計算機導論融合CDIO信息化教學探討

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摘要：在計算機科學教育中，《計算機導論》作為主要的專業入門課程之一，其主要的教學目標就是為幫助計算機專業的學生更好地對自己需要學習的專業知識進行有效的了解和熟悉，從而為后續專業課程的學習打好基礎。本文主要針對目前《計算機導論》傳統教學中存在的一些問題進行分析，探討在《計算機導論》教學中運用CDIO理念的策略和方法，為相關教師的教學工作提供一些參考。

關鍵詞：CDIO理念；計算機導論；教學理念

在計算機科學的相關專業中，學生首先要學習《計算機導論》這一專業課程。這一課程主要介紹的就是計算機體系結構、操作系統、設計語言以及軟件工程等等一些專業入門知識和信息技術等。通過對這門課程的學習，能讓學生更加全面地了解計算機專業體系，將學生的求知欲充分地激發出來，幫助學生樹立自信心。《計算機導論》課程不僅能體現專業理論知識和技術知識，同時在建立專業思想和構建學習方法上也有十分重要的作用；另外，該課程也能有效地培養學生的科學思維能力、創新能力以及分析問題和解決問題的能力等。本課程雖然是計算機專業的一門非常重要的專業基礎課程，但傳統的教學模式存在一系列亟待改進的問題，比如教學理論基礎比較薄弱，教學方法合理性較低，教學實踐適應性不高等問題，所以需吸收新的教學理念，探索全新的教學模式，使該課程能發揮在專業人才教育中應有的作用。為適應現代工程教育的需要，吸收歐美先進的CDIO工程教育理念，結合我院的實際情況和《計算機導論》課程所承擔功能，對本科《計算機導論》課程的教學進行改革非常必要。將CDIO教學模式融入《計算機導論》課程教學中，會使學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統這四個層面上達到預定目標。

1《計算機導論》課程教學現狀

1.1《計算機導論》教學內容和教學目標

在《計算機導論》課程中，主要的的教學目標就是要讓學生對計算機專業知識進行有效的了解，同時運用這些知識解決問題。學習《計算機導論》課程，可使計算機專業的學生認識到自己要學什么以及怎樣去學，作為一名合格的計算機專業大學畢業生，通過學習該課程也可知道自己應具備的素質和能力是什么。在開展《計算機導論》課程的過程中，其中的教學內容主要包括的有計算機發展簡史、計算機領域的典型問題、計算機專業知識體系、計算機基礎知識以及計算機學科方法論等一些十分重要的內容。

