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（一）计算机教学内容的变化
随着大数据技术的发展和大数据分析的成熟，大数据技术及应用必然会成为各高校重要课程。现在，美国的学校已经开设相关课程，比如，大数据分析统计基础、大数据分布式计算、大数据挖掘与机器学习等。国内一些高校也正在尝试开设大数据课程，帮助学生了解大数据，学数据分析。下一步，大数据基础、大数据分析、大数据处理的核心技术等等，必将成为计算机专业的必学内容，也会成为高校重要的基础课程。另外，计算机智能教学系统和教育测评软件将更多地使用在教学中，以记录学生的学习轨迹。而计算机专业的教师也必须熟练掌握大数据技术和分析方法。
（二）计算机教学思维的变化
原来的计算机教学基本是灌输式教学，老师教授的是计算机基础知识、C语言编程的模式、数据库的基本架构，等等。大数据和互联网的发展必然会改变这种授课方式，使知识的接受方式呈现多元化倾向。随着移动互联的发展，学生可以随时随地通过互联网更便捷的获取学习内容。而课堂上单纯的照本宣科、按部就班将不能吸引学生的注意力。因此，教师必须转变教学思维，以更多的案例和互动式教学，引导学生去寻找解决问题的办法，寻找“芝麻开门”的钥匙，只有如此才能让学生有兴趣待在课堂。同时，大数据带来的将是对海量教学案例的数据分析，让教师对计算机教学的难点及教授方法优劣有了更加清晰的认识，不必依靠教学经验去判断教学效果，完全可以驾轻就熟地进行互动教学，启发学生寻找最优解决方案，将是大数据时代下计算机教学的突出特点，这是对计算机专业教学思维带来的革命性变化。
（三）计算机教学模式的变化
目前，计算机教学主要模式是备课—教授—上机—测试，教师主要的精力放在了课前备课。而大数据技术的应用，将会让教师把更多的精力放在课后分析上，形成“备课—教授—上机—测试—数据分析—改进”的模式。在这个模式中，课后的数据分析将是整个教学过程的关键环节。通过大数据分析，可以对一个班的学生进行整体学习行为评价，可以对学生上机测试情况进行细化分析，可以对每个学生的学习习惯进行学习评估，分析学生的学习中偏好、难点以及共同点等，从而得出学习过程中的规律，改进教学方式，提高教学质量。
（四）个性化教学的深入开展
大数据技术的发展，使建立覆盖学生学习全过程、全要素的信息库成为可能，学生大量的试卷、课堂表现留存，学生的学习经历及成长轨迹，学生的家庭情况等等，都将被涵盖在大数据分析中。另外，前述的计算机智能教学系统和教育测评软件，将详细记录学生每次答题的背景、过程和结果。这些信息让教学分析变得更加容易，教师可以利用数据挖掘的关联分析和演变分析等功能，依靠学生的某些学习特征，比如答题持续时间，具体回答步骤和内容（可以细化到每次击键和每个笔划），答对的要素和答错的要素等等，在学生管理数据库中挖掘有价值的数据，并分析学生的日常行为，研究各种行为的内在联系，来据此形成针对学生个性化的教学策略，以帮助学生在学习方面取得更大的突破。
一、高校构建实验技术公共平台的必要性
高校的实验技术公共平台是指在高校,以学科研究工作中方法学的共性为基础,把各学科实验研究中可共同使用,价值较高、大型精密仪器设备集中管理、使用、开展有偿服务的一种充分利用仪器设备,提高使用效率,节约科研成本的使用方式仪器。
目前,高校仪器设备的拥有量是比较大的,少的几千万,多则十几个亿。如何充分发挥其应有的作用、使用率,避免重复购买和闲置,达到最佳的经济效益,是很值得探讨的一个问题。从高校仪器设备的管理上看,目前存在着一些问题。
1.重复购买。由于各个学科单位只考虑自己使用的方便,而在一些高校存在着对某项仪器重复购买的现象。特别是10万元以下的仪器设备,由于经费来源使用的是学科的经费或个人课题专项经费,而在经费的使用方面缺乏制度上的硬性规定,学校的主管部门审批也就十分容易,所以常出现重复购买的现象。例如,几万元低温冰箱、二氧化碳培养箱,在各个学科更是常见。至于十几到二十万的酶标仪仪器,汕头大学医学院就有13台之多。
2.使用率并不高。仪器设备由各学科自行购买,使用权归小单位,因而缺乏全局观念,则常限于本学科的研究与个人课题的使用。而其他学科或课题组需要使用要凭借个人的关系,也缺乏适当、合理的安排。使用率究竟如何,也极少有人去考核。近年由于高校引进人才的需要,不惜为一些引进的人才购进专用贵重的仪器设备,有价值几百万元,但由于某些原因,人才流出,购进的仪器长时间闲置,十分可惜。如汕头大学医学院十几万元以上的超低温冰箱就有5台,是否有此需要,有无闲置,却无人常去过问和检查其使用的情况。
3.没有详细进行经济上的核算。各个学科和课题组科研人员着重考虑科研工作,出数据,出文章,而较少仔细进行核算。科研的主管部门只重视出科研成果,而轻经济核算。目前的高校看重科研成果,以学术水平和科研论文的发表作为业绩考核指标。各学科同样是侧重业绩,并经常呼吁学校应对科研给予大力支持,课题给予配套经费。至于水电费的核算、维护费用、管理人员的费用,等等,无从查核,或只是象征性的扣点水电费。贵重仪器设备只有简单的使用时数登记表。
以上可见,如何充分发挥学校的仪器设备的作用,提高使用率,防止资源的浪费,取得资源的共享与更好的效益,是科研经费管理中亟待解决的问题。因此,构建高校的实验技术平台,是摆在高校面前的一个重要任务。
二、构建实验技术公共平台的几种模式
从目前高校的情况看,实验技术平台的构建主要有几种形式
1.以学科(或学科群)为依托的组建模式。笔者认为,这种形式必须依据学科特点及需要,平台大中型设备分别依托相关学科投入(或学科群),制定统一严格的管理、运作和考核制度,全方位为学科、全院、全校各学科提供实验技术服务。适当地开展对外服务。从汕头大学医学院的情况看,属于规模比较小的院校,所处的区域高校较少,地区的经济和工业、科研并不十分发达,所以采取的就是这种以学科群投入的模式。并于2008年7月出台了文件,设立分子实验室、分析细胞实验室等三个公共技术平台。在2008年9月又出台了《汕头大学医学院贵重仪器设备开放管理条理》,从而优化资源配置,实现资源共享,提高了仪器设备的使用率,促进汕头大学医学院教学科研水平的提高。
2.以学校投入为主的组建模式。仪器设备、场地,全部由学院或学校投入,人员直属学院或学校,主要购买较大型的又比较普遍实用的贵重仪器设备。同样制定统一严格的管理、运作和考核制度,为全校服务并积极开展对外服务。
3.联合社会力量共建的组建模式。有的高校处于省会等较大的城市,与中央各有关部门或省相关部门或大型企业有着较好的联系,双方协作,互利互惠,建设相关的实验室技术平台,依托学校的科研力量,与企业合作,开展社会服务。例如,内蒙古农业大学与蒙牛集团共建的乳品生物技术与工程重点实验室,浙江大学科技园光电实验室与入园的企业共建等,都为我们提供了宝贵的经验。
三、实验技术公共平台的经费收支核算方式
高校的实验技术平台的核算,以上述的几种构建方式分开进行。除联合社会力量的形式比较复杂外,目前高校实验技术公共平台主要是学科群投入或学校投入的模式构建,因而这两种核算方式最为普遍。由此,本文主要是探讨学科群或学校投入的核算方法。
从总体上看,核算中最主要的是成本核算,如何进行各个项目各种仪器明细的分开核算,应由财务和主管部门进行协商,取得共识,原则是维护学校的利益,即在有较多收入的情况下,学校得大头,部门得小头。按劳取酬,多劳多得,勤俭节约,合理收费。
1.收入的核算。所有的收入按部门或各个小组进行核算,纳入财务部门统一管理。主要核算各项仪器设备开展对内、对外检测、观察等的收入。平台的构建主要是以为学校的科研服务为主,在此基础上,为充分发挥仪器设备的作用,提高使用效率,可以逐步考虑对外服务。高校的实验技术平台,开展对外服务有利于该地区的科研工作的发展,加强交流,提高学校的科研能力和高校的知名度。但毕竟内外有别,收费的标准应高于成本,我们认为,对外的收费可较校内的收费提高100%～30%。每个项目的实验收费标准,由实验平台的负责人根据成本核算提出方案,然后各有关部门进行研究确定,报有关部门审批,并在实践中给予逐步完善。
2.成本的核算。实验技术公共平台的成本,主要是包括仪器设备管理人员的薪金、水电费、仪器设备的购买、耗材的支出、维修费的支出等。
从成本核算上看,还有一个仪器设备折旧的问题,但是一些贵重仪器的价值昂贵,其分摊后的费用如加入成本进行核算,那么,成本将是很高,例如,汕头大学医学院进口的透射电子显微镜需约240万元。假如电子设备的使用年限为5年(新制度规定才3年),按平均折旧法计算,每年约为48万元左右。由学科投入经费购买的,学科来分担折旧的费用,负担将过重。如是由学院投入的,一般使用的是专项资金,例如“211工程”公共服务体系项目的资金,从核算上无需提折旧。因为根据《高等学校会计制度》的规定,目前高校的固定资产不提折旧,所以我们认为在目前的情况下,特别是对刚刚起步构建实验技术平台或业务量不是太大的高校,可以暂时不提折旧。
(1)管理人员薪金的核算
公共平台的建设主要是学科群投入的,则以学科群或学科作为一种管理模式,其主要的管理者、技术骨干的基本薪金,应该由学校负担,其奖金应视管理者的业绩而定。其他的辅助技术人员,其薪金、奖金应由学科负担。由学校负担主要的管理人员的薪金,是从考虑扶持学科的实验技术平台考虑,特别是刚刚起步或收入不多的院校,目前还是应以这种方式较好。如是由学院投入建设为主的,管理者、技术骨干、辅助人员的基本薪金,应该由学校负担。其奖金应视业绩而定。从另一个角度上说,在以学校投入为主的运行模式中,管理负责人在应聘此岗位时,也应自己提出一些方案与建议,对此问题供领导决策。我们可以采用两种方法:第一种以每年的纯收入(扣除应有的成本)或工作量作为一个基数,超过部分的纯收入40%作为管理人员的奖金。例如,电子显微镜的观察费,假设以每年的纯收入基数为10万元,实际纯收入为13万元,超过的3万元,按分成的方法计算奖金;第二种以总收入为核算的,则扣除成本后,纯收入同样按分成的方法计算奖金。
仪器设备消耗性物资、维修和水电费等的核算。作为公共的平台,其开展的项目实验所需的试剂及耗材由谁申请的实验,谁负责的原则。其耗材可以自购,也可以由实验室购买,并按实际给予核算。日常的仪器维修,以一个标准的基数为原则,例如,单件材料为5000元,由实验平台负责,并摊入当年的成本核算,5000元以上至1万元以内的在实验平台的发展基金负责,超过1万元的由实验平台负责人写出书面报告,经主管部门的负责人提出意见,由学院领导根据具体情况,决定学科负责或由学校或学院负责支付。水电费的核算,我们采用安装电表,按实际支出数核算,计入当月成本,并返纳给学校。税金的核算也应同步进行,当高校开展服务有收入之时,应注意按照国家的统一规定,向有关部门申请领取统一的发票,办理税务登记,按规定进行纳税。
3.结余的核算。收支相抵后,结余资金的处理应从以下两个方面考虑。
