迈向计算机基础教学的新高度

冯博琴　张　龙

摘要：本文指出我国走新型工业化道路、培养新一代产业大军，是提高计算机基础教学水平的历史机遇；同时阐述了计算机基础教学作为基础课程的弱点和差距；最后介绍了教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会和全国十家国家级计算机实验教学示范中心课题组近期所做的一系列研究工作，指出这将使我国的计算机基础教学迈向一个新高度。

关键字：计算机基础教学；计算机基础教学知识体系；计算机基础实验教学体系

计算机基础教学在近年来取得了长足发展，计算机基础课程在高校确立了公共基础课地位；多个版本的计算机基础教学课程体系的研究成果面世；产生了19门国家精品课程；任课教师已基本实现以科班出身的高学历中青年为主；实验室条件已有极大改善，上机实验在绝大部分高校不再成为问题；从事计算机基础教学研究的学术组织十分活跃，教改成果十分丰硕，等等。总之，目前计算机基础教学的态势十分喜人。

一、历史机遇时代重托

在这种轰轰烈烈的形势面前，我们必须保持清醒头脑，一定要清楚地认识到计算机基础课程的“成熟度”无法与高等数学、大学物理、大学化学相比，也不能与计算机专业的课程相比。首先是我们的课程毕竟太年轻了!与在大学讲台上具有一二百年历史的数理化课程相比，计算机基础课程只有二十来年的历史，那是一个数量级的差别，第二个原因是计算机技术发展太快，技术的快速更新换代使我们大部分教学内容难以稳定，欲形成面向技术应用的“传世”教材，难度很大。第三个原因是缺乏国际化的交流环境，国外没有相应的国际学术组织来研究计算机基础教学，也没有像IEEE CS/ACM的CC2005那样的权威研究报告，所以想借鉴国际上的成果、开展系统的交流都比较困难。这三个缺陷导致计算机基础课程的教学积累不足，在那些“老字号”课程面前，我们历史的沉淀显得十分浅薄。

党的十七大提出我国要走新型工业化道路，应从改造传统工业入手，通过工业与信息技术的融合来实现。为此，要培养新一代的产业大军，这支大军里的战士，必须是“信息＋专业”的人才。主动适应社会发展的需要，这是教学决策者和普通教师的社会责任和生存理由。信息技术教育被提到如此空前重要的位置上，这是我们提高计算机基础教学水平的历史机遇。

现在大学生计算机应用能力的高低，要比以前任何时候都显得重要，可以说，这是他能否成为名符其实的新产业大军一员的重要因素。这使我们真正感到提供符合社会需求的计算机基础教学是我们的历史责任。我们应该研究作为一门公共基础课，我们与“老字号”的数理化的差距何在，要向他们学习些什么?还有，同样是计算机课程，计算机专业课程也比我们“强大”许多，它们为计算机基础教学树立了怎样的榜样?只有想明白这些，才能建立起符合时代要求的计算机基础课程，才能实现计算机基础教学的历史性跨越。

二、批准差距科学办学

把一门基础课程或一个专业的教学说成是科学、规范或成熟的，一般而言，它应该已完成以下研究，取得的成果在同行中有很高的认同度，并且在本领域被采用：建立了完整的课程知识体系和实验教学体系；合理的课程设置；明确的教学基本要求；建设了优质教学资源，包括经典的教材、习题和实验项目。

前面三项属于课程研究性质，是教指委和教学研究团体、学校教务处以及各校的课程负责人所关心的，目前已有许多版本。理想的目标，不仅是这些体系、课程设置和教学基本要求本身达到科学、合理要求，而且它们是用规范的语言，清晰地表达了它们的内涵，用户不会产生理解上的歧义。而最后一项关于优质教学资源，当为任课教师所关注，这是课程可操作的关键。

数理化和计算机专业的课程体系科学规范、内涵清晰，教学内容和教学基本要求相对稳定。它们的课程真可以用千锤百炼来形容，并且已“物化”为教材、习题、实验项目等教学资源。大几经过大学本科教育的，教材方面，都知道樊映川先生的《高等数学》和赵凯华先生的《新概念物理教程》：实验项目方面，也都做过物体速度、加速度的测量，用光栅衍射法测定光波长，会做水的总硬度测定以及氧化还原与电化学等实验；习题方面也都做过经典的求极限、求积分的习题等等。

成熟课程的教学基本要求都有一个相对稳定的“基本部分”。如果把教材、习题和实验项目看成是对基本要求的诠释，那么这些课程的一批传世教材、经典的习题和实验项目就能保证不论何地何时，只要采用这批资源进行教学，就不会“把经念得太歪”。