1.2《計算機導論》教學中存在的問題

在傳統的教學過程中，《計算機導論》主要是以理論知識為主，只是通過課后作業的方式進行實驗上機操作，上機是一種輔助教學形式。《計算機導論》這門課程主要就是概要的介紹計算機專業所涉及到的理論知識，主要是幫助學生拓展范圍，而不是知識深度。這就要求計算機教師在實際的教學過程中選擇更加合適的教學方法，幫助學生提高學習興趣、引導學生主動了解課程的總體內容。在開展教學過程中，要能有效地激發學生的學習主動性和學習興趣，但在傳統教學方法的背景下，導致目前的《計算機導論》教學仍舊存在一些問題，對教學效果產生不利的影響。1.2.1教材選擇不當截至目前，教師能選擇的《計算機導論》教材有很多，這些教材中的內容相對來說抽象、內容枯燥、難于理解，甚至還存在大篇幅的重復內容，加上技術落后，沒有跟上時代的發展和變化。但我國計算機技術的發展十分迅速，科技也在不斷的創新和進步。在這樣的情況下，都會對學生在學習過程中的興趣產生影響，導致學生的學習效果并不十分理想；1.2.2教學內容過于簡單或老舊由于本課程是大一開設的課程，和大二和大三開設的專業課相比，往往易被院校和教師忽視，所以無論是安排任課教師還是對教學資料都存在一定不太重視的隨意性，比如院校可能隨意選擇一位非計算機專業的教師承擔授課任務，講授的內容往往只停留在一些基本概念，實踐環節可能也只是一些簡單的Office應用，所以多數學生都不明白為什么要開設這門課，從而導致學生對計算機學科知識體系認識不清，所以無法很好達到本課程承擔的教學功能；1.2.3教學方法陳舊在以往的《計算機導論》教學過程中，主要的教學內容還是以理論為主。因此，學生真正能接觸計算機的機會并不很多。教師在選擇教學手段時，采用的仍是傳統的多媒體課件方式甚至是板書方式。但《計算機導論》這門課的理論內容本身就具有較大的信息量和技術上的知識，很多都是學生從來沒有接觸過。尤其是面對概念性、原理性的知識，即使在課堂上教師就已經講過，也很難讓學生完全的理解和掌握。而且在實際的教學過程中，學生以聽為主，并沒有將學生的主體地位充分地體現，也就不能更好地激發學生的創造力和想象力；1.2.4實踐教學手段不先進在傳統的《計算機導論》教學中，教師主要是通過課后作業的方式引導學生完成《計算機導論》的實踐內容。這種形式不僅無法對作業的完成質量進行有效的保證，同時也讓學生忽視實踐內容，認為實踐內容并不重要。但實際上《計算機導論》具有較強的實踐性，其中的很多教學內容十分復雜，只有進行反復的操作，才能熟練掌握所學的知識。但在這種傳統的教學模式下，就很難保證學生的實際操作質量，也就無法將自己在課堂上學習的理論知識付諸實踐；1.2.5教學場所和教學環節形式固定傳統的《計算機導論》教學可能只局限在教室和實驗室，離開教室和實驗室，學生和教師也就失去聯系，教師的教學和學生的學習也就會暫停，所以教學環節無法實現課前、課中、課后有效銜接，也無法將教學延伸到課堂之外，學生也只是在課堂上被動地學習；1.2.6考核方式和成績評定方式單一傳統的考核方式和成績評定依據往往是教學過程結束時的一次考試，忽視考核的連續性和形成性的評價過程，其最根本的缺陷就是重結果輕過程、重知識輕能力，忽視學生的素質教育和能力的提高，不利于創新精神和創造型人才的培養。

2CDIO理念在《計算機導論》教學中的運用

將CDIO理念融入《計算機導論》教學中，注重學科知識體系構建探究式“做中學”，而探究式“做中學”是主要的教學方法，進行一體化課程設計和實踐，讓學生在“想明白、做明白、說明白”中培養思維能力與品質，主要通過課程建設使互相有聯系的課程內容進行整合，制訂明確的課程體系，從選擇教材、擴充授課內容，改革教學方法，開展有效實踐到最終構建合理的課程考核體系，具體做法如下：

2.1選擇合適的《計算機導論》教材

在選擇教材的過程中，教師要選擇最新的《計算機導論》教材，其內容應更新穎，能緊跟計算機技術的發展。和傳統計算機教材相比，里面還應加入一些新的教學內容，不僅包括計算機發展簡史、計算機操作系統、計算機領域的典型問題、計算機學科方法論等一些內容，還可加入一些辦公軟件的使用、計算機病毒原理與防范、計算機系統安全知識、常用系統工具軟件的使用及系統維護等方面的知識；此外，還應加入計算機前沿知識，比如大數據、云計算、物聯網等知識內容，這些知識能有效幫助學生拓展知識面。

2.2構建基于學科體系的教學內容

《計算機導論》課程的教學內容往往是分章節概要性的介紹計算機專業各個領域內的知識和技術，比如計算機體系結構、操作系統、Office應用、程序設計基礎、數據庫基礎、網站設計基礎、多媒體技術等，在教學中應盡量涵蓋專業領域知識和基本技術；除了這些，還要涉及當今新的信息技術，比如大數據、云計算、物聯網、人工智能等，讓學生了解新時代前沿新技術，為后續一些較新的計算機技術和課程學習打好基礎。當然，針對基于學科體系的教學內容，在教師的選派上不應隨意，可選擇具有豐富的教學經驗和具有一定企業經驗的教師共同承擔《計算機導論》的教學任務，在教學中既保證教師對教學內容有宏觀把控的能力，也能讓學生學習很多關于計算機前沿技術領域的知識和內容。

