摘要:针对非计算机专业计算机基础教学理论教学所面临的困难,本文介绍江西财经大学信息管理学院信息管理与信息系统专业创新型人才培养的“四维六化双主体互动式”教学模式,并将该模式中的“教学设计情景化”环节扩展到非计算机专业的计算机基础理论教学过程中。问卷调查和考试成绩显示,采用该教学环节能帮助学生理解并掌握计算机基础课程中的理论知识。
关键词:四维六化;计算机基础;教学模式;非计算机专业;教学设计情景化
计算机基础是高校非计算机专业学生深入了解计算机基础理论、掌握计算机基本操作的重要渠道。因此,绝大部分高校都将计算机基础作为非计算机专业学生的必修课程。该课程涉及的很多内容也是计算机等级考试(二级)的考试内容,因此受到教学职能部门和老师的高度重视,教学研究和教学改革也取得了丰硕成果。如我校何鸿君等老师开课前首先调查学生的知识背景,根据调查分析的结果适时调整教学内容[1];倪玉华等老师采用随机进入教学法,使学习者可以随意通过不同途径、不同方式、不同角度、不同角色进入同样教学内容的学习,获得对同一事物或同一问题的多方面认识[2];焦福菊等老师以“任务”的方式驱动教学,让学生在完成任务时更深刻地掌握教学内容,特别是实践教学内容[3];丁忠东等老师更是综合应用多种教学模式,如互动式教学法、启发式教学法、反馈教学法等[4];王春东等老师将建构主义学习理论引入计算机基础教学,强调教学中的多向交流,提倡合作学习[5]。
对于非计算机专业学生,理论知识的教与学比实践教学难度更大、更抽象,将这些抽象的理论知识形象化、具体化、情景化,有利于提高学生学习积极性,加深对理论知识的理解。笔者将该教学模式由信息管理与信息系统的专业人才培养扩展到非计算机专业的计算机基础课程教学,强调“教学设计情景化”,以提高计算机基础教学中理论教学的效果。
1 “四维六化双主体互动式”教学模式
“四维”是指创新型人才培养架构中的四个课程平台,即课内教学活动、课外创新活动、校内文化活动和校外实践活动。在四维一体的教学架构构建了各有侧重的双主体互动式教学实施方式:
1) 课内教学活动。重点开展项目驱动下的双主体互动式大作业教学、用户需求驱动下的双主体互动式“讲授、模拟、实践”三位一体教学活动。
2) 课外创新活动。重点开展研究课题驱动下的双主体互动式科研、实际问题驱动下的双主体互动式数学建模、创业计划驱动下的双主体互动式创业演练活动。
3) 校内文化活动。重点开展文化主题驱动下的双主体互动式人格塑造活动。
4) 校外实践活动。重点开展职业需求驱动下的双主体互动式社会实践活动。
“六化”是指四维一体教学架构下的双主体互动式教学实施方式中的教学策略与方法,即教学设计情境化、情境创设主题化、主题实现项目化、项目实施责任化、责任落实成果化、成果评价民主化,如图1所示。“四维六化双主体互动式”教学模式构建了递进互补型实践教学体系以及由验证性实验、设计性实验和探究性实验组成的系列实验体系。
1) 教学设计情境化。依据教学内容设计教学情境,引导学生进入情境,形成自己的体验、感悟,并对教学内容产生独特的学习欲望和兴趣,使教学生动化。
2) 情境创设主题化。在情境创设过程中,按照课程和学生的认知特点,将教学内容有机整合,构建成一个个教学主题,使之既有明确的教学目标,也有相应的教学内容,以引导学生主动、有效地学习。
3) 主题实现项目化。在明确教学主题之后,密切联系相关产业发展和教师的科研实际,根据学生的知识与能力背景,将相关教学内容设计成具体的训练项目,并按照项目的要求组织实施教学与考核,使专业人才培养的能力目标得以实现。
4) 项目实施责任化。在项目实施过程中,注意明确责任、分工合作、团队学习、共同提高。项目小组由指导性的成员分工安排,形成人人参与、团队合作的共同体,培养学生的责任感。
5) 责任落实成果化。在责任落实过程中,学生个人或小组的学习成果须按大作业报告、研究报告等形式呈现,并在小组、班级交流。这有利于提高学生的写作能力,达到认知系统化、有序化的目的。
6) 成果评价民主化。在成果评价过程中,组织学生对成果进行自评和互评,培养学生发现、思考和解决问题的创新能力,促使学生养成学习他人长处的良好习惯。
2教学设计情境化
“四维六化双主体互动式”教学模式已成功应用于信息管理与信息系统专业创新型人才培养中。为扩大该教学成果的辐射范围,我们在非计算专业的计算机基础课程中逐步引入该教学模式。由于我校近几年计算机基础的教学和相应的实践教学微机操作分别由信息学院和教育技术中心两个独立的部门承担,因此四维六化的推广先从理论教学入手。其中“教学设计情境化”环节比较适合理论课教学,因此,本文通过具体案例说明计算机基础课程中的“教学设计情境化”。
2.1案例1:补码的原理
在计算机基础中,信息的编码是一个最基本的内容,它是学生理解计算机中科学计算和信息处理的关键。在数值编码方法中,原码比较容易理解,只要将将十进制数转换成二进制,再考虑符号即可。然而,补码的教与学却比较困难,原因是学生对采用补码的原因不清楚。因此,对于补码的原理,我们的情境化设计如下:
