计算机导论融合CDIO信息化教学探讨

上传:ccxx451999 2022-09-02 11:58:27 版权声明 举报文章

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摘要:在计算机科学教育中,《计算机导论》作为主要的专业入门课程之一,其主要的教学目标就是为帮助计算机专业的学生更好地对自己需要学习的专业知识进行有效的了解和熟悉,从而为后续专业课程的学习打好基础。本文主要针对目前《计算机导论》传统教学中存在的一些问题进行分析,探讨在《计算机导论》教学中运用CDIO理念的策略和方法,为相关教师的教学工作提供一些参考。

关键词:CDIO理念;计算机导论;教学理念

在计算机科学的相关专业中,学生首先要学习《计算机导论》这一专业课程。这一课程主要介绍的就是计算机体系结构、操作系统、设计语言以及软件工程等等一些专业入门知识和信息技术等。通过对这门课程的学习,能让学生更加全面地了解计算机专业体系,将学生的求知欲充分地激发出来,帮助学生树立自信心。《计算机导论》课程不仅能体现专业理论知识和技术知识,同时在建立专业思想和构建学习方法上也有十分重要的作用;另外,该课程也能有效地培养学生的科学思维能力、创新能力以及分析问题和解决问题的能力等。本课程虽然是计算机专业的一门非常重要的专业基础课程,但传统的教学模式存在一系列亟待改进的问题,比如教学理论基础比较薄弱,教学方法合理性较低,教学实践适应性不高等问题,所以需吸收新的教学理念,探索全新的教学模式,使该课程能发挥在专业人才教育中应有的作用。为适应现代工程教育的需要,吸收欧美先进的CDIO工程教育理念,结合我院的实际情况和《计算机导论》课程所承担功能,对本科《计算机导论》课程的教学进行改革非常必要。将CDIO教学模式融入《计算机导论》课程教学中,会使学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统这四个层面上达到预定目标。

1《计算机导论》课程教学现状

1.1《计算机导论》教学内容和教学目标

在《计算机导论》课程中,主要的的教学目标就是要让学生对计算机专业知识进行有效的了解,同时运用这些知识解决问题。学习《计算机导论》课程,可使计算机专业的学生认识到自己要学什么以及怎样去学,作为一名合格的计算机专业大学毕业生,通过学习该课程也可知道自己应具备的素质和能力是什么。在开展《计算机导论》课程的过程中,其中的教学内容主要包括的有计算机发展简史、计算机领域的典型问题、计算机专业知识体系、计算机基础知识以及计算机学科方法论等一些十分重要的内容。