(1)利润的分配。利润的分配,应考虑学校、学科群、管理人员及技术人员之间的利益,如在执行上述分成即学校得三成,学科得三成,管理人员得四成。利润分配的比例也不是一成不变的,最主要的是应视业务发展的情况,在刚起步时,管理人员的奖励可适当提高,当规模越来越大,收入越多,应注意适当调整分配的比例。
(2)建立基金的核算。在上述的利润分配后,归属学科或学校的利润,应建立专项基金,作为购买大型仪器设备或大维修之用,用于实验技术平台的再发展。
四、构建实验技术公共平台存在的几点问题
1.人才的问题。构建实验技术公共平台,目前最大的困难仍是管理负责人的人选问题。这个问题在规模不大的院校,尤为突出。从总体上看,负责人必须技术比较全面,大公无私,协调能力较强,总体素质较高,能全心全意为学校的各个学科服务,而不是为自己的课题服务。因此,应公开招聘,选出比较优秀的人才来承担平台的负责人的工作。但作为学校,其本人如何进行年度考核,应另制定相关的规定。
2.平台是否能维持自收自支的问题。高校的实验技术平台,要维持自收自支,从内部看,必须提供优质服务和具备一定的业务水平,其收费合理,并且高校的规模较大,能提供全面的实验检测和观察项目。从外部看,必须有一定的特色,在区域上位于较大的城市,有较多的科研单位和企业作为依托,开展对外服务的业务比较多,收入资金达到一定的规模,否则,较难办到自收自支。但是,由于学校规模、特色、科研能力及所处的区域的条件的限制等因素,技术平台的发展与创收会受到一定的制约。所以,依靠学校的投入主要的设备与大项的维修,还是比较重要的,使学科的科研工作得到扶持与发展。笔者认为,作为高校的实验技术平台,主要是为学校的科研服务,资源合理配置、达到共享,争取更大的经济效益。其次,提高科研的层次与扩大学校的知名度。所以应综合考虑社会效益与经济效益。
3.关于与企业共建的科研成果如何归属与分配的问题。与企业进行共建实验技术平台,在进行实验之前,应对将来可能出现的科研成果归属、第一作者的署名、专利权等问题进行协商,达成共识,签署有关的合同,以免日后产生不必要的纠纷。
4.注意进行对技术平台的宣传。实验技术平台投入使用后,应注意把有关的仪器设备名称、开展服务的项目、技术力量的水平等编印成册,分发给附属单位及社会上有关单位,并利用网络、甚至新闻媒体开展宣传、报道。开拓更多的合作项目与交流渠道。
参考文献
[1]财政部,国家教委.高等学校会计制度(试行)[Z]北京:中国财政经济出版社
根据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制的《大学计算机基础课程教学基本要求》，同时针对不同专业类别对计算机基础教学的要求不同，结合我校实际情况将大学计算机基础课采用“必修课程+限选课程”的设置方案，如图1。其中，必修课属于通识型（基础类）课程，它主要服务于学校公共基础教学和基本素质教育的培养目标，以培养对计算机系统的基本理解、信息素养为主要目标，同时也培养基本的计算机应用能力。限选课包括技术型课程和交叉型课程，学生可根据自己所学专业选修其中一门课程。技术型课程围绕不同的计算机技术来组织课程内容，根据不同专业类别的需要，深入讲解一种具体的计算机技术。例如：程序设计基础、多媒体技术与应用、计算机网络技术与应用等，培养学生掌握应用特定计算机技术解决问题的能力和方法。交叉型课程则是随着计算技术在各专业领域应用的不断深入而产生的一类课程，这些课程在内容上以相应专业为背景融合计算机技术，同时也可能反映出了各学科领域新的发展方向。
一、 教学内容的改革
“程序设计基础”是大学计算机基础教学的核心课程，授课学生：电化、电气、水电、动科、生工、食科等。教学学时：课程总学时32学时，其中理论课16学时，实验课16学时。主要讲授Visual Basic语言基本知识和编写程序的方法与技术，具体内容：Visual Basic语言的基础知识、数据类型、程序控制结构、函数、指针、文件、类和对象的概念及使用、模板及异常处理、输入/输出流、常用控件、窗体及属性、控件对象的事件和方法、程序调试以及软件工程和数据结构基础等。对算法教学内容采用类讲解，分为：计算类算法、穷举类算法、递归类算法、查询类算法和排序类算法。
1.计算类算法。该类算法是为各种数学问题的数值解答研究提供相对有效的手段，主要由累加求和算法和累乘算法。累加形式：V=V+e，其中：V是变量，e是递增表达式。累加一般通过循环结构来实现。注意：需在执行循环体前对变量V赋初值。一般的，累加时置初值0。连乘形式：V=V*e，其中：V是变量，e是递增表达式。连乘一般通过循环结构来实现。
2.穷举类算法。穷举算法又称枚举算法。枚举法：按问题本身的性质，一一列举出该问题所有可能的解，并在逐一列举的过程中，检验每个可能解是否是问题的真正解。在列举的过程中，既不能遗漏也不应重复。
3.递归类算法。递归算法是把问题转化为规模缩小的同类问题的子问题。然后递归调用函数（或过程）来表示问题的解。
4.查询类算法。主要教学内容包括：顺序查找、二分法查找、分块查找和索引顺序查找。
5.排序类算法。主要教学内容包括：冒泡排序、比较排序、选择排序和插入排序。
通过本课程的学习，使学生充分掌握程序设计中算法的基本思想和方法，较为熟练地使用Visual Basic高级语言，具备上机调试程序的基本能力。
二、采用多种教学方法，促进掌握教学内容
根据程序设计课程内容的不同，采用边讲边练、翻转课堂等多种教学方法，加强实践教学。
（一）边讲边练
教师利用计算机的多媒体点播系统将每次实验项目要求、内容发给学生，同时教师再对实验中所遇到的重点、难点问题在计算机上进行讲解，学生出现问题，可以通过多媒体点播系统客户端向教师提问，在教师机上指导学生解决困难。学生按要求完成每个实验内容，将实验作业上传到教师机上，教师可以随时批改、点评，对学生进行及时辅导、答疑。
（二）翻转课堂
依托校园网络，构建数字化教学平台，该平台主要由课程学习和讨论、交流两大模块组成。在课程学习部分，可以提供MOOC资源，学生课后可以根据自己的需要，在任意时间、任意地点自主学习，成为课堂教学的延伸和必要补充；讨论、交流部分，以QQ讨论群及时答疑，了解学生学习情况、收集学习过程中存在的任何问题，如图2。
三、测评体系的构建
不同的教学环节，采用不同的形式考核方式和成绩评定方式，理论考试将原来采用纸介考卷形式变成电子试卷，并由计算机来完成此任务。在线教学的考核方式较为灵活，可以采用程序项目设计、专题内容讨论、小论文等作为考核方式。
采用新的教学内容和多种教学方法对程序设计课程进行授课，通过测评体系验证，目前已经取得明显效果，但还需要我们不断在实际培养学生利用计算机语言能力中总结经验，不断探索。
参考文献：
[1]伍丁红.高校计算机教育教学改革研究[J].计算机教育，2005，（11）：40-42.
2教学大纲和课程考核
2．1教学大纲
美国大学计算机的教学大纲和国内的教学大纲差别非常大。美国大学计算机的教学大纲是为计算机教学服务的，基本上和行政管理没有关系。它是教学规范要求，而不是形式要求，它会列出完整的教学要求细节，也是学生进行课程学习的方向。每个教师在每一学期都可能重新修订同一门课的教学大纲，使得所传授的知识点能保持与时俱进。课程教学大纲主要包括该门课程的教学目的、教学方法、考核方式、教材、参考书、网上参考资料，有些还会细化到每一次课的具体教学时间、地点、内容与具体要求等。教学大纲所列教材一般都有两本以上，参考书少则五、六本，多则数十本，参考资料所列文章和有关专著相关章节有的多达上百篇，而且多是本领域内的最新研究成果。教师基本上按照教学大纲要求讲课，学生按照教学大纲预习和复习功课，教师有时还会在授课时临时加入一些前沿知识。因此，教学大纲是经常需要修订的。同一门课程，每位教师每一轮授课的教学大纲都可能不完全相同。
2．2课程考核
和国内计算机课程考核不同的是，美国大学课程成绩评定包括课内与课外、笔试与口试、理论与实践、过程与结果。具体为：课堂参与（ClassParticipation）、班级测试（In－ClassQuizzes）、问题与案例（ProblemsandCases）、设计任务（ProgrammingAssignments）、小论文（Essay）、家庭作业（HomeworkandIn－classWriting）、第一次中考（FirstMidtermExam）、第二次中考（SecondMidtermExam）、第三次中考（ThirdMidtermExam）、期末考试（FinalExam）等，并根据各学科课程性质、类型、目标的不同，成绩评定的各项取舍、标准和权重也不同。
2．3作弊处理
作弊在大学中具有世界普遍性，但在美国大学里，发生作弊的概率非常小。诚信是美国社会的基石，作弊直接联系到学术诚信，因此，作弊基本上等同于犯罪。国内那种严重试卷抄袭，监考老师睁一只眼、闭一只眼的情景在美国大学里是看不见的。不管是考试作弊还是其它类型的作弊，一旦败露，将会面临严重后果。在美国社会中，很多制度是程序化的，看似僵硬，但具有合理性。几乎任何一种错事，都有事先定义好的处理程序，实际操作时只需按照步骤，按部就班就能很好地处理。大学也是这样，万一哪位老师想走捷径，别出心裁，最终出了问题，不但会给学生，也会给自己带来无尽烦恼。作弊处理程序是一个较长的过程。老师首先和学生进行沟通，给予学生一个解释的机会。所以处理程序都是秘密进行的，既不伤害学生自尊，其他学生也不会知道。美国社会极其注重个人隐私，作弊处理也一样。如果学生承认作弊行为，任课教师可把他这门课程记为零分，也可视情况处理。主管部门原则上视学生学习情况和作弊影响情况给出处罚意见。如果是初犯，会面临警告处分并记录作弊在其诚信档案中。如果学生多次作弊，则有可能被开除学籍。从程序上看，相关的处分和沟通都是无痛且透明的。相关部门和老师不会从道德上去谴责学生，其他老师和同学也不会知道。这样隐蔽的好处是学生不会因此而受到歧视。所有程序都是保密的，即使学生被开除，不相关的人员只会看到一个学生不见了，但不会清楚是什么原因。否则，学生可能会拿起法律武器相关老师和部门。这大概是美国社会尊重个人隐私最好的例证。
3教学组织方式
3．1上课点名
某著名大学曾对本科生课堂教学状况进行了一次问卷调查，调查结果非常令人意外。在随机抽取的608名大一到大四的学生中，只有86名同学从来没有逃过课，比例为14％；其他522名同学都有逃课经历，比例为86％。其中，70％的学生逃课后会去参加社团活动、上网、玩游戏等。在美国，社团活动会占据学生不少时间。美国大学也鼓励学生参加社团活动，可让学生的大学生活更多地贴近社会。有些美国大学甚至将学生参加社团活动看作是招生录取和评定学生的一个重要指标。因此，多数老师上课不会主动点名，上课时，学生可以在任何时间进入教室，不用敲门，也不必得到教师允许，多数学生会直接走进教室。但一般来说，迟到依然是对教师不礼貌的，如果学生缺课太多，从另一侧面也反映了该教师课堂吸引力、亲和力及其他能力的不足。有些教师会课堂提问，学生回答问题时，可以得到一张卡片，下课时，学生写上自己的姓名和序号，并将卡片交回教师。这也是一种变相点名的方式，有利于学生积极参与到课堂中，并提升学生的注意力。
