二是構建包括有“廣東省計算機公共課程共享中心”課程庫等資源的網絡教學平臺；三是建立面向全校學生的計算機開放性實驗環境，并實現分層次開放。第一層次為基礎教學實驗，對一二年級開放，其中包括組裝和維修電腦、網絡化實驗教學平臺、無紙化測試系統，企業用人單位模擬環境等，把理論教學內容與實際工程應用聯系起來；第二層次為綜合性教學實驗，以設計型和研究型實驗為主，突出內容的前沿性、實踐性和應用性，學生可以創造性的運用自己所學的知識查閱文獻、設計方案、實現構思，形成系統的知識體系，培養學生初步的工程應用能力和整體性的思維方式；第三層次為參與各種競賽的學生提供場地和指導，積極配合學生課外創新活動，培養具有創新精神與能力的工程技術人才；第四層次為課題研究開發、系統設計等實驗項目，由老師申請課題，吸引那些感興趣又有能力的學生加入課題研究，培養具有工程實踐能力、多學科綜合知識背景的復合型工程人才。
3.4評價方式與實施建議
評價目標：變考試為能力認證，體現真實的計算機技能水平，讓學生拋開考試的恐懼。
評價方式：通過教考分離，促進課程教學質量得到客觀、公正的評價；建設無紙化考核平臺，把一次性考試變為多次的通過性考核，真正以“考”促學。
評價內容：注重綜合能力的考查。
我們的調查數據顯示：“一般掌握”計算機基本技能的新生有七成。因此我們可在新生入學后進行“通過性”的“計算機應用基礎”水平測試進行分流，通過者自動獲得該課程學分，不通過者可選擇參加自學(學校提供充足的立體化學習資源)，或者選擇參加學校組織的面授課程；對已通過考核的學生，我們為他們提供一個豐富的自主學習的網絡資源并開設專題講座，形式可模擬用人單位的辦公環境，讓學生真正置身到崗位的實際操作中，如模擬策劃與推廣崗位，讓學生排版和設計；如模擬金融與財務崗位，讓他們學習一些財務管理軟件，使他們能真正去處理財務管理問題，如計稅、納稅等等。這些都能體現“大工程觀”建設中關于提高學生的工程實踐能力和解決實際工程問題的能力要求，并推出一系列比賽和獎勵來激發他們的積極性。
課程設置采取“1＋X”方案，即計算機應用基礎＋若干必修/選修課程。當然必修與選修是相對的、動態變化的，不同專業有不同設置。如科學計算類專業，其知識結構特點與要求要有較強的程序設計能力，建議課程：計算機應用基礎＋計算機程序設計基礎、數據庫應用技術、多媒體技術與應用等。
4結束語
社會與經濟的發展已經發生了很大變化，學生的能力和水平出現很大的差異，傳統的教學與管理方法已經不能適應這些變化，提高教學效率，進行課程改革勢在必行。大學計算機公共基礎教育是培養學生信息素養的有效平臺，該平臺的構建要因應信息技術的發展、社會的需求、用人單位崗位的需要、學生發展與專業要求等，建立動態的多元化的教學資源，采取動態的教學方式和多種形式評價方法與考核認證，最終體現“以生為本”的教育理念。
參考文獻
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[3] 中國高等院校計算機基礎教育改革課題研究組. 中國高等院校計算機基礎教育課程體系2004[M]. 北京:清華大學出版社,2004.