首先给出一个例子,如10-4可转化为10+(-4);然后用源码进行加法运算,得到00001010B+ 10000100B=10001110B,即十进制的-14,此时学生定然很惊讶为什么会出现这种结果;接着拿出一个时钟,指示到10点,向同学们演示,10-4相当于把时间向后调整4小时,得到6点整;为得到6点整,也可以把时间向前调整8小时,即10+8,原因在于钟表的表盘表示数的范围也有限(0～11共12个数),因此可以利用这种特点将10+(-4)转化为10+8,其中(-4)和8是一对互补的数;将该特点引入到8个二进制位表示的机器数上,由于表示的范围也有限(最大为0～255共256个数),因此也可以利用类似表盘的方法将减法转为加法。最后通过提问,让学生自己得出负数补码的计算方法。
2.2案例2:网络层次结构体系
网络体系结构为什么要分层,对于非计算机专业的学生,特别是文科类的学生来讲,理解起来有相当的难度。为此,我们设计了以下两个情景:一是新年将至,江西财经大学的校长要给江西师范大学的校长送去一份问候;另一个是学生思念父母,想在母亲节前后给母亲送一份礼物。此处以第二个情景为例说明网络分层的原因和大致所分的层次。假设学生将对母亲的思念表达在一封信函中,若从写信到千里迢迢地送信都由自己完成,显然极为不便。实际的做法是:
将思念之情写在信函中,填写收信地址和收信人后送至快递公司→快递公司整理后交给送货员→送货员选择一个方便快捷的道路→沿所选择的道路送货。将以上完成的步骤与TCP/IP模型中的应用层、传输层、网际层、网络接口层的功能对应起来,以明确分层的意义及TCP/IP参考模型中各层次的基本功能。
2.3案例3:域名与IP地址的关系
在讲解域名与IP地址的关系时,我们设计了两个情景,一个是学生日常生活中的学号与姓名的关系,另一个是域名抢注的问题。首先讲解学生的姓名与学号之间的关系,使学生了解到在学校学号是确定学生的关键;进而解释日常学习生活中使用学号的不便之处,因此通常采用姓名来“访问”某一同学,IP地址相当于学号,而域名相当于学生姓名;然后说明某同学的学号可对应多个“姓名”,如大名、外号等,而一个IP地址也可以有多个域名,如IP地址202.108.22.5的域名有、mamashuojiusuannizhucedeyumingza ichangbaidudounengsousuochulai.cn(妈妈说就算你注册的域名再长百度都能搜索出来)等。最后给出一个域名抢注的案例并让学生讨论域名抢注的问题。
2.4案例4:信息安全中的加密与数据备份
为讲解加密的基本原理和数据备份的意义,我们设计了以下两个情景,一是电视剧《潜伏》中关于密码的片段,二是关于东南大学实验室火灾的报道。在讲解信息安全课程内容之前,首先播放电视剧《潜伏》的一个片段:“研究所呼叫勘探队,请记录:3313、2045、9037……”,然后讲解加密的发展直至现在数字签名中所用的公钥密码。在讲解数据备份的意义时,展示如下报道:“东南大学火灾后续报道,约10个实验室被烧毁[6]”,在现场的一位白发苍苍的老师用“无法估计”来形容。“光是建筑设计院在四楼的设备,可能就值上千万吧,那些没来得及转移的研究成果、软件、设计文档,还有多少毕业同学的论文资料,这些更是宝贝,多少钱都买不来的。”“我们教授年纪已经很大了,他教学生涯几乎所有的研究资料就这么突然没了,这都是他毕生的心血”。这位同学说,他当晚看见已经头发花白的老教授坐在烧空的楼边角落里暗自流泪。
2.5案例5:Web检索的基本原理
信息化高速公路的快速发展使当前的计算机用户不得不借助搜索引擎等工具才能有效获取信息,对非计算机专业的学生来说,如何使用搜索引擎的教学相对容易,但要了解搜索引擎的基本原理却相当困难,特别是Web搜索中的链接分析技术[7]。为此,我们设计了一个学生在出国留学时需要获得专家推荐的情景,如图2所示。进而教师讲解在考察某学生时不仅要看推荐他的人数,还要看推荐他的专家及该专家所推荐的人数。如学生5获得两个学生的推荐,学生1获得1个学生和1个教授(教授2)的推荐,学生4获得1个学生和1个教授(教授1)的推荐,而且教授1只推荐了学生4。因此,相比之下,学生4比学生1获得的推荐更有效,而学生1比学生5获得的推荐更有效。
3 “教学设计情境化”的效果评测
为评测“教学设计情境化”的教学效果,我们在两个平行班级进行实验(两个班级都为国际经济与贸易专业),C1班(42人)采用“教学设计情境化”教学模式,C2(54人)班则直接讲解,不进行情境化设计。然后采用问卷调查和综合测验的方法,对C1、C2两班在相关知识点的掌握上加以对比。
3.1问卷调查结果
问卷由10个问题构成,涉及的都是计算机基础中理论性较强的知识点。问题形式如下:
你对×××的理解程度(例如:你对计算机网络体系结构中的层次模型的理解程度)。
a) 完全理解b) 理解c) 似懂非懂
d) 听说过但不理解e) 没听说过
让学生在不翻阅资料的情况下做出选择。
10个问题的问卷调查结果如图3所示,其中纵坐标为选择相应答案的学生比例在10个问题上的平均值。
从图中可以看出,对10个问题,A班达到“理解”水平的人数占总人数的76%,明显高于B班的25%。
3.2综合测验结果
问卷调查是从学生主观自我评价的角度来衡量其对知识点的掌握情况,综合测验则是从学生对知识点的客观掌握角度来衡量。测验的试题也是由10个大题组成,它们与问卷调查中的10个问题相对应,试题形式为“谈谈你对×××的理解”。试卷的评阅工作由C1、C2两班任课老师以外的其他3位老师担任,即每份试卷中的每个题由3个老师同时给分,并取平均值。图4是A、B两班的平均得分