3．2课堂教学
美国大学的计算机教学有如下原则：①师生间的积极沟通交流是被鼓励的；②强调学生间的交往与团队合作精神；③提倡学生学习的主动性；④教师应及时反馈学生的学习情况；⑤相信学生，认为每个学生都能成材；⑥尊重学生多样性的学习方法，尊重学生的才能。根据以上原则，美国大学的计算机教学一般会围绕一定主题进行讨论，以此来促进学生的思考和学习。从教师的角度看，教材及参考资料只是一种教学工具，它们可以为师生交换意见和开展学习讨论提供帮助；对学生而言，教材不过是辅助学习的工具，而不是高高在上的考试宝典，死背教材不一定能获得很好的成绩。以大学计算机教材为例，其行文方式多为谈话式、探讨式或案例式，表达形式新颖、流畅，具有很强的亲和力，体现了教材为学生服务的教学理念。教师多喜欢小班教学。美国大学的教学班规模通常都不大，一般课堂的规模在20～30人。多数教师喜欢圆桌会议的教学形式，有的教室虽然配备座椅，但教师更愿意让学生呈弧形围坐在自己周围。教室的教学设备相当齐全，多配备有多媒体、投影仪等设施。多数中小型教室的桌、椅都可以移动，教师可根据教学需要灵活组合，重新布置。学生课桌上多配有电源插线板、计算机网络接头，方便学生课堂使用。美国大学计算机教师在课堂教学中主要采用讲授法教学。在整个授课过程中，答疑、小组工作、读书报告、实习、实验、社会调查等教学方法穿插其中。现代信息技术为教师们所普遍采用，同时配以传统的板书、幻灯、投影等技术。美国大学课堂一般较为活跃，教师表情丰富，有时甚至动作也非常夸张，力求吸引学生参与到整个课堂活动中来。在任何一个授课环节，学生随时都可以举手提问，也可以发表自己不同的观点，学生提问频繁成为美国大学课堂教学的重要特点。每堂课结束前，教师都会提示下一次课的教学内容，给出学生需要重点阅读的文献资料，包括相关教材的章节和重要的文献报告等，可以大大拓展学生的思维空间。
3．3办公时间
大多数美国教授（包括副教授）都会有自己的办公室。一门课选课前，会在教授各自的网站上公布该门课程的教学大纲、考核方式及教授的办公时间。有些老师为了吸引学生，甚至会在网上学生集中的地方课程广告。办公时间一般一周两次，如果有助教，通常也会公布助教的办公时间。在此期间会看到不少学生排队在办公室外，一个个依次进入教授的办公室向教授（或助教）请教和讨论问题。助教会承担批改作业和课程实验教学的任务，学生也可以和助教讨论课程教学中所遇到的知识点和难点，以及其它感兴趣的话题。
计算思维是现代多学科人才应具有的基本素质，其研究已经逐渐引起国内外学者和教育界的高度关注[1]。虽然人们早已意识到计算思维的存在，但直到2006年，美国的Wing教授才明确提出了计算思维的概念，她认为，计算思维是“每个人都渴望具有的、能够学习和实际运用的具有普适性的思维方式和应用技巧，不仅仅是计算机专家才具备的能力[2]”。
我们从教学主体、教学内容、教学方法和教学评价四个方面开展改革与实践。具体包括：
1) 清晰地认识到教师和学生都是教学活动的主体，在现代信息技术支持下，二者之间的良好交互贯穿于教学活动中，是研究性教学不可缺少的条件，单纯强调或忽略任何一方都不会取得预期良好的教学效果，研究性教学的开展更无从谈起。
2) 充分地理解课程中的核心概念和经典算法在教学内容中的特殊地位，核心概念是重要思想、原则、方法和技术过程的集中体现，典型算法则反映了某一方面的内在规律和典型问题的本质内容，它们都具有方法论的性质和内容[3]。忽视核心概念和经典算法的学习，研究性教学的开展就缺少了实质内容的支撑。
3) 有效整合多种教学方法取得最好的教学效果，
针对不同的教学目标，分别采用任务驱动、整班教学与小组教学、多媒体与网络教学等多种教学方法。然而，单一的教学方法不能满足全部的课程教学任务，更不适合开展研究型教学。
4) 重视教学评价在教学质量中的重要作用，阶段性师生座谈为教学过程的不断改进提供了教学质量的保证，最终的小论文与答辩形式的考核凸显了研究性教学的特点，而不同层次的多种评价为研究性教学的考核提供了客观公平的基础。
1 教学主体的平等互动
为了在研究性教学中加强学生计算思维能力的培养，我们形成了以教授为主导，博士和硕士研究生共同研究、学习和辅导的多层次教学团队，多层次教学团队和本科生构成教学活动的两个主体，二者的平等互动为学生计算思维能力的培养提供了良好的环境。
平等互动的教学主体在教学过程中相互促进，具体表现在：对本科生而言，通过教授对算法课程的讲解，使其了解和接触到本课程相关的学科前沿问题；通过研究生的助教和课程辅导，使其借鉴研究生分析解决问题的思维方式和探索方式，有意识地关注自己计算思维的培养；通过与研究生的直接接触，使其了解研究生的生活和学习，为相互平等的交互打下良好
基金项目：国家自然科学基金项目(60970054,0773224)。
作者简介：卢俊岭，男，讲师，研究方向为无线传感器网络；王小明，男，教授，博士生导师，教育部本科教育指导委员会计算机科学与技术分委员会专家组成员，研究方向为无线传感器网络和安全普适计算技术；吴三斌，男，硕士研究生，研究方向为无线传感器网络。
的基础。对研究生而言，通过与本科生的交流、讨论和课程辅导，使其既加深自身的专业知识，又学习和研究教学理论，更有利于激发自身思维的活力，从而更好地开展学习和研究工作。
在“填鸭式”的教学模式和“唯考试与分数至上”的观念下，学生处于完全被动的学习状态，学习兴趣受到压抑，思维活跃度明显下降，在这种情形下，仅仅口号式地要求学生进行计算思维的培养是没有实际意义的。因此采取多种措施努力创造良好学习环境，强调师生交互：鼓励学生勇于提出自己的想法和思路，给出不同的问题解决方案，并善于抓住机会，帮助学生在计算思维训练过程中不断得到鼓励，提高自信心；提倡师生平等交流、互动，教学团队善于发现和捕捉学生思维活动的亮点并及时加以引导，鼓励学生勇于发现教师和教材的不足，促使两个教学主体在地位平等的意义下开展问题的讨论；利用师生座谈会和教授接待日活动与学生进行面对面地答疑解惑，拉近师生之间的距离；利用网络平台随时了解学生对课程的建议和想法，及时进行问题回复，增强学生积极参与学习的热情。
2 教学内容的精心选择
为了在课堂学习中加强学生计算思维的训练和培养，教学团队认真选择“算法设计与分析”中的核心概念和经典算法开展研究性教学，通过教学团队在授课时的引导和课外辅导，训练和强化学生在思考问题的过程中控制自己的思维过程。
教学团队在选择算法时注重不同类型算法的典型性，不强调教学内容求大求全，在讲授算法时重点讲解算法的整体思想，强化核心概念的学习和计算思维的训练，提醒学生注意从宏观上准确把握，而算法的某些具体细节则由学生自由实现。教学内容的选择既保持适当的灵活性，又有一定的难度，而这种难度是学生通过努力能够克服的，从而有利于激起学生的探索兴趣。同时，在每节课程内容的开始展示一句经典短句，对本节的核心思想进行总结概括，让学生细细体会计算思维在总结本节教学内容时的高度抽象。
经典算法和经典问题是密切关联的，通过对经典问题的分析，启发学生利用不同的算法求解，并进行比较。因此，教学团队将经典问题和经典算法按照“问题定义―问题抽象―数学模型―计算模型―算法设计、分析和优化―算法编码―实验仿真―分析改进”的渐进过程逐步学习，训练和培养学生的计算思维能力。计算思维能力不是凭空获得的，也不是漫无目的地寻找问题的答案，更不是凭运气和灵感就能获得。通过将课程的核心概念和经典算法融入到经典问题的求解，并将学习内容分解到上述各个阶段，这种教学内容的安排使学生通过多个具体算法和问题实例反复体会理解计算思维的概念和作用，有意识地重复训练和控制自己的思维过程，从而掌握计算思维能力在分析解决实际问题时的具体运用。
3 教学方法的多样化运用
为了在研究性教学中满足学生的多样化需求，更好地帮助学生训练计算思维能力，教学团队采取任务驱动教学、启发式教学、整班教学与小组教学、多媒体教学与网络教学等多种教学方法帮助学生理解和掌握算法的核心思想和实际应用，通过多种教学方法开展教学过程给学生多样化的选择，从而能够更好地帮助学生运用所学的算法知识来分析和解决问题。
任务驱动教学法是将算法设计与分析课程总目标分解为许多具体算法，通过完成具体算法的学习过程达到培养学生计算思维能力的目的。本课程的目标是以学生计算思维的培养为核心，在能正确分析算法复杂度的基础上，掌握计算机应用中经典的非数值算法的核心思想并能熟练运用它们来解决实际问题，最终提高学生分析问题、解决问题和评估问题的能力。分解的任务则相对具体，例如要求学生针对感兴趣的动态规划算法给出自己的学习研究成果，采用讲述小论文(报告)和答辩的形式进行汇报，要求问题定义表述清楚，算法设计描述适当，同时验证所给算法的有效性，分析算法的时空复杂度，并且实现算法，最后分析实验结果，给出结论。这样做的目的是，一方面，明确具体的算法，体现了计算思维的清晰性、逻辑性、层次性和创新性等特点，使学生感到有一定的压力和挑战性；另一方面，学生自主选择论文题目更有利于学生个性化的发挥，容易激发学生的学习兴趣，有利于计算思维的培养。同时，这样可使学生在研究性的学习中自己认识该课程的性质，自我体会与其他课程的不同。采用任务驱动教学法并不以学生掌握算法为最终目的，而是强调学生学习算法的研究学习过程，注重学生在这个过程中的收获，尤其是计算思维的训练与培养。
为了使教学方法更符合人类探知未知问题的一般规律，更好地培养学生的创造性思维，教学团队采用整班教学和小组教学相结合的教学方法，充分发挥演绎和归纳两种思维方式的特点。学习小组一般由6至8人组成，在学生自由组合的基础上，由班干部和教学团队根据学生的实际能力和学习水平综合考虑决定，避免出现组内成员同质的情形。例如，首先面向全班同学详细介绍汉诺塔问题的来源和背景，使学生充分了解该问题的产生过程；接着引导学生如何思考该问题，让学生自己探索递归算法，自己进行归纳和总结成果，强调学生反复独立思考，自己针对该问题提出递归算法的思维过程，有意识地控制和训练自己的思维活动，并在小组内讨论、对比和总结递归算法的思考过程，鼓励和启发学生探索非递归算法，充分发挥从具体到抽象的归纳方法在培养学生创造性思维中的积极作用；最后，结合汉诺塔问题和学科前沿问题讲授递归算法的核心思想，这时从抽象到具体的演绎有利于学生形成计算思维的逻辑性和条理性，也有利于提高学生将递归算法用于求解其他具体问题的实际应用能力。