Study on the architecture of computer’s public courses at local universities
CHEN Yi-ming
(Maoming College, Maoming Guangdong, 525000)
實踐育人是目前我國大學教育面臨的新問題盡管多年來大學教育一直強調教學實踐，但是如何完善實驗環境，使實踐教學與課堂教學有機融合，是我們面臨的問題。新模式注重實踐教學體系，從計算機技術的產生、發展以及發展過程中里程碑式的人和事，使學生對計算機技術影響人類文明發展有了全面系統的了解；突出計算機技術在相關專業和交叉學科中解決問題的思維方式與科學方法，進而激發學生的思維與創造力；拓展學生的自我學習空間，構造多層次創新人才成長環境，使學生充分感受到計算機科學與技術的滲透力，面對未來敢于挑戰。基于新模式構建的課程體系突出公共基礎課程的特點，從單純的技能培養上升到強調通識知識、文化的學習和對學生計算機思維能力的培養。圍繞新模式我們開展了一系列教學實踐，構建以資源整合為基礎的實踐訓練平臺。
2以計算思維為導向的計算機基礎教學課程新體系
計算機基礎教學課程新體系以學分制為基礎實施目標管理，設定總體學分要求，學生可據此自主構筑知識結構。新的課程體系內容包括如下3層：
（1）素質培養層。通過大學計算機基礎培養大學生所必須具備的計算機文化基本素質，在計算機基礎知識與綜合能力方面打基礎，為后繼課程作準備。
（2）思維訓練層。以培養學生計算思維的基本方法和運用計算機的基本能力為目標。計算機程序設計作為大學計算機基礎課程后的一門重頭課，教學內容針對不同專業領域，覆蓋面向對象的C++、Java、VB、Web等不同的實踐環境，支持實現分類分層教學，滿足學生的學習要求。
（3）拓展創新層。該層目標是開拓學生視野，提升學生綜合應用計算機的能力，使學生具有基本的創新意識。通過一組選修課程（如與專業結合的計算機課程、前沿技術的計算機課程等），進一步培養學生的計算機綜合應用能力和創新能力，滿足專業需求和信息化社會對人才的需求。
3以培養思維創新能力為核心的實踐教學體系
3.1多層次人才培養的實踐教學平臺
按照新的教學體系，以文化修養熏陶和基本操作技能訓練為基礎，以計算思維素質培養為核心，以綜合應用和創新能力培養為主線，構建新的實踐課程體系（以下簡稱“新體系”）。新體系橫向劃分為4個層次，重視操作型和技能驗證型實驗，普及設計型和綜合型實驗，鼓勵研究型和創新型實驗。第1層次為文化修養熏陶。學生通過計算機認知學習平臺了解和認識計算機，注重計算機在人類發展歷史上的作用和新的發展趨勢，加深對計算機的學習與理解。該層次要求學生掌握計算機基本操作，如文字處理以及通過網絡進行信息檢索。學生可通過立體化學習資源以及課外輔導自行完成。第2層次為基本技能實驗。以操作型和技能驗證型實驗為主，注重基本的實驗原理、實驗方法和實驗技能，初步培養學生的創新意識和綜合素質。以計算機基本操作和基本應用為主，如掌握信息獲取、數據處理、信息展示等相應軟件的使用。學生可以通過選修課、實訓等方式在開放的軟件實驗環境完成。第3層次為計算思維素質實驗。以設計型和綜合型實驗為主，訓練學生的計算機程序設計能力，重在培養學生計算思維，主要包括C++語言程序設計、Java語言程序設計、VB語言程序設計、Web程序設計和網站與網頁設計等課程。不同專業方向的學生根據專業需求進行選擇。本層實驗強調提高軟件應用能力，培養應用所學知識解決工程實際問題的綜合能力。第4層次為綜合應用與創新實驗。本層次包括計算機硬件、數據庫、計算機網絡、多媒體等課程，以創新型、新技術和高層次應用實驗為主，重在啟發和培養學生的研究興趣和動手能力，提高學生綜合素質和研究能力。本層次的教學結合大學生創新項目，強調將教師的研究成果應用于教學中。教師根據自己的研究工作和科研項目實驗項目內容。學生選擇相應實驗項目后，在教師指導下，自主地對實驗項目進行分析和設計，以小論文或軟件形式給出結果。
3.2“以學生為主體，以教師為主導”的實踐教學模式