1.2《计算机导论》教学中存在的问题

在传统的教学过程中,《计算机导论》主要是以理论知识为主,只是通过课后作业的方式进行实验上机操作,上机是一种辅助教学形式。《计算机导论》这门课程主要就是概要的介绍计算机专业所涉及到的理论知识,主要是帮助学生拓展范围,而不是知识深度。这就要求计算机教师在实际的教学过程中选择更加合适的教学方法,帮助学生提高学习兴趣、引导学生主动了解课程的总体内容。在开展教学过程中,要能有效地激发学生的学习主动性和学习兴趣,但在传统教学方法的背景下,导致目前的《计算机导论》教学仍旧存在一些问题,对教学效果产生不利的影响。1.2.1教材选择不当截至目前,教师能选择的《计算机导论》教材有很多,这些教材中的内容相对来说抽象、内容枯燥、难于理解,甚至还存在大篇幅的重复内容,加上技术落后,没有跟上时代的发展和变化。但我国计算机技术的发展十分迅速,科技也在不断的创新和进步。在这样的情况下,都会对学生在学习过程中的兴趣产生影响,导致学生的学习效果并不十分理想;1.2.2教学内容过于简单或老旧由于本课程是大一开设的课程,和大二和大三开设的专业课相比,往往易被院校和教师忽视,所以无论是安排任课教师还是对教学资料都存在一定不太重视的随意性,比如院校可能随意选择一位非计算机专业的教师承担授课任务,讲授的内容往往只停留在一些基本概念,实践环节可能也只是一些简单的Office应用,所以多数学生都不明白为什么要开设这门课,从而导致学生对计算机学科知识体系认识不清,所以无法很好达到本课程承担的教学功能;1.2.3教学方法陈旧在以往的《计算机导论》教学过程中,主要的教学内容还是以理论为主。因此,学生真正能接触计算机的机会并不很多。教师在选择教学手段时,采用的仍是传统的多媒体课件方式甚至是板书方式。但《计算机导论》这门课的理论内容本身就具有较大的信息量和技术上的知识,很多都是学生从来没有接触过。尤其是面对概念性、原理性的知识,即使在课堂上教师就已经讲过,也很难让学生完全的理解和掌握。而且在实际的教学过程中,学生以听为主,并没有将学生的主体地位充分地体现,也就不能更好地激发学生的创造力和想象力;1.2.4实践教学手段不先进在传统的《计算机导论》教学中,教师主要是通过课后作业的方式引导学生完成《计算机导论》的实践内容。这种形式不仅无法对作业的完成质量进行有效的保证,同时也让学生忽视实践内容,认为实践内容并不重要。但实际上《计算机导论》具有较强的实践性,其中的很多教学内容十分复杂,只有进行反复的操作,才能熟练掌握所学的知识。但在这种传统的教学模式下,就很难保证学生的实际操作质量,也就无法将自己在课堂上学习的理论知识付诸实践;1.2.5教学场所和教学环节形式固定传统的《计算机导论》教学可能只局限在教室和实验室,离开教室和实验室,学生和教师也就失去联系,教师的教学和学生的学习也就会暂停,所以教学环节无法实现课前、课中、课后有效衔接,也无法将教学延伸到课堂之外,学生也只是在课堂上被动地学习;1.2.6考核方式和成绩评定方式单一传统的考核方式和成绩评定依据往往是教学过程结束时的一次考试,忽视考核的连续性和形成性的评价过程,其最根本的缺陷就是重结果轻过程、重知识轻能力,忽视学生的素质教育和能力的提高,不利于创新精神和创造型人才的培养。

2CDIO理念在《计算机导论》教学中的运用

将CDIO理念融入《计算机导论》教学中,注重学科知识体系构建探究式“做中学”,而探究式“做中学”是主要的教学方法,进行一体化课程设计和实践,让学生在“想明白、做明白、说明白”中培养思维能力与品质,主要通过课程建设使互相有联系的课程内容进行整合,制订明确的课程体系,从选择教材、扩充授课内容,改革教学方法,开展有效实践到最终构建合理的课程考核体系,具体做法如下:

2.1选择合适的《计算机导论》教材

在选择教材的过程中,教师要选择最新的《计算机导论》教材,其内容应更新颖,能紧跟计算机技术的发展。和传统计算机教材相比,里面还应加入一些新的教学内容,不仅包括计算机发展简史、计算机操作系统、计算机领域的典型问题、计算机学科方法论等一些内容,还可加入一些办公软件的使用、计算机病毒原理与防范、计算机系统安全知识、常用系统工具软件的使用及系统维护等方面的知识;此外,还应加入计算机前沿知识,比如大数据、云计算、物联网等知识内容,这些知识能有效帮助学生拓展知识面。

2.2构建基于学科体系的教学内容

《计算机导论》课程的教学内容往往是分章节概要性的介绍计算机专业各个领域内的知识和技术,比如计算机体系结构、操作系统、Office应用、程序设计基础、数据库基础、网站设计基础、多媒体技术等,在教学中应尽量涵盖专业领域知识和基本技术;除了这些,还要涉及当今新的信息技术,比如大数据、云计算、物联网、人工智能等,让学生了解新时代前沿新技术,为后续一些较新的计算机技术和课程学习打好基础。当然,针对基于学科体系的教学内容,在教师的选派上不应随意,可选择具有丰富的教学经验和具有一定企业经验的教师共同承担《计算机导论》的教学任务,在教学中既保证教师对教学内容有宏观把控的能力,也能让学生学习很多关于计算机前沿技术领域的知识和内容。