在研究性教学和计算思维的培养过程中，恰当地将多媒体和网络等现代教育技术融入到教学方法中，产生事半功倍的效果。例如，为了充分发挥多媒体教学的优势，教学团队精心设计演示文档，利用课件动画演示盘子移动过程，帮助学生理解汉诺塔问题与递归算法的核心思想，有利于学生通过直观感受快速捕捉汉诺塔问题的本质，并积极思考递归算法的运用。为了帮助学生更好地进行自主学习和研究性学习，一方面，教学团队充分利用教学网站提供算法设计与分析的各种学习资源，包括课件、视频教学、习题资料和前沿问题等，供学生在线即时学习或下载自由学习；另一方面，通过课程的问题答疑网络平台，教学团队能够及时帮助和指导学生开展自主学习和研究性学习。这对于培养学生的自主学习和发现问题的能力以及独立思考和研究探索的品质具有显著的积极作用。
4 教学评价的多层次机制
为了客观评价学生的学习效果和学生计算思维能力培养的结果，教学团队采用个人、小组成员、组间成员和教学团队构成的多层次评价机制开展教学评价，同时通过阶段性师生座谈会开展过程性评价，及时改进教学过程，并利用课程小论文与学生答辩的形式作为最终评价，给出学生在本课程的最终成绩。多层次教学评价机制如图1所示。个人评价体现了学生对自我学习和自己计算思维能力的认可，小组评价体现了学生对相互启发和团队协作水平的认可，组间评价体现了学生对相互学习和相互竞争能力的认可，教学团队评价则体现了教学团队对学生在全体学生中的学习水平和计算思维能力的综合认可。这种评价机制会促使学生更注重计算思维和自主学习能力的培养，从而更有利于教学目标的实现。
图1 多层次教学评价机制
及时了解学生的学习状况和不断改进教学过程是取得良好教学效果的必要手段。教学团队既加强了课堂上与学生的互动，又可以通过网络平台和师生座谈的方式进行调查问卷，加强师生之间的交流。通过在宽松平等的环境下认真听取学生的问题和建议，及时地为同学们答疑解惑，并不断调整和改进教学过程。
针对大班教学难以发挥学生自主性的不足，教学团队提倡学生自主选择问题，参加学习小组开展研究型的学习。考虑到规范性和客观性，要求学生按照事先提供的论文或报告的模板提交研究成果，并在班级内参加答辩进行汇报，最终以个人和小组的共同表现综合评定。考虑到学生的学习能力存在差异的事实，教学团队提供的参考题目按照易、中和难划分三个级别，而且在小组学习中鼓励同一小组中的学生根据自身实际情况进行选择，保证题目难易度选择的正态分布。为了强化对学生计算思维的培养，提高学生的综合能力和综合素质，教学团队鼓励学生在小组中积极开展讨论和合作性研究，使素质突出的优秀学生可充分发挥自己的优势，同时学生之间相互协作、相互启发、共同提高，体现个性化培养和团队合作的理念，从而达到因材施教的效果。
5 结语
为了在算法设计与分析核心课程中培养学生的计算思维能力，本文强调从平等互动的教学主体、精心选择的教学内容、多样化的教学方法和多层次的教学评价等方面训练和培养学生的计算思维能力，在具体
的课堂教学中反复地加以强化，最终将计算思维能力转化成学生的认识论和方法论。通过与学生座谈、网站反馈信息和实际的考核结果发现，与之前相比，学生对该课程的研究对象和研究方法有了充分的认识，能够有意识地运用计算思维能力思考问题和解决问题，并且表现出乐于思考、善于思考和有意识控制思考过程的良好现象，具备了独立学习与研究的初步能力和良好的基础，这表明我们提出的计算思维培养模式框架在实际的核心课程中取得了预期的良好效果。
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Teaching Reform and Practice on Algorithm Design and Analysis Based on Computational Thinking
LU Junling, WANG Xiaoming, WU Sanbin
(College of Computer Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)
Abstract: Algorithm Design and Analysis is an important key course in computer major. A feasible framework for cultivating computational thinking of students is proposed to train systematically and cultivate intentionally the ability of computational thinking of students in the key course. The paper describes in detail the reform and exploration of the course from teaching subject, teaching content, teaching method and teaching evaluation.
Key words: computational thinking; research teaching; algorithm; teaching reform
(上接35页)
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Reform Teaching System of Programming Foundation Based on Application Ability
CHEN Yu, CHEN Yuan
开放式实验教学模式最早出现在部分国外知名大学，这些学校的实验室采取24小时对外开放的运营模式，学生和老师可以随时进入实验室进行实验活动。这种模式得到了国内很多高校的借鉴与推广，开放式的实验教学模式也是计算机实验教学改革的重要方向，是提高教学质量和培养应用型创新人才的关键。目前，国内的教育部门已经出台了一系列鼓励开放式计算机实验教学改革的政策和制度，从体制角度为开放式实验教学的发展提供了条件。哈尔滨师范大学积极响应学校培养应用型人才的号召，在分析总结实验教学经验和教训的基础上，对开放式实验教学进行了深入的研究和探索，总结了开放式计算机实验教学改革的策略和具体内容。
1 计算机实验教学现状分析
计算机实验教学是计算机应用类课程必不可少的补充课程，它的教学目标是深化理论学习、提高学生的动手能力和综合素质。目前，我国高校计算机实验教学存在一些问题，主要体现在6个方面：
1）课时不足，学生上机和思考的时间不足；
2）综合性内容少，实验内容大多是验证和重复性的，综合性和研究性的内容较少；
3）教学模式缺乏灵活性，计算机实验教学的形式单一、方法呆板，缺乏激发学生兴趣的要素；
4）设备落后，计算机技术的高速发展导致硬件需要不断更新换代，学校的实验环境已经不能适应技术发展的要求；
5）实验教学管理体制不完善，缺乏统一的科学化管理制度，实验资源很难得到统筹调配和综合利用；
6）实验教学师资力量薄弱，很多学校甚至没有专门从事实验教学的教师队伍。
2 开放式实验教学建设思路
开放式计算机实验教学的核心思想是让学生突破时间空间的限制，把灵活掌握理论知识、亲自动手操作、培养创新意识作为实验的根本目标。由此可见，开放式实验教学是非常有利于培养应用型和创新型人才的，可以极大地激发学生的学习积极性，有效地利用教学资源，提高教学质量。开放式实验教学改革的前提是转化教学观念，教师应该从知识传授向能力培养进行角色转化，学生则应该从被动学习向主动学习进行角色转化。这里以计算机网络课程实验教学的建设思路为例来介绍开放式实验教学改革的策略。
哈尔滨师范大学计算机网络课程主要有“计算机网络基础”、“网络工程”和“网络管理”等课程。从课程结构上看，这几门课是前后连贯和延续的，并且每门课程都有与之对应的实验教学要求。从知识连贯性和技能延续性的角度出发，把网络基础实验项目、计算机网络工程实验项目和网络管理实验项目整合起来，形成一个综合性的开放式设计实验项目。开放式计算机网络课程实验教学要突出综合能力和工程实践能力的培养。实验教学的内容除了要涵盖这几门课程中所有的计算机网络基础和网络管理课程的知识点外，还要把网络工程课程的工程思想融入项目中。整个实验项目基于建构主义理论，采用开放式的实验教学形式，由学生自主选择题目、制定方案和具体实施，最终提交能体现创新性和能力培养的科研小论文。
3 开放式实验教学改革实践
3.1教学观念革新
传统的实验教学是一种验证教学，即以重复课上的知识和技能为主，教师提供实验指导书和实验步骤，学生只能被动地接受实验内容，机械地重复每个步骤然后提交实验报告。在这种教学模式中，教师是教学的主导，学生处于被动地位，这样很难调动学生的学习积极性。另外，由于设备和课时的限制，实验教学一般采用分组的形式进行，这样就很难保证小组内的每一个学生都亲自操作和掌握教学内容。开放式实验教学可以为学生提供充足的设备和时间，教学不再围绕教学指导书展开，学生要融入实验项目中积极思考和认真操作，突出了动手能力和思考能力的培养。
开放式实验教学模式改革的核心就是观念的转变，教师和学生都要走出以往教师主导的教学模式。开放式的实验项目是没有固定的解决方案的，学生要自己去思考、分析和选择解决方案，方案设计、实现和测试都是提高学生实践创新能力的重要过程。开放式实验教学之所以会比传统的实验教学效果好，就是因为进行了角色转换，教师要把培养实践能力和创新意识作为教学目标，把问题留给学生，让学生主动思考和学习，自主完成实验内容。
开放式实验教学改革要求教师转变观念，从教师演示授课、学生重复验证的陈旧教学模式中走出来。开放式实验教学提倡学生为主、教师为辅的教学形式，不仅调动了学生的积极性，还可以有效地培养学生分析问题、解决问题的能力。开放式实验教学是在教师观念革新后展开的，同时教师在实践开放式实验教学的过程中也要不断积累经验，提高自身素质。
3.2实验环境革新
开放式实验教学有利于激发学生的学习积极性和个性化发展，对于教学质量的提高有很大帮助。为了保障开放式实验教学的顺利进行，必须要构建与之配套的软硬件实验环境，形成一套完善的管理制度和保障体系。哈尔滨师范大学的计算机网络课程综合实验，使用了拥有先进技术设备的网络实验室，由专人负责实验室的维护和管理。实验室由路由器、交换机、防火墙、网管平台和学生用机组成，学生可以在实验室内完成实验内容、复习课上内容、研发项目。网络实验室采用完全开放式的管理制度，对学生24小时开放，可以作为课程实验、课程设计、网络竞赛、项目开发等活动的专业实验室。开放式网络实验室的结构如图1所示。
3.3买验内窨革新
开放式实验教学的内容从形式上可分为操作型、设计型、研究型和综合型4种。根据哈尔滨师范大学应用人才培养教学改革的要求，网络课程实验的教学内容应精简操作型实验，加大研究型、设计型和综合型的实验比重。实验教学内容要参考国内外知名院校的课程内容和权威性学术成果，保持每年20%以上的更新率，并在不断补充和完善过程中形成网络课程实验教学库。开放式实验教学内容要为教学目标服务，教师要在教学过程中不断完善教学内容，挖掘出可以深入思考或创新提高的内容，去除陈旧过时的内容。实验教学内容要有针对性，突出综合性、设计性和创新性，要循序渐进地展开，寻求课程之间的关联点，这也是培养学生应用能力的关键。根据不同课程和项目分类确定计算机网络课程实验的教学内容，如表1所示。