社会发展到这一步，计算机基础教指委和相关教学研究团体理所当然要担起这个历史重任，启动这项重大工程。

三、教学创新实现跨越

上一届的计算机基础教指委发表了计算机基础教学白皮书，对于前面提到的前三项已经做了许多开创性的工作，新一届的教指委以制订新一轮教学基本要求为契机，将白皮书的内容进一步完善和改进，特别是对相关内涵给出了科学的表达，相关工作取得了重大进展。

在教学资源建设方面，通过“质量工程”建设，网上课程资源相当丰富，但迫切需要凝练，完成由“由厚变薄”的精化过程。目前，十个国家级计算机实验教学示范中心在马殿富教授统一领导下开展了相关工作，计算机基础组完成了《计算机基础课程实验教学建设报告》的初稿，即将出版。

这两项工作对于提高我国计算机基础教学的高度有着十分重要的作用。我们把这两项研究工作的初步成果综合在一起，对有关部分作一简单介绍。

1计算机基础教学知识体系

计算机基础教学的知识体系采用了一个“4领域×3层次”的矩阵表示，矩阵的元素称为知识单元，知识单元的内涵由知识点表示。

四个领域是：

系统平台与计算环境——涉及计算机硬件结构、操作系统、网络工作平台等方面的基础知识和应用技能；

算法基础与程序设计——涉及程序设计语言(包括面向过程及面向对象的程序设计语言)、程序设计基本方法、数据结构与算法基础等；

数据管理与信处理——涉及应用计算机系统进行数据分析与信息处理的技术与方法，典型的有数据库技术、多媒体与人机交互技术等，另外，专业特征比较明显的控制技术、辅助设计技术、数值计算等方面的内容也涉及这一领域；

应用系统分析与设计——涉及较大型信息系统的设计方法(特别是网络应用软件的架构技术)以及软件开发过程等方面的内容。

三个层次是：

概念与基础——涉及各知识领域中一些主要概念和原理性的内容，是要求学生掌握和理解的知识；

技术与方法一涉及各知识领域中用于实际开发工作的技术与方法，这些技术与方法是用计算机解决实际问题的基本手段和工具；

相关专业应用——涉及计算机相关技术与方法在其他各专业领域中的应用。

4×3矩阵中的元素，称为知识单元，它是经研究精心设计的，目前该体系包含的单元有124个知识单元(表1)。

表2、表3分别通过一个示例展示了“知识体系一知识单元一知识点”的构造思路。知识体系共包含124个知识单元，602个知识点。

2计算机基础实验教学体系

与知识体系对应，实验教学体系也采用一个4×3矩阵表示，其矩阵元素称为实验单元，实验单元的内涵由技能点表示。现在的实验教学体系包含了88个实验单元和354个技能点。

四个领域是：

系统平台与计算环境(S)；

算法基础与程序设计(P)；

数据管理与信息处理(D)；

应用系统分析与设计(A)。

每个领域又分三个层次，分别是：

操作性基础(O)——常用软硬件基本操作，基本原理的验证；

综合性技能(C)——技术与方法的实现；

专业性应用(S)——涉及专业的应用技能，有关的专业软件应用等。

实验教学体系的结构见表4，其中列出了各领域包含的实验单元和技能点的数量。表5、表6分别通过一个示例展示了“实验教学体系一实验单元一技能点”的构造思路。

3教学基本要求

教学基本要求对每门课程分别制订。与以往不同的是，在新版教学基本要求中，特别给出了课程涉及的知识单元及知识点、实验单元及技能点。这样，以前近乎套话的基本要求描述就变成专业化词汇的表达，教师一看就明白教学要掌握的尺度，心中就更加有数。这项工作把基本要求的科学性、规范化向前推进了一大步。

4实验项目教学资源建设

不能否认现在确有丰富的教学资源，但是我们还缺乏如数理化课程所拥有的一批经典教材、习题和实验项目，我们还不能说C语言的哪几个程序是经典的，网络的哪几个实验是传统的，大学计算机基础的哪几个习题是最基本的。因此不论是上课，还是给学生布置作业，教师的随意性较大。教学选材的质量完全看老师的“法眼”了，其实这是十分危险的事!

我们的思路是集国家级精品课程和计算机十大实验教学示范中心之精华资源，编制《计算机基础实验项目指南》(暂定名)，精心打造一批经典的实验项目。希望能够借这一项目为提升中国高校计算机基础教学的实验水平、规范课程教学开一个好头，通过若干年的努力和不断积累，也能有一批传世的教学资源出现，成为教师的得力工具。到那时，计算机基础教学的教学质量就更有保证。

总结起来，以“知识领域(子领域)×层次一知识单元一知识点、实验领域(子领域)×层次一实验单元一技能点”的形式，科学地表达了计算机基础教学体系和教学基本要求，为今后研究打下了扎实基础；规划中的《计算机基础实验项目指南》将有可能凝练出一批经典的练习题和实验项目。我们期望随着这些带有奠基性工作的完成，能使计算机基础教学登上一个新高度。

[责任编辑：余大品]