“大学计算机基础”是本科课程中最有趣味、最具活力和吸引力的课程之一,但目前却少有这种反映。究其原委,教材内容滞后、教学方法陈旧是其原因之一。一些高校的计算机基础教育,早已不是“学而时习之不亦乐乎”的精神乐园,长期的幻灯片教学造成了大学生们的视觉疲劳,反复的ABC知识竞猜破坏了大学生们的学习兴趣,而兴趣是最好的老师!正如笔者在“有多少教育可以重来”一文中所说:“一节课的教学任务固然是有形有限的,完成不了可以重来,而学生失去的兴趣是无法重来的!”[5]
笔者借《大学计算机基础》(“十一五”国家级规划教材)更新再版之际,对教学内容和教学方法进行了有效的改革尝试与创新实践,取得了良好效果。在已出版教材的封底所印的宣传语或许是本书特色的最佳概括:
1.提高理工类大学生的科学计算能力应该是计算机基础教育的主要内容
计算机技术与众多专业的融合大大丰富了计算机基础课程体系的教学内容,这种融合已成为一种新的科技发展趋势。新版教材以MATLAB2008a版为蓝本并结合精选实例介绍了MATLAB最基础、最常用的内容。20世纪80年代,计算机基础教育以讲授作为“计算工具”的各种程序设计语言为主,如FORTRAN语言。当国外用新的4M语言(指科学计算语言MATLIB、Maple、Mathematics、MathCAD)替代FORTRAN等语言时,国内各大学却没有及时跟进。
众所周知,科学计算涉及所有理工专业和课程,机械、电子和控制等10多门理工科后续课程都离不了它,所以对理工科而言,4M语言就是这些后续课程的“计算机基础”。如用MATLAB解线性代数方程,力学课要用,信号处理要用,电路课程要用(而且是复数的),……,解线性微分方程也要以解线性代数方程为基础。而目前高校的现状是,计算仍然使用计算器。一些学者尖锐地指出:“我国大学本科就科学计算而言,基本上还停留在计算器时代,大学生在课程学习中还是靠计算器来算题,大部分课程都没有联系科学计算的特点来建模和讲解。学生只会用计算机上网和游戏。”[1]
传统的电子表格软件是以讲授表格编辑为主的。新版教材却“从甲午海战讲起”,讲授以公式和函数引用为核心内容的“电子表格计算”功能,全部采用案例教学,与中学所讲授的电子表格软件拉开距离,提高了授课水平和教学质量。
2.从程序设计语言“语法教学”的误区中走出来
传统的程序设计课程是以语言、语法为主的(计算机考试也是这样),举例通常也难易各异,离散且相互无联系,如魔方、汉诺塔、八皇后等。许多程序设计课程的教材都强调其“阐述深入浅出”的特点,但要真正做到深入浅出又谈何容易。事实上,目前许多教材的确是“浅入深出”的,有些教材更像语法说明书或技术手册,毫无可读性和趣味性可言。人类创新的原动力来自于综合素质的发展,教育的目的不只是使学生接受和传承前人的知识技能和思维方式,更重要的在于开发人的潜能、发展人的个性、活跃人的思维、激励人的创新。
社会需求是教育事业的生存之母,科学创新是教育事业的发展之父。大学要授人以“渔”,大学真正要教会学生的应该是学会学习!学会思考!学会生存!在认真研究了可视化编程软件中自学自会以及“所见即所得”的许多设计思想和方法(菜单技术、可视化编程、用户友好性的保障等)的基础上,新版教材真正从“设计”着手,以程序设计思想与方法为核心,结合“神算小精灵(计算器设计)”这一贯穿始终的教学案例,讲授程序的设计与控制,覆盖程序设计语言所有的知识点。即将程序设计语言的控件及属性设置、界面设计、事件过程、基本数据类型、运算符、表达式、常用内部函数以及分支与循环控制语句等主要内容,紧紧围绕“神算小精灵”的程序开发来讲解和演示,并以此取舍现有的教学内容和教学方法。在分章节进行教学时,教学案例“神算小精灵”也循序渐进、从一而终,以保证程序设计教学过程的完整性和连续性。案例讲授结束,程序设计的教学亦完成。实践证明,这种以全新的教学理念组织编写的程序设计课程教学内容,以及灵活应用贯穿始终的案例教学方法,可以增强教学的科学性、合理性、实用性和趣味性。我们的教学目的,不是让学生仅仅学会一门程序设计语言的语法,而是通过案例学习,使学生今后能够自学其他的程序设计语言和方法,真正懂得什么是程序“设计”,真正学会和掌握程序设计。