3.4考核方式革新
实验考核是实验教学效果的主要体现形式，现行的实验考核方式一般由一名老师负责学生的上机检查。学生完成实验提交实验报告，任课教师根据学生的上机情况和实验报告完成情况来给出实验成绩，这种考核形式不利于培养学生的实践创新能力。开放式实验教学突出设计类、综合类和研究类的实验内容，不能使用传统的考核方式进行结果评价，必须采用与实验内容相匹配的考核方式。
关键词： 计算思维；算法设计与分析；研究性教学
Key words: Computational Thinking；Algorithm Design and Analysis；research teaching
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）11-0211-02
0 引言
计算思维对于培养高等教育、中等教育和基础教育的师资力量和工程技术领域人才、促进教育信息化的发展具有重要的意义，已经引起了国内外学者和教育部门的高度关注。作为高等教育教学过程重要的任务和评价指标之一，计算思维的训练与培养必须通过系统的培养方案和课程计划的科学实施才能得到全面提高[1]。大量的教学实践表明，相当数量的学生仅仅满足于书本知识的死记硬背，缺乏应有的计算思维能力，在描述、分析和解决问题的过程中，表现出没有头绪，无从下手。教师必须努力改变这种状况，切实加强学生的计算思维的训练和培养，将知识型教学转变为研究型教学；同时，思维和能力的培养必须结合课堂教学中知识的学习同步进行。本文在介绍国内外计算思维研究背景的基础上，给出了计算思维的本质特征，并结合作者讲授的“算法设计与分析”课程进行教学改革，探索创新可行的计算思维的培养模式和实施框架，突出学生计算思维能力的训练和培养。
1 计算思维的研究背景
计算思维能力是多种学科人才必须具备的基本素质，近年来，国内外学者从不同的角度对计算思维的含义、特点和培养方法进行了探索和研究。中国计算机科学与技术学科教程2002研究组认为，计算思维能力包括抽象思维能力和逻辑思维能力，必须经过计算思维梯度训练系统在循序渐进的过程中潜移默化地形成，其中计算思维梯度训练系统是由一系列数学和含有抽象程度比较高的内容的课程组成的基础理论课程系列[2]。朱亚宗教授将计算思维、实验思维和理论思维归结为人类三大科学思维方式[3]。2006年美国卡耐基-梅隆（Carnegie Mellon）大学的Jeannette M. Wing教授明确给出了计算思维（Computational Thinking）的概念，她认为，计算思维是“每个人都渴望具有的、能够学习和实际运用的具有普适性的思维方式和应用技巧，不仅仅是计算机专家才具备的能力”[4]。Mark Guzdial提出综合利用不同学科的方法，使计算思维成为21世纪所有学生应具备的素养[5]。Paul Curzon等人认为计算思维已经成为K-12课程计划、大学通识教育和交叉学科研究与技术转让的基础，可更加精确、深入和广泛地解释计算的本质[6]。Owen Astrachan等人概述了计算思维的概念及其相关的活动和项目，展望了基于计算思维的计算和教育界的未来发展[7]。James J. Lu等人认为学生在学习第一门编程语言之前，必须努力训练和培养计算思维能力，才能更广泛地从事计算机科学研究，而真正在中小学课程中嵌入计算思维具有挑战性，这必然是长期渐进与不断完善的过程[8]。郭喜凤教授等人则根据计算机科学与技术中的理论、技术、工程、工具、服务和应用将Wing教授的计算思维推广为计算机思维（Computing Thinking） [9]。
2 计算思维的本质特征
为了能有效地在课程教学中训练和培养学生的计算思维，教师必须对计算思维的内涵和特点具有清晰的认识，并在此基础上形成充分体现其内涵和特点的可行的研究过程和研究方法。
正如前面所述，计算思维并没有统一认可的概念和定义，不同的学者从不同的角度给出了解释。Wing教授认为，计算思维是建立在数学思维和工程思维基础上，用以解决问题、设计系统和理解人类行为的人们的思维活动，是人们基于抽象和分解原则，利用约简、嵌入、转化和仿真等方法形式化地将复杂问题定义为易于求解的问题的思维活动，是人们能够应用均衡、容错思想和启发式推理的思维活动，是影响其它学科发展、未来广泛存在的思维活动。计算思维的特点主要表现在：它是多重抽象意义下的概念化，是人们解决具有智力挑战性问题的根本性见解[4]。
借鉴Wing教授的观点，结合学生应具备的计算思维能力的实质内容，将计算思维的本质和特点具体体现在以下的研究过程和研究方法中：①对待解决问题及领域知识的正确理解和定义，这是问题求解的前提条件；②运用相关的数学知识，从数学角度给出问题的形式化表示，即数学模型；③利用某种或多种方法，针对具体问题确定计算模型，给出算法的定义；④运用具体实验平台的工具实现算法，完成实验；⑤对实验结果进行分析与评价，并根据结果对问题的求解过程进行反馈修正，不断重复该过程，直到问题解决。在问题的数学表示-问题的计算模型-问题的实验求解的研究过程中，充分体现计算思维的清晰性、逻辑性、层次性和创新性的特点。
3 计算思维的课程培养模式与框架
结合上述可操作的具体的研究过程和研究方法，围绕研究性教学的开展，本文以“算法设计与分析”课程教学改革为例提出计算思维的培养模式及其实施框架，如图1所示。下面具体阐述在“算法设计与分析”课程中该框架的实施过程。
3.1 教学主体 在推行研究型教学的“算法设计与分析”课程中，本科生和多层次的教学团队构成了教学活动的两个主体。为了更好地开展研究性教学，突出计算思维的培养，针对“算法设计与分析”课程形成了以教授为主导，硕士和博士研究生共同组成的多层次教学团队，并提出了在教授指导下，强调研究生科研、学习和辅导并重，引导本科生主动学习和开展研究的多层次交流互动的教学模式。多层次教学团队在课堂教学中的积极引导，在课外利用师生座谈会和网络平台等多种方式的互动交流、答疑解惑为本科生计算思维的培养提供有力的保证。
在研究性教学过程中，在强调教学团队如何教的同时，更注重学生如何学。教学团队注重教学的组织，强调引导学生理解课程的核心概念和典型算法，自我研究和自我体会，并积极参与学生的学习过程，共同学习，共同探索，构建良好的师生互动和共同研究的学习环境。努力创造师生平等的教学环境与学习气氛，使学生更加积极主动和创造性地学习，使计算思维的培养成为可能，让学生体会到这种平等交互的平台对计算思维培养的特殊作用。反之，在“满堂灌”式的课堂上，学生容易产生抵触情绪，最多只是被动地接受教师讲授的内容，计算思维的启发和训练是无从谈起的。
3.2 教学内容 在突出研究性教学的课程教学过程中，教学团队并不追求讲授所有知识点，灌输所有教学内容。“算法设计与分析”的核心概念在课程中反复使用，而经典算法则反映某一类典型问题的内在本质和规律。经典算法的学习是和经典问题密切关联的，而且同一问题可利用不同的算法进行求解。为了让学生在算法的研究性学习中有意识地强化计算思维训练过程，教学团队将经典问题和经典算法分解成以下不同阶段的学习内容：问题定义-问题抽象-数学模型-计算模型-算法设计、分析和优化-算法编码-实验仿真-分析改进。同时，由教授通过讲座形式介绍科学前沿问题中的新型算法及其应用，拓展学生的知识面，激发学习兴趣，由博士和硕士研究生指导本科生的实验教学，完成算法的实现与分析。
通过学习与体会将课程的核心概念和各类算法运用于经典问题和前沿问题的求解过程，学生可加深对概念和算法思想的理解，但更重要的是，反复地体会问题求解的过程，比较不同阶段的学习侧重点，有利于学生在学习过程中有意识地控制自己的思维过程，学习分阶段、多角度地去思考问题和解决问题，从而有利于在研究性教学中阶段性和系统性地显式培养学生的计算思维能力，为学生针对实际问题创新性地提出自己的解决方案创造了条件。
3.3 教学方法 在“算法设计与分析”课程的研究性教学中，为了将计算思维的培养和课堂教学有机地融合，教学团队综合采取任务驱动教学、整班教学与小组教学、多媒体教学与网络教学等多种方法开展教学，充分发挥各种教学方法的优势，积极采取多种途径帮助学生在算法课程的教与学中有意识地加强计算思维的培养。任务驱动教学结合“算法设计与分析”课程的教学内容设定了具体的学习任务；小组教学为学生提供了针对具体问题充分讨论和争辩的机会；整班教学便于教学团队重点讲授算法的核心思想，并将其推广到多个经典问题的求解和相关的学科前沿问题；多媒体教学利用多媒体课件的动画效果重点阐述算法的核心思想，有利于理解算法的实现过程；网络教学则充分利用精品课程网站提供学习课件和相关资料供学生在线或下载学习，并利用问题答疑平台为学生答疑解惑。
任务驱动教学突出学生解决问题的思维训练过程，强调学生完成任务的研究学习过程，鼓励学生积极参与的热情与态度，而不是简单地以完成任务为考核目标。小组教学便于学生反复思考、对比和学习不同学生提出算法的思维过程，这种从具体到抽象的归纳方法有利于学生学会正确地控制和训练自己的思维活动和创造性思维的培养。整班教学便于实现从抽象的算法思想到具体问题的演绎过程，有利于帮助学生形成计算思维的逻辑性和条理性。多媒体教学充分发挥图文并茂、音像生动的特点，在寓教于乐中使学生快速直观地学习如何解决问题；网络教学可使教学团队随时帮助和指导学生的自主学习和研究性学习，二者为学生计算思维的训练和培养提供了便利条件，可帮助学生更有信心地参与研究性教学。
3.4 教学评价 为了更好地在“算法设计与分析”的研究性教学中保证计算思维培养的质量，教学团队非常重视作为过程性评价的阶段性师生座谈会和作为最终性评价的小论文与答辩，并采用个人、小组成员、组间成员和教学团队构成的多层次评价机制。教学团队根据课程进度情况及时召开师生座谈会与学生充分沟通，有针对性地及时调整教学过程；同时鼓励学生对感兴趣的问题组合成小组，开展研究型的学习，并以学术论文、技术报告和答辩的形式汇报交流学习研究成果。个人、小组成员、组间成员和教学团队对学生的学习效果给出的评价相互参考，可使评价结论更加客观公正。
教学评价并非仅仅以给出最终结论为目标，而是需要为教学过程的不断改进和学生计算思维能力的培养提供有益的帮助。师生座谈会可使教学团队和学生各自反思在计算思维训练和培养过程中的障碍和症结所在；小论文和答辩可使学生计算思维能力在文字表达和口头表达方面得到充分的表现。个人评价可促使学生自我总结运用计算思维解决问题的实际能力；小组评价为学生思维活动的相互启发和团队协作提供了可能；组间评价为学生思维活动的比较学习和激励竞争提供了条件，教学团队评价则在上述基础上综合给出对学生计算思维能力的认可程度和改进建议。