堂上不曾講授過的知識和問題，由于不能盡快獲得教師的指導，使得一些疑難問題得不到解決，嚴重影響學生的學習興趣和學習效果。為此，結合大學計算機基礎課程的教學改革，我們對教師工作進行重新配置，保證線上和線下都能參與輔導。同時，安排高年級研究生進行實時線上輔導，安排教師在實驗室值班，承擔起學生課外計算機應用技能的輔導。我們構建以能力為主導的課程考試機制，檢驗學生是否掌握計算機知識和技術，即學生如何應用計算機解決實際問題。考試機制將提高計算機實測比例，根據解決問題的實際效果客觀評判。總成績為“基礎知識+綜合實驗+教學參與”，占比為5:4:1。建立學習獎勵機制，即成績結構中的教學參與成績，對學習拓展模塊和參與創新型實驗的同學，綜合其實驗報告、實驗結果演示、答辯等環節，對他們的學習主動性進行評價。在課程的總成績中，實驗成績所占比例由20%提高到40%，對其別優秀的，經過答辯組老師的評議，其成績可直接作為該課程的成績，免予期末考試。3.3“惠及大眾，培育冒尖”的創新人才培養模式實踐ACM-ICPC(ACMInternationalCollegiateProgrammingContest)是世界上公認的規模最大、水平最高的國際大學生程序設計競賽，是當代信息技術相關專業的大學生展示其創新實踐能力和國際競爭力的高端平臺。為此，我們構建了以ACM程序設計競賽為基礎的拓展創新訓練平臺，堅持“惠及大眾，培育冒尖”的主導思想，踐行“賽課結合，賽練互動”的執教方法，重視“訓練平臺，管理機制”的建設環節，獲得了良好的實踐效果。ACM程序設計競賽是少數精英型學生參與的活動，但是也不能曲高和寡、脫離大眾。根據學生的實際需求，結合國內、國際不同層次的計算機競賽要求，在重點培養拔尖人才的同時，充分利用優勢資源，面向全校開設講座以及校內競賽，達到鼓勵一般、重點培養的目的。
4差異化教學實踐模式
4.1基于學科差異的分類教學
好的教學體系需要一個操作性強的教學模式來支持。計算機基礎教學面對全校不同專業的學生，每個專業的計算機能力要求差異較大。在對北京交通大學各學院調研的基礎上，我們對專業需求進行分析、歸類和總結，根據“學科專業、知識結構、培養層次”構建如下的計算機基礎課程分類、分層和模塊化的教學模式。學科專業分為3個大類：理工類、人文/外語類、經濟/管理類。知識結構分為3個模塊：大學計算機基礎、程序設計基礎和計算機技術與應用。培養層次分為2個層次：基本能力培養和創新能力培養。
4.2基于學生個體差異的分層教學
根據學生個體差異，構建“強基礎，重技能，鼓勵創新”的層次教學結構，強化對理論知識的掌握和對實踐能力的培養。理論知識分為基礎知識、專項應用和綜合應用3層；實踐能力分為基本技能、應用技能和創新技能。新課程體系在教學實踐中考慮學生的個體和專業差異，培養方案面向全體學生。如圖2所示，基礎教學強調對基本的概念、原理和方法的掌握，目標定位在使絕大部分學生通過學習能夠掌握該課程領域的基本知識和技能。學生在學習過程中可以根據各自的基礎選擇學習或免修。個體培養面向優秀學生（如思源班、卓越工程師計劃班、國際班等），該部分教學與學校的大學生創新活動和學科競賽相結合，使學生有機會進一步拓展視野，提高能力。
4.3基于過程的模塊化課程教學
在分類、分層次教學體系中，每門課程采取“重基礎、強實踐、過程考核”的模塊化教學。每門課程包括基礎知識模塊和研究拓展模塊。基礎知識模塊為本課程所有學生必須掌握的基礎理論和基本技能；拓展模塊為根據授課對象構建的該課程的專項應用知識和技能。我國中學計算機教育狀況不均衡，為滿足不同水平學生的求知欲望，考試采用階段性過關考核方式，每學期安排至少2次考試，對于已學習過相關內容的學生可以參加第一次考核，通過后進入優秀學生培養過程的學習，進行拓展模塊知識的學習。拓展模塊由任課教師根據所在教學班的具體情況進行安排，充分發揮教師的優勢，體現個性化教育。
4.4實踐教學新體系