3.还计算机基础教育的本来面目
在20世纪90年代,高校普遍认为:文档编辑软件的主要功能与基本操作(包括文字、电子表格和幻灯片的编辑)是大学计算机基础教育的主要内容,许多学校都开设了汉字输入和文档编辑课程,但却走进了两个误区。
先说汉字输入。在汉字的键盘输入、手写、扫描识别和语音识别4种输入方法中,多数教材选择了最不易学的字根键盘和拆字输入法:先讲字根键盘,然后讲如何将“李”拆成“十”、“八”、“子”三个字根,初学者常常对此一头雾水。只会“木子李”、“弓长张”的人只好望“字”兴叹。当大学生们练指法、背字根,被搞的焦头烂额、苦不堪言时,难免发出“方块字真不如西方拼音文字”的感叹!拆字根的键盘输入方法,追求高速度和低重码率,并常常成为可以量化(每分钟录入XX字)的宣传亮点,被开发者津津乐道。而大多数非职业电脑录入员,如教师、科研人员和作家,他们的工作方式常常是边思考边输入,是“想打”而非“盲打”,更不应该以牺牲易学性为代价去追求“盲打”速度,要知道一个电报译码员,如果经过长时间的训练,也可以达到无重码(四码一字)、高速度的。不知精于此道的大学生们毕业后还有多少人记得字根键盘和拆字规则?!
再来看文档编辑操作软件的教学。有近百种版本的大学计算机教材,都对编辑软件的基本功能与操作细节做了详细的阐述,由于采用了大量的屏幕拷贝,大学生们称这种教科书为“计算机操作连环画”。这样的做法既无必要,也根本没有这样详细讲授的课时。计算机技术发展极快,给了教师很大的讲授空间,但同时我们也应该给学生应有的学习空间,让他们学会学习。大学生已经不是中学生,“生怕学生学的少或学不会”是目前教师的普遍心态,样样都想教给学生,结果却事与愿违,传授给学生的知识多半是“夹生饭”。实际上,编辑操作软件的大多数内容都可以作为大学生们的自学内容,如同许多熟悉计算机操作的中小学生,他们也不是靠课堂上或教材来学习计算机的。像电视、数码相机、手机、上网和QQ,中小学生会使用它们并不是因为在学校学习过这些内容;实际上,也没有任何一所学校开设这些内容的课程,而某些过级的网络游戏操作,比目前教材中所讲授的软件操作要难得多。
熟悉操作的中小学生,靠的是学习兴趣,靠的是现代软件提供的“所见即所得(What you see is what you get)”、“操作一致性”和庞大的在线帮助(Online help)功能。所以,编辑软件的操作不是在课堂上或书本里才可以学会的。我们为什么还要将这些内容像菜单一样罗列在教材中呢?教师在课堂上真正要讲授和演示的,不是千篇一律的课件幻灯片,而是实用的教学案例(这样还可以防止教师在课堂上照“片”宣科)。这样的教学方法甚至已不能算作是“创新”,因为我们自己就是靠这种方法学习软件操作的,而不是通常所说的“计算机教材”。
新版教材用一章的篇幅讲授了汉字信息处理技术与文档编辑软件,包括电子表格的计算功能、文档编辑和幻灯片编辑。没有软件功能与操作细节的叙述,而是将众多编辑操作要素和知识点融合在每一个作品样张(课件)中。如一个文档编辑样张(课件),就可能包括标题艺术字、段落底纹、段落边框、首字下沉、文档水印、插图绕排、不等宽分栏、页眉页脚、页面边框等诸多编辑要素。
新版教材的课件,其使用和选择的原则以突破教学难点为根本目的,其切入点以不影响教学过程的真实性、完整性和符合学生思维的循序渐进为原则,只有在用常规手段不能很好地解决教学难点时,才考虑使用课件,以使课件真正起到辅助教学的作用。课件的制作,也不统一要求PPT幻灯片,而是用所讲授软件来制作--所见即所得。追求课件要符合学科规律的科学性、符合心理学规律的艺术性以及符合学生年龄特征的趣味性。同时,我们鼓励学生利用这些辅助教学课件和现代软件的“操作一致性”及“在线帮助”等功能,通过反复动手实践自学这些内容。