4 结语
以“算法设计与分析”课程作为牵引，突出将计算思维的培养融合在课堂教学中，反复地加以训练直到将其提升到形成学生的认识论和方法论的层次。通过“算法设计与分析”课程的学习，使学生充分认识到该课程研究什么问题以及如何研究问题，从而使学生能有意识地运用计算思维思考问题和解决问题，为今后的学习研究打下良好的基础。学生的反馈信息表明这种计算思维培养模式取得了预期的良好效果，与之前相比，学生在碰到问题时表现出愿意思考、会思考和有意识控制思考过程的良好现象，具备了自我学习和独立研究的初步能力。后续研究将以现有的“算法设计与分析”课程教学改革为基础，进一步探索以该课程为主形成以“计算”为中心的课程群，培养学生的计算思维能力的教学模式。
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基金项目：沈阳市社科联项目（sysk2013-10-04）
在当今信息社会， 计算机文化已经渗透到人类社会生活的方方面面，计算机技术的应用已成为各学科发展的基础，掌握计算机的基础知识和熟练操作已成为人们立足于社会的基本技能。
在高等院校中，计算机课程已成为课程设置不可或缺的重要组成部分。其中计算机文化基础是面向非计算机专业学生的公共基础课程，是大学新生的计算机入门课程。学生通过该课程理论教学和上机实验教学的学习，初步掌握信息技术基础知识，了解并掌握数据结构、数据库设计和软件工程的基础知识，理解计算机网络的基本知识，熟练掌握Internet的基本应用，并能熟练运用Windows操作系统和Office等应用软件解决实际问题，为后继课程的学习奠定基础，满足社会对计算机技术应用技能的基本要求[1]。但在实际教学中，却存在一些不容忽视和亟待解决的问题。
1. 课程现状
计算机文化基础是高校非计算机专业的必修公共基础课程，由理论教学和上机实验教学组成，理论教学的主要内容包括：计算机基础知识、操作系统基础、多媒体技术与应用、算法与数据结构、数据库设计基础、软件工程基础、计算机网络技术应用、计算机信息安全等。上机实验教学的主要内容包括：计算机基本操作与Windows操作系统、Word文字处理软件、Excel电子表格制作软件、PowerPoint演示文稿制作软件、Photoshop CS图像处理软件、Flas制作软件、Dreamweaver网页制作软件、SQL Server数据库管理系统、Internet基本应用等。
计算机文化基础的理论教学内容涵盖面广，专业性强，重点难点很多，在较少的学时内，理解和掌握起来都有一定难度。而上机实验教学由于学时所限，是由上机指导教师安排选做其中的几个实验。理论教学和上机实验教学的内容联系不大，各自独立，可以不是同一个教师上课。但理论教学成绩和上机实验成绩共同构成计算机文化基础课程的成绩。
2. 存在问题
目前计算机文化基础课程教学模式存在的问题可归纳为以下几点。
2.1上机实验存在“耗时间”的现象
有的同学在中学甚至小学已经学了计算机课程，平时在家又经常使用计算机，基础很好，对Windows操作系统、Word文字处理软件、Excel电子表格制作软件、PowerPoint演示文稿制作软件等操作熟练，因此在上机做这些实验时，就会耗时间，很无聊。而基础差的同学按照标注清晰，步骤详细的上机实验指导，一步一步地做，依然会遇到“拦路虎”，不断地停下来等待上机教师的答疑，学习的自主性较差。
2.2部分同学对计算机缺乏兴趣
由于计算机文化基础的理论教学内容掌握起来都有一定难度，一些学生认为所学知识与专业联系不紧密，实用性不强，因而缺乏学习积极性，上课听讲效果不太好。而对于上机实验又感到会的部分很简单，不会的部分很茫然，不知该干什么。这些学生应引导他们端正学习态度，激发学习热情。
2.3学生的计算机实际应用水平不能令人完全满意
计算机文化基础理论教学中的测验，学生通常成绩不错，但不代表学生真正理解掌握，这从平时的听课和提问可反映出来。而上机实验的操作是比较基本的，内容并不很深，因此学生的计算机实际应用水平还有较大提升空间。
2.4教学方式须进一步改进
计算机文化基础的理论教学仍然存在满堂灌的填鸭现象， 上机实验教学也存在学生跟着指导教师亦步亦趋现象。究其原因，与课程的学时短，学生掌握较差，难以发挥不无关系，而作为教师亦须进一步改进教学方式。
3.对策与建议
针对计算机文化基础课程教学模式的现状及存在的问题，提出以下教学改革的相应对策及建议。
3.1上机实验可免修或部分免修
计算机文化基础课程的理论教学内容系统性强，覆盖面广，容量较大，大多数同学以前没接触过或接触较少，不能免修。而上机实验应允许基础好的学生免修或部分免修。上机前学生可提出申请，并经过上机考试，提交上机报告，成绩合格，允许学生免修或部分免修上机实验。同时把上机考试成绩作为该同学上机实验的成绩。这样上机老师也可以把更多的时间和精力放在基础较差的学生身上。
3.2教学与不同专业的特色相结合
非计算机专业学生学习计算机课程是将计算机作为工具，重要的是实际应用，而不是研究计算机本身，因此计算机文化基础教学应与不同专业的特色、需求相结合[2]。如对艺术类专业在上机实验教学中可加大Photoshop CS图像处理软件、Flas制作软件的上机时数和内容深度，对工商管理、会计等管理专业可加大Excel电子表格制作软件、SQL Server数据库管理系统的上机时数和内容深度，等等。从而有效地调动学生的学习积极性。
3.3改进课程考核方式
计算机文化基础课程的成绩由理论教学成绩和上机实验成绩组成，可以适当调节成绩组成的比例，并引入或补充新的考核方式。如布置主题性的大作业，小论文等，相关主题可有：巨型机的发展与展望；CPU的新发展；拟态计算机的研制；云技术的应用前景；数据库技术的新发展；电子商务的未来趋势；病毒与木马的新发展与应对等，学生通过上网查找，综合归纳，对国内外技术现状的比较，最终成文。这样比死记硬背理论知识更能激发学生的学习兴趣，同时加深了学生对所学知识的理解，提高了学生对知识的综合运用能力。
3.4及时更新教材内容，改进教学方式
计算机与网络技术的发展日新月异，高等院校计算机课程的教材应及时更新，引入计算机的新技术新发展，适当调整教材中理论与实践的比例，进一步提高学生的学习兴趣。同时教师应提高自身素质，开阔视野，增强学科意识，改进教学方式，针对学生的学习特点、专业性质，因材施教，注重提高学生自主学习的能力。
4.结束语
高等学校是培养具有创新精神和实践能力的高素质人才的重要基地[3]。计算机文化基础作为大学新生的第一门计算机基础课，将为学生今后进一步学习计算机知识和技术打下重要的基础。坚持面向应用，面向实践，面向社会需求，不断推进计算机课程教学模式的改革，必将为社会培养出具有较高的计算机文化素养，适应未来工作需要的各类专业人才。
参考文献
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中图分类号：G642.3 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.17.099
1 引言
《离散数学》是电气信息类专业的核心课程，在我校是计算机科学与技术、软件工程、信息管理与信息系统、电子商务、信息与计算科学5个专业的专业基础课，不仅为后续课程提供必要的数学知识，更重要的是通过学习离散数学，培养和提高学生的抽象思维和逻辑推理能力，为学生今后继续学习和工作打下坚实的数学基础。
在传统的教学模式下，离散数学往往被当作一门纯数学课程来上，多年来这门课程的特点是用“粉笔+黑板”的方式来上，注重概念和理论的讲解和推理。这对于数学专业的学生或许还可以接受，但对于电气信息类专业的学生来说，却形成强烈的反差。因为与其它应用性很强的专业课相比，学生普遍认为该课程枯燥难懂，对计算机编程用处不大，导致学生在学习过程中参与性和主动性不高，缺乏学习兴趣。上述问题已成为高校离散数学课程亟待解决的共性问题，北京大学、天津大学等多所重点高校已开展离散数学教学改革方面的研究，但其研究成果仍侧重理论教学，目前面向应用型人才培养的改革成果未见相关资料。
根据我校人才培养目标以及离散数学课程定位，针对实际教学中存在的问题，在课程负责人带领下，离散数学课程组率先开展了一系列改革探索，将如何提高学生的学习兴趣，进而提高学习的主动性作为改革研究的重点，采取了强化学生编程能力、加强师生互动、通过课程资源平台建设加大课后辅导等多种举措，本文正是课程组进行改革实践的成果体现。其中，将离散数学实验作为课程的内容是针对离散数学课程改革的一个创新，对提高学生学习兴趣和主动性效果显著。
2 主要内容
2.1 注重实际应用的课程内容改革
在课程内容上，课程组首先从如何提高学生兴趣着手，重点对那些滞后于当前信息技术发展的内容进行整改，将解决当前实际工程问题所涉及的有关先进理论和技术融入现有的课程内容中，并在充分调查和分析当前大学生学习习惯和心理特征的基础上，采用不同的方法将新的课程内容进行深化，根据不同专业学生的特点探讨和开发相应的个性化课程内容和教学组织方式，并尽可能的采用具有教师自身教学特色的高质量的课件。
课程内容注重理论联系实际，从提高计算机编程思想的角度对学生展开教学，教师在讲解理论的同时，注重从实际应用的角度进行描述。例如针对图论部分的Dijkstra算法，在讲解单源最短路径的基本思想时，课程组教师不是直接描述算法的执行过程，而是从应用的角度首先通过实际问题举例：阐述算法多应用在交通网络中路径的查询中，两地之间是否有路径以及如果有多条路径时找最短路径等，再通过求解的动画演示，模拟算法执行过程，验证算法的正确性。最后再对算法进行扩展解决单目标最短路径问题、单顶点对间最短路径问题等，扩展学生对算法的理解，进一步自己动手编程实现算法并进行改进。
课程内容的改革除了包括课件建设以及内容组织方式的改革以外，最关键是从应用的角度重新组织了课程题库，重点建设了应用性强、学生参与度高的开放性问题。以往的教材在每章之后均附有大量练习题，但实际上能把这些题目都做完的学生寥寥无几，甚至有些学生连教师课堂上布置的题目都不想做（存在互相抄写的现象）。所以，如何引导学生自动完成相当数量和相当难度的题目是重要的。为此，课程题库的建设思路是：从实用性和成就感中培养学生的学习兴趣。目前，课程组对离散数学大量习题进行了整理分级，可以具有针对性地给学生选择相应难度的题目。特别地，为一些枯燥的推理证明题设置了与实际应用、日常生活密切相关的情境，让学生做题的过程就是一个解决实际问题的过程，从而激发了学生挑战难题的好奇心、兴奋度和成就感。
2.2 强调自主学习的教学方式转变