建立與理論教學并行的，既相對獨立，又相互聯系的實踐教學新體系。新體系加強基礎，拓寬專業知識面，培養學生綜合實踐能力，全面提高學生的實驗知識、實驗技能、工程素質和創新能力，加強學生的社會適應能力。新體系壓縮了課內教學時數，增加實驗時數，同時精選知識點和技能點。教師在課堂上講出內容的精髓后，讓學生在計算機上練習實驗相關的技術和方法。教學和實驗時數一般達到1:1甚至1:2，如C語言程序設計課程，24學時上課，24學時實驗教學，再加上24學時的課外實踐。
5教學實踐與成果
5.1新課程體系應用
2012北京交通大學新教學計劃規定非計算機專業計算機課程選修學分為4學分。根據計算機基礎教育的指導思想與教育理念，大學本科學生入學后先學學計算機基礎課程，然后選修1門程序設計課及相應的課程設計。
5.2教學實踐成果
新課程體系經歷了“研究—實踐—調研—修改”的螺旋式發展過程，我們從教學實踐中找問題，發現新方法，不斷完善課程體系。
1）開展能力培養與思維訓練相結合的實踐教學。利用自制的立體化教學資源，突出實驗教學中的分類、分層的分級實踐教學模式，以滿足不同基礎不同層次不同專業學生對教學的需求，實現因材施教和個性化培養。新課程體系在2010年選擇了3個學院、4個課堂進行試點，2011年開始在新生范圍內試運行，2012年在全校范圍內試行新課程體系。2）突出過程考核與理論考試相結合的能力檢查機制。利用自主研制開發的在線考試系統和試題庫構建靈活的考核機制。自2008年以來每屆新生的大學計算機基礎課程考試全部采用“實驗作業+課程設計”方式，強調對學生實踐動手能力和計算機綜合應用能力的培養；C語言程序設計課程采用筆試和上機編程相結合的模式，其他系列課程則分別采用開卷、半開卷等模式進行考核。
一、計算機傳播途徑
計算機病毒之所以稱為病毒是因為其具有傳染性的本質。傳統渠道通常有以下幾種：
1.通過軟盤
通過使用外界被感染的軟盤。例如，不同渠道的系統盤、來歷不明的軟件、游戲盤等是最普遍的傳染途徑。由于使用帶有病毒的軟盤，使機器感染病毒發病，并傳染給未被感染的“干凈”的軟盤。大量的軟盤交換，合法或非法的程序拷貝，不加控制地隨便在機器上使用各種軟件造成了病毒感染、泛濫蔓延的溫床。
2.通過硬盤
通過硬盤傳染也是重要的渠道，由于帶有病毒機器移到其他地方使用、維修等，將干凈的軟盤傳染并再擴散。
3.通過光盤
因為光盤容量大，存儲了海量的可執行文件，大量的病毒就有可能藏身于光盤，對只讀式光盤，不能進行寫操作，因此光盤上的病毒不能清除。以謀利為目的非法盜版軟件的制作過程中，不可能為病毒防護擔負專門責任，也決不會有真正可靠可行的技術保障避免病毒的傳入、傳染、流行和擴散。當前，盜版光盤的泛濫給病毒的傳播帶來了很大的便利。
4.通過網絡
這種傳染擴散極快，能在很短時間內傳遍網絡上的機器。
隨著Internet的風靡，給病毒的傳播又增加了新的途徑，它的發展使病毒可能成為災難，病毒的傳播更迅速，反病毒的任務更加艱巨。Internet帶來兩種不同的安全威脅，一種威脅來自文件下載，這些被瀏覽的或是被下載的文件可能存在病毒。另一種威脅來自電子郵件。大多數Internet郵件系統提供了在網絡間傳送附帶格式化文檔郵件的功能，因此，遭受病毒的文檔或文件就可能通過網關和郵件服務器和郵件服務器涌入企業網絡。網絡使用的簡易性和開放性使得這種威脅越來越嚴重。
二、病毒的產生
計算機病毒的產生是計算機技術和以計算機為核心的社會信息化進程發展到一定階段的必然產物。其產生的過程可分為：程序設計傳播潛伏觸發運行實行攻擊。
三、計算機病毒防范措施
防止病毒的侵入要比病毒入侵后再去發現和消除它更重要。為了將病毒拒之門外，就要做好以下預防措施：
第一，應養成及時下載最新系統安全漏洞補丁的安全習慣，從根源上杜絕黑客利用系統漏洞攻擊用戶計算機的病毒。同時，升級殺毒軟件、開啟病毒實時監控應成為每日防范病毒的必修課。
第二，定期做好重要資料的備份，以免造成重大損失。
第三，選擇具備“網頁防火墻”功能的殺毒軟件，每天升級殺毒軟件病毒庫，定時對計算機進行病毒查殺，上網時開啟殺毒軟件全部監控。
第四，不要隨便打開來源不明的Excel或Word文檔，并且要及時升級病毒庫，開啟實時監控，以免受到病毒的侵害。
第五，上網瀏覽時一定要開啟殺毒軟件的實時監控功能，以免遭到病毒侵害。