我们有意略去了教学案例和课件编辑软件系统平台的说明,其目的颇有矫枉过正的味道。因为,所有案例在红旗中文2000、金山WPS、永中Office和微软Office的系统环境中均可实现,所以教师就不能只介绍微软公司的Office。中国的计算机基础教育不能再为美国IT公司做义务操作培训和免费广告。
4.计算机基础教育要突出中国文化特色与人文精神
教学实践中我们体会到:人文知识的积累和人文修养的提高是至关重要的。一个人的审美观念是他整个生命的经历和思考的总积累,将会影响他的一生。一个具有丰富人文知识和人文气质的人,身上积淀了祖国优秀文化的底蕴,汲取了本民族和人类精神之精华,他就会具有很强的判断力、美的欣赏力、适应变化的灵活性和自信心,就会理解人类文化和价值体系,并把这些知识与其很强的判断力结合起来,批判地思考科学、道德、伦理和社会等问题。这也是我们培养创新人才时,要求必须具备的信息素养和人文素质!
温古而知新。新版教材中,信息学科发展史是从中国最古老的计算工具--算筹和算盘以及古算史上的“哥德巴赫猜想”讲起的;信息传输与处理技术,从中国古代烽火台讲到中国的方块汉字;汶川气壮山河的生命大救援,迸发出世所罕见的中国速度和中国力量!为了向汶川救援英雄们学习,也为了哀悼我们的遇难同胞,教材编辑软件所有教学案例的素材,全部取自以汶川地震为背景题材的诗歌散文,如:“汶川不是忘川”、“我的四川网友”、“同胞,天塌下来我们一起来扛”。
新版教材中涉及的人文科学问题有:信息爆炸与信息污染;黑客与计算机教育;易学与计算机科学;计算机算命与预测科学;计算机神话--IT业批判;文明的困惑--信息技术与伦理道德的“两难推理”;网络教育中国家观念的教育;网络隐私权与信息道德教育;信息产业界的道德准则;专利和知识产权管理;信息资源的检索与利用;机读身份证--中国信息化之契机;中国信息港建设;中国现代物流与电子商务等。
将已有成熟的信息技术用于解决我们身边的实际问题(如大学三维视屏电子地图、四梯联动的电梯系统等),是所有院校都可以办到的,也是计算机基础教育巨大的发展空间!例如,数据库管理系统课程就可以选用大小适宜、围绕校园管理和实际应用的问题作为全程教学的教学案例,提倡个性化和趣味性(如大学教学楼排课系统、大学运动会计分统计系统、大学校园卡系统、大学辅助教学及考试系统等)。
新版教材介绍了目前社会经济发展中处于应用热点的前沿技术:电子标签(RFID)、NFC、卡式管理技术和条码技术以及人工智能与神经网络、数据仓库与数据挖掘、地理信息系统与“3S”技术等,重点阐述了这些技术的开发历史、技术实现思路、应用背景演变以及未来发展的趋势。通过大知识量的讲授阐述这样一种理念:计算机的生命在于应用!
多年从事计算机基础教育工作,我们的体会是:从事基础教学的计算机教师的“水平”是要靠自己推广计算机应用来提高的,而不在于“深入”专业课有多深;要靠自己的工作来提高计算机基础教育在整个高等教育中的地位;要靠提高计算机基础教学的质量来实现自己的人生价值,并充分享受这份快乐和乐趣。
参考文献
[1] 陈怀琛.把培养大学生"科学计算能力"列入教学计划的建议.致理工科专业各教学指导委员会的信,2006.3
[2] 管会生.大学要出思想[J].计算机教育,2008.2(3):10~14
[3] 管会生.计算机教育不是竞猜游戏[J].计算机教育,2007.11(21):63~65
[4] 管会生.理工科计算机基础教育发展战略研究[C].大学计算机课程报告论坛论文集.北京:高等教育出版社,2006.35~39
[5] 管会生.大学信息技术导论[M].第2版.北京:高等教育出版社,2008.8