教学方式上，课程组教师突出互动性，强调学生自主学习、创造性学习。课程组教师在对于离散数学课程学生培养的目标方面形成了以下共识：首先，课堂教学不可能教授学生未来需要用到的全部的知识，学思想、学方法，培养思维能力才是关键，其次，学习知识的出发点是培养数学建模能力，解决实际问题的能力;第三，注重离散数学内容与学生们感兴趣的信息技术前沿的联系，与后续专业课的联系，以使学生学习有动力有方向，有广度也能了解一定深度。因此，在教学方法上，在分析各种教学方法的优点和缺点后，课程组以先进教学理论为基础，开发新的教学方法，以“项目驱动，案例教学，学生参与”作为创新，是课程组在教学方法转变上的重要举措，在教学实践中注重与学生课堂上的互动，在提高学生学习兴趣、学习主动性有其独到的优点。学生参与到课堂问题讨论中独立思考，是他们总结自己的知识、表达自己观点的有效的途径，进一步促进了学生在自主学习能力上的提高。
一方面，在课堂教学方法中，运用探讨式研究性教学方法。这种方法的特点是，经常设计一些讨论题目、需要查找资料的课题供学生研究，以培养学生的研究能力、表达能力和解决问题的能力、创造能力，以及对科学的理解、对问题的认识。学生以小组为单位对这些题目进行讨论，进一步强化了学生自主学习的能力，从而达到理论联系实际的目的。
另一方面，利用各种方式延伸课堂教学，启发学生合理利用课后的时间主动学习，加大课后辅导。尤其是对于讨论题目，学生往往非常感兴趣，实际应用性也比较强，在教师的指导下，学生们利用课后的时间精心准备，讨论效果非常好，甚至能够就某个问题开展深入辩论，对自己感兴趣的内容撰写小论文。
2.3 培养实践能力的实验课程体系
让学生了解离散数学在现实生活中的主要应用，有意识地引导学生运用所学理论去分析问题、解决问题，从而让学生充分感受到离散数学这门课程的魅力和实用价值，这是课程组注重培养学生主动实践能力的出发点。课程组全体教师在课程的开始就引导学生建立“计算思维”，鼓励学生形成良好的思维习惯：发现问题，然后构思一个可能求解该问题的算法过程，再设计算法并将其实现，最后评价这个程序，考查其作为一种工具去求解其它问题的潜能，锻炼学生数学建模能力，提高分析问题，解决问题的能力。
为了能进一步深化对学生实践能力的培养，课程组打破传统离散数学教学环节中不涉及实验课程的现状，深入挖掘课程内容，建立了基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次的实验体系，各实验项目分布如表1所示，主要目的是培养学生的数学建模能力、算法设计能力、编写程序能力和应用创新能力，使学生养成良好的数学素质。
表1 离散数学层次化实验项目分布
[[＼&基础性实验＼&综合性实验＼&设计性实验＼&集合论＼&4＼&2＼&1＼&数理逻辑＼&5＼&1＼&1＼&关系代数＼&4＼&2＼&1＼&图论＼&6＼&5＼&5＼&]]
第一，基础性实验包含离散数学四个部分的一些基本问题，要求学生利用所学基础知识，完成相应的算法设计和程序实现。如在数理逻辑部分，设计逻辑连接词定义实验，要求学生用程序设计语言完成“否定”、“析取”、“合取”等命题变元的基本运算。使得学生学会基本操作，巩固程序设计基本调试方法的掌握。
第二，综合性实验包含一些比较复杂的离散数学问题，要求学生综合运用所学章节知识完成问题的分解与求解、综合和整体实现。
第三，设计性实验属于较高层次的要求，针对那些学有余力、兴趣浓厚的学生，要求他们自行设计问题描述模型和实验方案，编程实现。教师检查实验现象和实验结果。学生对实际程序的运行结果应能进行分析并提出改进方法，每完成一个实验，都要求写一份实验报告，演示代码进行答辩。
2.4 促进师生互动的开放教学环境
为进一步培养学生的实践能力，课程组在计算机专业08级、信管09、10级的学生中，挑选了学有余力、兴趣浓厚的学生组建了学生编程团队，先后有11名学生参与到课程软件和平台建设中。课程组老师每周都与编程团队的学生们进行例会，组织他们进行算法的分析、代码编程的讨论。课程组教师积极引导学生参加科技活动，提高他们主动实践的意识和能力。积极争取校级大学生的科技立项。2012年，编程团队的成员就有5名同学在本科生科技立项中承担课题，1人获得校级学科竞赛奖项。同学们在编程团队中，通过各种任务、竞赛培养和磨练自己，更重要的是团队协作精神也得到了培养。既有竞争、又有合作的编程团队中，整体牵引学生自主实践水平迅速提升。
3 应用效果
3.1 学生满意度调查
离散数学的教学改革于2010年起在电气信息类专业实施， 学生反映良好。在对2010级5个班（计算101-103、信管101-2）中的183名同学进行的教学效果调查中，绝大多数学生对离散数学以应用为目标、实践为手段的教学效果表示满意和很满意。
图2 学生满意度调查结果
此外，教学资源平台的使用，使得教师能够从细微处入手，深入地了解学生的真实水平，有步骤有条理地引导学生实践。算法演示软件的使用，使得高年级的学生看到自己亲手调试的代码，能够被低年级的学生演示使用，受到很大鼓舞。低年级的学生在使用演示软件时，也不断以高年级同学实现的算法和算法优化改进为目标，调动了主动参与的积极性。
3.2 教师学评教情况
教师学评教的情况同样反映了教学改革的实施成果。课程组成员在近几年《离散数学》课程的学评教分数均为优秀（5分满分），详情如表2所示。
表2 《离散数学》主讲教师近两年学评教成绩
[[姓名＼&2011年＼&2012年＼&姜老师＼&4.79＼&4.96＼&谭老师＼&4.81＼&4.87＼&王老师＼&4.77＼&4.77＼&]]
其中，课程组负责人姜老师在2012年《离散数学》课程的学评教分数高达4.96，位居全校第一。“老师的讲课方式很好，很灵活，很有自己思维的空间，越上越喜欢，这是一门很有用，对我们发展很重要的课”，“将思考及时的传达给了我们，让我们在第一时间更好的发散思维，老师生动的授课方式，我能集中全力听取，收获非常大”，“紧密联系专业内容与实际”，“对学生要求严格，善于拓展学生的知识面”，从上述学生的评价中也可以看到改革对于教学效果的正面影响。
4 总结
本文研究成果打破离散数学传统以理论教学为主的体系框架，根据我校人才培养目标和规格，以激发学生的实践能力为引领，将离散数学理论与计算机科学、信息科学相关应用有机地融合起来，在课程内容、教学方式，实验课程体系，开发平台建设、成绩考核方式等方面取得了创新突破。
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一、引言
通过对21世纪人才培养目标、国内先进教学计划，如ACMIEEE—CS计算机教学计划2001(主席PJ.Denning)，把计算机与技术学科体系的教学内容划分为九个科目(如算法与数据结构、体系结构、操作系统、程序设计语言等)。对实际工作中的研究、开发、归纳为三个过程：、抽象和设计。按照思想处理基础理论与使用计算机之间、素质与能力之间的辩证关系，我们发现传统教育思想以传授知识为目的，而现代教育思想则以培养学生发现问题、问题、解决问题的能力为主要目的。培养21世纪人才的核心内容就是培养综合素质高的创造性人才，而要实现这一目标，必须首先实现教育思想的转变。同时，计算机技术日新月异，以往那种一成不变的教学模式亟待改变，需要把最新的计算机知识加入到课程体系中。为此，我们需要从计算机专业的课程设置及课程教学内容与方法等各方面进行改革，以实现我们的培养目标。
二、计算机专业课程体系设置
从整个大学四年来看，计算机专业课程设置的总体原则是厚基础、重实践、求创新。计算机科学技术发展很快，但是其基本原理，基础知识是相对稳定的，因此，只要把基础知识学好，就可以为今后的发展奠定良好的基础。计算机技术的发展可以说是日新月异，在有条件的情况下开设一些比较新的课程，实现培养人才与需求的对接也是很有必要的。
计算机专业课程大致可分为专业基础课程、专业主干课程、专业方向课程三个方面。专业基础课程可设置为：高等数学、离散数学、线性代数、概率统计、大学物理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、汇编语言、数据库原理等；专业主干课程可设置为：程序设计、软件工程、计算机体系结构、计算机、多媒体技术、网页技术、WINDOWS高级编程、计算机图形学等；学生可以根据自己的兴趣，选择一个研究方向，发展自己的特长如网络研究方向，可选择网络编程、计算机网络、网站规划与信息服务、网络操作系统等课程。对于一些主要课程，都可设置课程设计，以加强学生实践能力的培养。另外，根据计算机专业的实践性较强的特点，还必须加强专业实习的组织。有条件可以安排一年左右的时间进公司、实习锻炼。
三、计算机专业课程建设
（一）不断更新教学内容、把握重点
根据计算机课程在培养方案与学科体系中的地位和任务来设计它们的教学内容。由于计算机技术发展极其迅速，因而在教学中一方面专业基础课应有其成熟和相对稳定的教学体系，另一方面需要不断更新其内容和技术背景。
例如：离散数学的基本内容比较稳定，但如果仅从纯数学角度提出这些概念就显得很抽象，而且它的四大部分内容(数理逻辑、关系、代数系统、图论)相对独立，因此这门课的内容既“离散”又难学。本科阶段的后续课程也较少直接应用它们，学生对这门课的目的不是很明确。针对这些情况，我们一方面不仅强调离散数学是计算机科学理论的数学基础，特别是其中的逻辑和证明，对于培养抽象思维和逻辑推理能力极为重要，而且强调其各部分内容之间的内在联系。另一方面我们将离散数学课定位于基础理论与应用基础的结合部，大量引入数据结构等计算机科学的实例，使学生认识到这些抽象数学概念也是源于实际、用于实际的，同时，开设人工智能选修课等作为其后续课程。
再者，操作系统是系统软件的核心和基础，我们强调从用户和系统设计者的不同视角去认识和理解操作系统的功能、运行机制、界面和结构。在教学中不但强调操作系统的基本概念和原理，而且介绍操作系统的设计方法和技巧，让学生既熟悉操作系统的结构，又能编写操作系统的模块。此外在教学中，还可以引入一些新内容，如：用户接口与操作系统、安全问题、多机系统、网络操作系统等。
（二）课程建设的其它方面
对一门课程，除了教学内容之外，还应在师资队伍、教学硬件、教学规章制度、实验室等方面进行综合建设，才有可能把一门课程建设好。
四、教学方法研究与改革
有了好的课程体系，还必须有好的教学方法予以实现，才能产生好的教学效果。我们按照现代教育思想组织教学，强调一些共同的方法原则，鼓励各科教师根据课程的特点创造出好的教学方法，主要从以下5个方面进行了深入的探讨：
（一）全面推行“问题式”教学法
现代教育思想强调以培养学生发现、分析、解决问题的能力为主要目的。首先是发现问题，这是认识和解决问题的起点，所以“问题式”教学法是许多现代教育家所提倡、推崇的教学方法。“问题式”教学法的正确使用对于提高学生的素质，强化学生学习的兴趣，调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力有积极作用。在教学过程中，我们自始至终都围绕问题而展开教学活动，激发学生自觉思考、主动探索，引导学生不断发现问题、提出问题、分析问题并最终解决问题,培养了学生的创造性思维。