第六，上網瀏覽時，不要隨便點擊不安全陌生網站，以免遭到病毒侵害。
第七，及時更新計算機的防病毒軟件、安裝防火墻，為操作系統及時安裝補丁程序。
第八，在上網過程中要注意加強自我保護，避免訪問非法網站，這些網站往往潛入了惡意代碼，一旦用戶打開其頁面時，即會被植入木馬與病毒。
第九，利用Windows Update功能打全系統補丁，避免病毒從網頁木馬的方式入侵到系統中。
關鍵詞：計算思維；C語言程序設計；算法；教學方法
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）32-7291-03
目前，計算思維能力的培養已成為計算機教育重點研究的課題之一，作為計算機專業的專業基礎課和非計算機專業的公共基礎課，《C語言程序設計》是培養學生計算思維能力的理想課程。通過該課程的學習，學生應學會問題求解的基本思路和方法，具有一定的編程能力，并能理解計算機思維的過程和學會利用計算學科的思想、理論、方法和技術解決客觀世界實際問題的思維方法，然后把相應的思維與方法內化為“方法論”，更廣泛地為工作、學習與生活服務。因此在《C語言程序設計》課程的教學中探索適合培養計算思維能力的教學方法十分必要。
1 計算思維
最早提出計算思維教育理念的是美國卡內基·梅隆大學的周以真（Jeannette M. Wing） 教授，計算思維的概念一經提出就引起了國內外教育界的廣泛關注，周以真教授倡導的是系統的加強計算思維教育。計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為[1]。它包括了反映計算機科學領域的一系列思維活動。周以真教授認為計算思維是人的思維，是人們利用計算科學的思想、方法、理論和技術解決客觀世界實際問題的思維方法，這與我們強調的培養學生具有分析問題和解決問題的能力是一致的。周教授認為計算思維是一種遞歸的思維、是一種通過約簡、轉化和仿真等方法將一個復雜的問題解析成一個我們會求解問題的思維方法、是一種基于關注點分離的方法、是一種采用抽象和分解來進行復雜系統設計的方法、是一種利用啟發式推理尋求解答的方法，對于系統的設計要考慮它的簡潔和美，對一個程序的評價要考慮它的準確性和效率。計算思維的本質是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）[2]，反應了計算的最根本問題[3]：什么能被有效的自動進行？周以真教授還認為計算思維不僅僅屬于計算機科學家，它應是每個人應有的基本技能，對于大學生來說，我們更應該培養他們的計算思維能力，在大學中應將計算思維能力培養推進大學通識教育之中。其實周教授所描述的計算思維教育一直隱藏在我們的教學中，計算思維教育重要目標之一就是培養解決問題的良好意識，而我們在教學中有意無意地都在培養學生分析和解決問題的能力，只不過在以前的教學中未將這種思維特征顯式的表示出來而已。美國計算機科學技術教師協會指出，學校的每一類課堂教學都應該采用計算思維這樣一個工具。對于大學一年級學生必修的《C語言程序設計》課程來說，究竟采用什么樣的教學方法才能更有助于學生計算思維能力的培養，值得我們探究。
2 計算思維教育與《C語言程序設計》課程教學
計算思維教育的最主要的目標之一就是培養學生解決問題的良好意識，也就是說當碰到實際問題時，就能意識到能否利用計算學科的思想、方法和技術來求解。當學生具備了應用意識以及相關知識，碰到應用領域的實際問題時就會意識到如何去解決。計算思維能力的培養不僅要培養學生解決問題的意識，同時還要培養相應的能力，只有這樣才能掌握正確求解問題的方法和技術，才能達到解決問題的目的。所以說計算思維教育不是灌輸一大堆概念與知識，而是要注重培養學生解決問題的思想、方法、意識、興趣和能力。計算思維最本質的內容是抽象與自動化：抽象是通過簡化、轉換、嵌入、遞歸等方法將一個較復雜的問題轉化為許多簡單問題，然后再進行求解的過程[4]；自動化是利用計算機的運算能力來實現問題求解，以彌補人的計算缺陷。抓住了這兩個核心就能有效地培養學生的計算思維能力。