2.3教学方法改革

在选择教学方法的过程中,相关教师可有效地运用现代多媒体教学课件,在实际的教学过程中充分运用现代网络教学资源和雨课堂和学习通等线上教学平台,才能让学生更感兴趣,让他们的学习效果得到显著的提高。例如:教师在给学生讲解计算机发展简史的相关内容时,可提前给学生下载一些相关的图片。比如我国的最原始计算工具“算盘”、巴贝奇的差分机、到现在的掌上电脑,通过图片的方式,将计算机的发展过程展现在学生面前。在这个过程中,不仅能将学生的学习兴趣充分地激发,同时还能引导学生主动对计算机技术进行有效的学习和探索。教师在实际的教学过程中不仅可运用图片进行教学,还可有效地运用视频资源。例如:教师在给学生讲解CPU的结构与制造过程时,就可在课堂上给学生播放CPU的制作流程动画视频,通过更加生动、直观的方式,让学生看到CPU的制作工艺及过程,帮助学生更好地理解相关内容,替代传统、枯燥的文字讲解。这样可对学生的学习兴趣进行有效的提升,集中学生的课堂注意力。

2.4开展CDIO项目式实践教学

《计算机导论》教师在实际的教学过程中要充分地注重实践内容,作为正常教学任务开展实践教学,改变传统的教学模式。实践内容的完成情况对学生在课堂上学习的基本知识、基本理论的理解都有着重要的影响。因此,教师在开展实践教学的过程中,就要紧跟理论内容。例如:在开展理论课程教学的过程中,教师在给学生介绍计算机硬件的相关知识时,就可有效地开展实践课程,引导学生练习拆装废旧的机器,仔细的观察主板等硬件的组成,才能让学生进一步对机箱内部的硬件进行有效的认识。在讲述Office操作时,可以每位同学毕业时都要撰写的毕业设计为例进行讲解并提前演练实践,也可让学生制作自己的个人简历。在讲述网页设计时,可让学生制作一个较简单的个人网页。在讲解数据库时,可让学生用Access设计的一个功能简单的数据库。这种项目式教学可将学科理论教学和项目实践达到融合,有效提高教学效果。不仅如此,在开展实践教学的过程中,教师同样可采取分组的形式。以小组为单位,给学生设置独立完成的任务,以及集体完成的内容。在课程结束后,让学生以小组为单位上交报告,并体现每个学生的分工情况;另外,还可定期组织开展讨论,让学生以小组为单位进行演讲,然后一起进行讨论。通过这种方式,就能给学生提供更多可进行动手实践的机会,帮助学生进一步理解理论内容,同时能充分激发学生的学习兴趣,对团队意识和集体合作精神进行有效的增强。

2.5创建延伸和开放式课堂

为激发学生的学习兴趣,可采用智慧教学平台,比如雨课堂,课前推送预习课件,课中适时的推送题目增加有效互动,课后布置作业等,将课前、课中、课后环节有效衔接。这样,时间上从课内向课外延伸,空间上也从教室向图书馆、实验室甚至是宿舍拓展,内容上从教材向参考资料拓展,最终创建一个虚拟的延伸和开放式课堂,这样的全新课堂使教师的教和学生的学都发生转变,学生不但学会课本知识,还学会怎样有效学习、探究和解决问题,使学生的学习能力有效提升。

2.6优化考核方式

在传统考核方式的基础上,对考核方式进行优化,学生的最终成绩由理论成绩和实践成绩两大部分按比例加权,比如设置最终成绩=理论成绩*50%+实践成绩*50%,这相对于传统的考核方式加大了实践成绩的比重。在这两大部分成绩构成中,其中理论成绩又取决于理论课授课环节的雨课堂答题情况和最终的试卷成绩,而实践成绩又按比例取决于个人成绩和小组成绩。这样的考核方式可从全方位、全过程对学生进行较客观和立体的评价。

3总结

总之,CDIO作为一种全新的教学模式,虽然时间不长,但却能展现十分强大的生命力。本文主要分析在《计算机导论》教学中存在的一些问题,然后在此基础上进一步探讨如何在教学中运用CDIO教学理念,并将改革措施实践到笔者们所在的保定理工学院2021级计算机专业大一新生,实践表明,学生的学习兴趣明显提高,平均成绩也比上届学生提高4.6分;另外,学生的学习能力和探究能力以及团队协作能力也得到提升,教学效果良好。虽然教学改革取得了一定成效,但教学改革永远在路上,后续会继续探究如何更有效将CDIO教学理念应用到计算机专业类课程,从而提高教学效果。

参考文献

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作者:翟伟芳 冀松 冯娟 单位:保定理工学院