2.3教學方法改革

在選擇教學方法的過程中，相關教師可有效地運用現代多媒體教學課件，在實際的教學過程中充分運用現代網絡教學資源和雨課堂和學習通等線上教學平臺，才能讓學生更感興趣，讓他們的學習效果得到顯著的提高。例如：教師在給學生講解計算機發展簡史的相關內容時，可提前給學生下載一些相關的圖片。比如我國的最原始計算工具“算盤”、巴貝奇的差分機、到現在的掌上電腦，通過圖片的方式，將計算機的發展過程展現在學生面前。在這個過程中，不僅能將學生的學習興趣充分地激發，同時還能引導學生主動對計算機技術進行有效的學習和探索。教師在實際的教學過程中不僅可運用圖片進行教學，還可有效地運用視頻資源。例如：教師在給學生講解CPU的結構與制造過程時，就可在課堂上給學生播放CPU的制作流程動畫視頻，通過更加生動、直觀的方式，讓學生看到CPU的制作工藝及過程，幫助學生更好地理解相關內容，替代傳統、枯燥的文字講解。這樣可對學生的學習興趣進行有效的提升，集中學生的課堂注意力。

2.4開展CDIO項目式實踐教學

《計算機導論》教師在實際的教學過程中要充分地注重實踐內容，作為正常教學任務開展實踐教學，改變傳統的教學模式。實踐內容的完成情況對學生在課堂上學習的基本知識、基本理論的理解都有著重要的影響。因此，教師在開展實踐教學的過程中，就要緊跟理論內容。例如：在開展理論課程教學的過程中，教師在給學生介紹計算機硬件的相關知識時，就可有效地開展實踐課程，引導學生練習拆裝廢舊的機器，仔細的觀察主板等硬件的組成，才能讓學生進一步對機箱內部的硬件進行有效的認識。在講述Office操作時，可以每位同學畢業時都要撰寫的畢業設計為例進行講解并提前演練實踐，也可讓學生制作自己的個人簡歷。在講述網頁設計時，可讓學生制作一個較簡單的個人網頁。在講解數據庫時，可讓學生用Access設計的一個功能簡單的數據庫。這種項目式教學可將學科理論教學和項目實踐達到融合，有效提高教學效果。不僅如此，在開展實踐教學的過程中，教師同樣可采取分組的形式。以小組為單位，給學生設置獨立完成的任務，以及集體完成的內容。在課程結束后，讓學生以小組為單位上交報告，并體現每個學生的分工情況；另外，還可定期組織開展討論，讓學生以小組為單位進行演講，然后一起進行討論。通過這種方式，就能給學生提供更多可進行動手實踐的機會，幫助學生進一步理解理論內容，同時能充分激發學生的學習興趣，對團隊意識和集體合作精神進行有效的增強。

2.5創建延伸和開放式課堂

為激發學生的學習興趣，可采用智慧教學平臺，比如雨課堂，課前推送預習課件，課中適時的推送題目增加有效互動，課后布置作業等，將課前、課中、課后環節有效銜接。這樣，時間上從課內向課外延伸，空間上也從教室向圖書館、實驗室甚至是宿舍拓展，內容上從教材向參考資料拓展，最終創建一個虛擬的延伸和開放式課堂，這樣的全新課堂使教師的教和學生的學都發生轉變，學生不但學會課本知識，還學會怎樣有效學習、探究和解決問題，使學生的學習能力有效提升。

2.6優化考核方式

在傳統考核方式的基礎上，對考核方式進行優化，學生的最終成績由理論成績和實踐成績兩大部分按比例加權，比如設置最終成績=理論成績*50%+實踐成績*50%，這相對于傳統的考核方式加大了實踐成績的比重。在這兩大部分成績構成中，其中理論成績又取決于理論課授課環節的雨課堂答題情況和最終的試卷成績，而實踐成績又按比例取決于個人成績和小組成績。這樣的考核方式可從全方位、全過程對學生進行較客觀和立體的評價。

3總結

總之，cdio作為一種全新的教學模式，雖然時間不長，但卻能展現十分強大的生命力。本文主要分析在《計算機導論》教學中存在的一些問題，然后在此基礎上進一步探討如何在教學中運用CDIO教學理念，并將改革措施實踐到筆者們所在的保定理工學院2021級計算機專業大一新生，實踐表明，學生的學習興趣明顯提高，平均成績也比上屆學生提高4.6分；另外，學生的學習能力和探究能力以及團隊協作能力也得到提升，教學效果良好。雖然教學改革取得了一定成效，但教學改革永遠在路上，后續會繼續探究如何更有效將CDIO教學理念應用到計算機專業類課程，從而提高教學效果。

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作者：翟偉芳 冀松 馮娟 單位：保定理工學院