程序設計類課程是訓練學生思維的一個非常有效的平臺，計算機專業會開設多門程序設計類課程，但對于非計算機專業的學生來說，一般只開設一門程序設計類課程，所以大一開設的《C語言程序設計》課程對非計算機專業的學生的計算思維和創新能力的培養起著非常重要的作用，事實上《C語言程序設計》課程中的許多知識為計算思維的培養提供了很好的案例。但這門課程目前大多采用傳統的教學方法：“先講授理論知識，然后上機實踐”，上機實踐的目的也是用來鞏固課堂上所學的知識點。隨著知識點的增多，大量難理解、難記憶的新概念和新規則的出現，學生會覺得這門課程越來越難學，學習興趣和學習主動性逐漸下降，學習效率低下。并且這種偏重于理論講解的教學方法，在一定程度上束縛了學生思維的發展，大多數學生面對實際問題的求解和實際應用程序開發根本無從下手，限制了學生自主發現和解決問題的能力的發展。C語言程序設計課程的主要任務之一就是培養學生的編程能力，編程能力是計算思維和技能化知識的綜合體現，而檢驗計算思維能力的結果就是實踐操作，所以在教學中一定要重視實踐環節。在實踐教學環節要求學生能編寫程序解決實際問題，如果學生不能綜合運用所學的知識、也沒有探索精神，那對學生來說是有一定難度的。如果上機環節沒有激發學生的學習興趣的案例和問題，學生也會感到乏味，從而知難而退。所以，要提高學生的編程能力就要有目的對學生的抽象思維、算法設計、代碼編寫、程序調試、程序分析等能力進行訓練，同時要提高學生的學習興趣。將計算思維融入到《C語言程序設計》課程的教學中將會改變學生的思維方式，在教學時還應把握一個中心點：計算思維是一種方法論，從方法論層面培養學生求解問題的意識，這樣課程就會變得生動有趣了，學生也容易接受。然而，運用什么樣的教學方法才能有效的將計算思維融入到《C語言程序設計》課堂教學中，以提高學生運用計算機知識抽象和分解問題的能力，是一個挑戰。當然，讓學生潛移默化地掌握計算思維，無疑是最佳選擇。
3 面向計算思維能力培養的課程教學方法改革
3.1融計算思維于案例教學中，激發學生學習興趣
我校《C語言程序設計》課程的教學是面對不同專業的學生，所以教學中應與學生所學的學科專業聯系起來，對不同的學科專業選用不同的教學案例，通過合適的、面向不同學科專業的實例達到既闡析計算思維，又給出面向特定學科專業的范例教學效果。具體的做法是：先選用合適的應用實例并提出問題，然后由問題引入知識點、由知識點帶動語法的掌握、由語法規則推動計算思維的理解。也就是說先讓學生對所學的知識產生興趣，有了一定的感性認識后再提升到理論高度，循序漸進地掌握知識。例如在學習循環結構時，面對體育專業的學生就可舉“大獎賽評分”的例子，面對數學專業的學生可選用“求1！+2！+3！+……+20！的值”、“判斷一個數n是否為素數”、“打印乘法九九表”等這種與數學有關的例子，面對英語專業、中文專業的學生可選用“從鍵盤輸入20個字符，分別統計出其中大寫字母、小寫字母、數字字符、空格字符和其它字符的個數”的例子，其它的專業可選用“猴子吃桃問題”：有若干個桃子，猴子每天早上吃前一天剩下的一半零一個，到第十天時只剩下一個桃子，問猴子在吃這些桃子之前共有多少個桃子？由于這些問題或者與學生所學的專業有關聯或者比較有趣，學生會由此對所學的知識也產生興趣，而且這些例子都具有計算思維的顯著特征，對培養學生的計算思維是非常好的案例，學生也能在興趣中主動接受新知識及培養思維。
計算思維是一種問題求解的思維，它將問題求解的過程用程序化的方式表達出來[5]，計算思維的自動化是“機械式”的按照步驟自動執行，因此對問題的求解就要有精確的算法描述和嚴格的符號表示。當學生面對實際問題時，根據已有的知識提出問題求解的方案，并用算法進行描述，然后編寫程序，最后用機器來驗證問題求解結果。例如對于“猴子吃桃問題”這個案例，根據計算思維的特征和高效，引導學生用計算思維的遞歸方法發現和解決問題，并引導學生用N-S圖精確描述算法，再用C語言中相應的語句編寫程序。這樣，學生在學習過程中體會遞歸算法的思想和過程，并掌握遞歸方法和C語言中相應的知識和語法，當碰到類似的問題就會想到用類似的方法解決問題。