情况。从图4可以看出,A班学生在各题上的平均得分情况均高于B班,A班的总成绩也高于B班的29.3分(百分制)。
4结语
四维六化教学模式是创新型人才培养模式在教学和实践上的具体实施方案,已成功应用于我校信息管理学院信息管理与信息系统专业人才的培养中,并取得了良好的效果。为扩大该教学模式的影响,我们将这种模式逐步应用于非计算机专业的计算机基础课程教学中,其中“教学设计情景化”对该课程的理论知识教学有重要的指导意义,既能有效改善教学效果,活跃课堂氛围,又加深了学生对相关知识点的理解和掌握。我们的下一步工作是将“主题实现项目化”引入计算机基础的实践教学环节,目前正在编撰相应的实验指导书。
参考文献:
[1] 何鸿君,钟广军,侯方勇,等. “大学计算机基础”教学内容及手段改革的调研[J].计算机教育,2009(24):3-5.
[2] 倪玉华,闫丽华,陈海. “随机进入教学”在计算机基础教学案例组织中的应用[J]. 计算机教育,2008(8):89-90.
[3] 焦福菊,艾明晶. “任务驱动”教学模式在“大学计算机基础”课程中的应用[J]. 计算机教育,2008(15):87-89.
[4] 丁忠东,姚爱红,吴良杰,等. 从“大学计算机基础”教改看我校计算机教学改革[J]. 计算机教育,2009(4):56-58.
[5] 王春东,赵春蕾. 建构主义学习理论下的大学计算机文化基础教学[J]. 计算机教育,2008(15):67-68.
[6] 南京东南大学10个实验室被烧毁 老教授10年心血成灰[EB/OL]. [2008-03-16]. /Html/ dsbd/095943776.html.
[7]“熊猫烧香”炮制者李俊被提前释放:曾把黑客当荣耀[EB/OL]. [2010-04-11].http://news.163.com/10/ 0411/09/63VQGL0Q 000146BC_2.html.
[8] 大学生地震言论激怒网友,遭人肉搜索被逼休学[EB/OL].[2008-06-18].http://news.163.com/ 08/0618/07/4EN2P2ES 00011229.html.
[9] Sergey Brin,Lawrence Page. The anatomy of a large-scale hypertextual Web search engine[J]. Computer Networks and ISDN Systems,1998(30):107-117.
Teaching Model of Basic Computer Science for Non-computer Majors According to 4-dimensions&6-transformations
LIU De-xi1,2, WAN Chang-xuan1,2
(1. School of Information Technology, Jiangxi University of Finance and Economics, Nanchang 330013,China;
2.Key Laboratory of Data and Knowledge Engineering, Nanchang 330013, China)
Abstract: To address the challenges of theoretic education in course Basic Computer Science for non-computer majors are analyzed, the 4-Dimensions&6-Transformations Model, which has achieved significant results in training information management and information system majors is introduced. Based on this educative model, we explore the Teaching Contextualization model and explain it by some concrete cases. Results of questionnaire survey and comprehensive examination show that this model has a competitive performance to help non-computer majors to understand and master the theories content.
Key words: 4-dimensions&6-transformations; basic computer science; non-computer majors; theoretic education; teaching contextualization educative model
(编辑:张玥)
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