3.2采用多角度思維訓練的教學方法，以激勵學生的創新意識
《C語言程序設計》課程中計算思維能力的培養主要體現在對學生分析問題和解決問題能力的培養，那在教與學過程中如何培養呢？首先教師要設計一個能吸引學生注意力問題，并仔細分析該例子的代表性、應用性和趣味性，例如對于循環結構這個知識點選用“猴子吃桃問題”是一個很有代表性的例子，學生根據老師提出的問題，思考解決問題的方法，老師適時為學生提供幫助，運用計算思維的各種方法啟發學生，對于這個問題可啟發學生用遞歸的方法求解，逆向思維，從后面往前推斷。當然，在教學過程中，老師還需要尊重學生的個性發展，鼓勵學生提出不同的解題方法，不斷啟發學生，讓他們積極主動的探究學習，使其能舉一反三。
程序設計類課程的價值之一在于訓練和提高學生的計算思維能力[6]，不能讓學生只按照老師邏輯思維解決問題，所以學生在設計算法時，鼓勵學生對同一個問題設計多種不同的算法，這樣有利于培養學生創新意識。當然，還要注重算法的簡化和優化，在眾多的算法中找到一種最優的算法。例如“百錢買百雞”問題可用三重循環來實現，但仔細一分析還可只用二重循環來實現，并且循環次數由106降低到104，一個簡單的改進讓學生看到算法優化的魅力，進一步再啟發學生算法是否還可改進？循環次數是否還可以降低？這樣采用多角度思維訓練方式就可充分調動學生學習的積極性，激發學生的學習熱情和創新意識。
3.3融計算思維于實踐教學環節中，強化計算思維的訓練
對于實踐性很強的《C語言程序設計》課程的教學，上機實驗應是教學的核心，也是培養學生計算思維能力的一個重要環節，所以在該課程的教學中需重視上機實踐這一教學環節。過去常用的 “先講解程序后上機實驗” 這種傳統教學策略，一般只能增加學生的感性認識及培養學生的上機能力，不能很好的培養計算思維能力。另一方面，大學生一般對一些具有挑戰性的任務具有濃厚的興趣，所以設計的實驗任務盡量要生活化和趣味化以激起學生的興趣，實驗任務還需具有一定的綜合性來增強實驗的難度，從而強化計算思維的訓練。例如在分支程序結構中可以安排火車計費程序或計算個人所得稅額程序等。教師在設計實驗內容時還要注重培養學生的創新思維，也就是說教師設計的實驗內容要適合學生的知識結構和心理特點，同時為學生創新思維留出空間，要求學生勇于探索，并引導學生認真思考尋求多種解題思路，在計算過程中培養學生的嚴謹性，引導學生對所設計的算法進行必要的優化，然后使用正確的語句編寫程序，并通過上機調試與修改程序運行得到正確結果，在研究問題的求解過程、算法設計與優化及程序調試過程中強化計算思維的訓練。
4 結束語
將計算思維融入《C語言程序設計》的課程教學中，作為一種教學改革嘗試，其目的就是將程序設計中所涉及的計算思維潛移默化的植入學生的日常思維。在教學中從有利于培養學生計算思維的角度重新組織該課程的教學內容、改革教學方法，在教學中注重加強學生計算思維能力的培養，使學生學會問題求解的基本方法，能自覺運用計算思維的方法來解決客觀世界的實際問題。雖然在教學實際中取得了一定的成效，但通過這一門課程來形成計算思維顯然是遠遠不夠的，作為21世紀人類必備的技能之一，計算思維的培養勢在必行。然而，在課程教學中，采用什么樣的教學方法能才能更好的培養和提高學生的計算思維能力，依然是值得探索的問題。
參考文獻：
[1] Wing J M. Computational Thinking[J]. Communication of the ACM， 2006（49）： 33-34.
[2] Goldman C V，Zilberstein S.Decentralized control of cooperativesystems：Categorization and complexity analysis[J].Journal of AI Research，2004.
[3] 董榮勝.計算思維與計算機導論[J].計算機科學，2009，36（6）：50-52.
[4] 陳杰華，戴麗娟. 以培養計算思維為核心的程序設計實驗教學[J].實驗技術與管理，2011，28（1）：125-127.