按照“问题式”教学法的思想我们提倡教师在教学过程中精心组织多种方式、多种目的、多种层次的问题，反对将课堂教学视为一个封闭的体系。例如：教师可以自问自答，作为问题或一段内容的引入，避免交待式的讲解；还可以提出问题要求学生做出判断并回答，以抓住学生的注意力。
（二）加强实践环节，提高学生动手能力
计算机学科是一门实验性很强的学科，光是“听”和“读”是不够的，在努力提高课堂教学的同时，必须加强了对实践的教学和管理。可以通过以下三个层次的方式来加强实践教学:
1.精练习题、强化基础。习题的作用在于帮助学生深入理解教材内容，巩固基本概念，是检查对授课内容理解和掌握程度的重要手段，是掌握实际技能的基本训练。根据各章节的具体内容，精选习题，促使学生加深对各章节主要概念、方法、结构等的理解。为充分发挥习题的作用，及时指出作业中存在的问题，对普遍性问题集中讲解，对个别性问题单独辅导，对学生写的优秀作业加以表扬。由于专业课程的理论与技术往往表现出较强的综合性、前沿性、探索性，是发展中的科学，我们还鼓励学生撰写自己的小论文或报告，让他们时刻跟踪本课程的最新动态。为此，我们建立了“网上辅助教学环境”便于学生进行自学、练习、同学间交流、向教师提问、等，教师也可以通过它备课、答疑、阅卷，不仅增强了学生和教师的沟通，而且提高了他们的学习兴趣，强化了课程基础。
2.强化基础实验指导、提高实践技能。上机实践不仅能进一步提高学生灵活运用课程知识的能力，而且使学生在编程、上机操作、程序调试与正确性验证等基本技能方面受到严格训练。为此，我们加强了对实践环节的过程管理，主要从两个方面加以强化：
一个方面是规范实践。我们专门设计了一套完整的实验大纲,为学生的实践提供指导。同时，对实验报告进行规范，这种规范对于学生基本程序设计素质和良好的程序设计习惯的培养，以及严谨的工作作风的训练能起到很好的促进作用。
另一个方面是采取“实践—查漏—再实践”的方式进行上机实践。在平常实验过程中，根据教学对象的不同，相关课程精心设计了几组不同类型的有一定综合性的作为实习题。不仅抓实验过程中的辅导，同时还抓实验前的准备工作和实验后的工作。要求学生每次实验前熟知本次实验目的、认真编写程序，保证在实验时能做到心中有数、有的放矢，杜绝学生在上机时临时编写程序。实验过程中要求学生仔细调试程序，一周后给出一个示范程序（示范程序基本上采用面向对象的和思想来设计），要求学生对照示范程序发现自己程序设计中的漏洞或不足之处、改进或完善示范程序，然后再修改、调试自己的程序。最后要求学生写出完整的实习报告，实习报告批改后,对学生的上机实习情况做及时总结,指出成功之处和不足之处。通过这种“实践—查漏—再实践”的方法训练，对实习问题的深入、剖析，避免上机变成简单重复，有效地提高了学生的编程能力、分析问题和解决问题的能力。
3.强化课程设计、提升学生综合解题能力。课程设计不同于一般的基础实验，着眼于全课程，是对学生的一种全面的综合训练，课程设计的目的在于使学生通过课程设计掌握全课程的主要内容，并提高学生综合知识和软件开发的能力，同时也加强了学生的文档写作能力，为今后的毕业设计和毕业论文写作打下良好的基础。为此，我们对数据结构、操作系统、汇编语言程序设计等课程设计了一套完整的课程设计实践教学大纲，为学生的课程设计提供指导。规范课程设计报告，按照软件工程的要求，从需求分析、总体设计、详细设计、调试分析、用户使用说明，测试结果等几个方面组织文档，要求学生尽量采用软件工程的思想，如:模块化、信息隐蔽、局部化和模块独立等来实现程序。选择一些简化的实际问题作为课程设计的题目，将学生分组（每组4～5人），给两周的时间去完成课程设计任务。要求同组学生在问题分析阶段和模块设计阶段分工合作、集体讨论，但最后的编码独立编写。最后每个学生都要进行面试，提交课程设计报告，学生必须能够清楚地介绍设计思路、主要技术手段并回答与题目相关的问题，并且程序通过程序测试才能算完成了课程设计。
（三）采用多媒体教学，强化教学效果
“兴趣是最好的老师”，如何提高学生的兴趣，对于教学效果的保障具有重要的意义。在教学手段上，完全采用一支粉笔加一块黑板的传统教学模式，不利于学习兴趣的培养，难以收到良好的教学效果。我们通过合理使用直观性教学原则、采用教学手段，编制多媒体教学课件和演示程序，化抽象为直观，使原本比较枯燥抽象的教学内容，变得生动活泼，消除学生的畏难情绪，激发学生的学习兴趣，强化教学效果。
（四）加强教学过程监控、建立教学管理和考核措施
为了保证课程建设的顺利进行，可以建立由系领导挂帅、教研室主任参与的课程建设检查指导小组。指导小组定期对课程建设的质量、进度进行检查评估，听取校、系专家的听课意见，以及学生对课程的建议与意见，并及时将意见和建议反馈给任课教师，督促任课教师改进教学方法。
制定严格的教学管理和考核措施，是提高课程教学质量的有力保障。每学期开学前任课教师都必须按照教学大纲认真填写教学进度表，由系主任、教研室主任把关听课制度和教学问卷调查，可进一步检查任课教师的教学质量。内容除必须掌握的基础(以检查学生对概念的掌握程度)外，还特别强调结合实际的问题，培养学生分析和解决问题的能力。
（五）构建“双主”教学模式，培养学生的创新能力和认知能力
的平台作用、教学资源、教师、学生都是关系到互动式网络教学的因素。我们的教师在基本保留传统课堂教学环境的前提下，创设多元化的软硬件教学环境，使学生能够利用以机技术为核心的现代技术，通过人机交互方式去主动地发现、探索和思考问题，从而培养学生的创造能力和认知能力，即“双主”教学模式。在网络环境中，教师利用计算机友好的交互界面，生动活泼的BBS，实时互动（下转第149页）（上接第147页）的QQ和ICQ等手段充分调动学生的学习兴趣，还可以通过提出问题，引导学生开展讨论、、探索、解决问题，采用任务驱动，围绕问题、项目开展实践活动的方式来进行教学。
学生获取知识不仅仅靠教师的直接讲授，还可以利用必要的学习资源，通过计算机网络，与他人交流合作等一系列方式来实现。“双主”教学模式的应用推广，有利于学习者认知潜力的开发，有利于培养学生的创新精神和认知能力。
五、结语
经过以上分析探讨，在计算机专业培养方案中必须体现三个目标、三个层次和四个方面。三个目标即学生不仅是计算机使用者，更是软件开发者、设计者；三个层次即要求学生掌握硬件、系统软件、应用软件这三个层次；四个方面即要求学生不仅具有应用层的编程开发能力，而且还需深入掌握计算机硬软件内部组成原理与工作机制，同时，还应有较强的抽象思维能力以及逻辑推理能力。当然，好的教学方法可以达到较好的教学效果，教师在授课时，可以采用多种方法相结合的方式或者重点用某种方法再辅以另一种方法，这就需要具体问题具体分析了。
【】
刚刚颁布实施的《国家中长期教育改革和发展纲要》提出，到2020年基本实现教育现代化、基本形成学习型社会、进入人力资源强国行列的战略目标。然而，根据第三方教育数据咨询和评估机构麦可思分别对2007和2008届大学毕业生的调查数据来看，在2009年度全国高失业风险型本科专业排名中，计算机科学与技术专业位居第二位，电子信息工程位居第七位[1]。严峻的事实摆在计算机专业院校面前，社会对高校人才培养提出新的要求。随着教学改革的不断深入，高校为适应新型工业化发展之路，纷纷从传统的培养精英型理论研究人才的教育模式，回归到培养大众化应用型人才教育模式的轨道。教学模式也从过去的偏重理论转到偏重应用。为了适应应用型人才培养的需要，高校也都制定了较为科学的应用型人才培养方案。
然而，高等教育发展到今天，多年来形成的过于封闭的专业方向，过于封闭的学院设置，所导致的学生知识结构和专业技能单一的问题始终没有解决。高校培养出来的计算机专业毕业生多数“千人一技、千人一面”，难以适应当前社会和企业的多元化发展，因此学生就业能力极低。
1 “钱学森之问”与我国高等教育存在的问题
“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才”，这是已故著名科学家钱学森生前向总理提出的一个问题。钱老的问题一语道破当代中国高等教育的积弊，由于我国高等教育长期以来严重偏差的人才评价体系，必然导致高等教育办学思想、培养模式的偏差[2]。主要表现在重知识教育轻人格教育[3]、重理论教育轻实践教育[4]、重技能教育轻通识教育等几个方面。而这几方面的偏差在地方院校，特别是计算机专业的培养中表现尤其突出。
首先，长期以来，社会对大学办学水平以及院校对教师教学效果的畸形评价标准，导致高校在制定培养计划、教师在制定教学大纲及实施教学过程时不自觉地走到“重知识教育轻人格教育”的方向。学校往往只关心各种教学文件是否齐全、科目设置覆盖面是否全面，教师在教学活动中也往往也只注重知识的数量，对学生的要求仅限于完成本课程所规定的学习内容。从学校到院系、再到教师，从教学目标到教学计划、再到课堂教学，这种重知识轻人格的近乎于填鸭式的教育方式，严重限制了学生的发展。对人文素质、科学素质、法律意识、管理素质等的缺失很难使我们的毕业生成为企业真正需要的人才。
其次，许多高校往往注重理论知识的传授，缺少实践训练，尤其是缺少工程化、产业化的实践训练。而计算机专业人才的培养，如果没有实践训练，学生几乎对理论与技术都很难理解，更难有动手开发的能力。
再次，应用型人才培养模式很容易使院校走向重技能教育轻通识教育的误区。钱学森院士指出我国高等教育办学误区之一就是“分科过细”，随之而来的就是课程设置过于专业化，或者说课程设置过于为专业服务。尤其在现行学科之间壁垒森严的专业设置下，学生很难打破专业的限制。这种情况也是造成学生知识结构单一、专业技能单一的重要原因。2008年9月，中山大学推出博雅学院，首批招生35人，实行“四年不分专业、以培养‘做学问’人才为目标，以古代经典阅读为重点”的通识教育开创性举措，值得我们学习和借鉴。
2企业对人才综合素质的需求
实践表明，企业对人才的素质要求愈来愈高，评价标准也发生了新的变化[5]。当前，用人单位最看重的是人才素质。而人才除了具备必需的专业知识和专业技能以外，更要具有良好的政治修养和思想道德修养；要有敬业精神、奉献精神和团队精神；有责任心，对企业忠诚；有较强的沟通表达能力、协调能力、合作能力、创新能力和学习能力等[6]。诸多调查结果显示，企业更加注重毕业生的非专业素质，包括良好的身体素质、心理素质，以及良好的人文科学素养和优秀的人才品质。综合来看，现代社会要求人才素质模型如图1所示。我们培养的学生具备的能力素质越多，就业竞争力就越大，持续就业能力也越强。
3当代大学生综合素质现状分析
在严重偏差的教育观念指导之下成长起来的当代大学生，综合素质严重失衡，企业往往抱怨招不到真正的人才。文献[7]对当代大学生综合素质现状做了较为客观的分析。
第一，政治素质缺乏。当代大部分大学生对国家的现行政策和形势没有深刻地认识，更加关注经济利益，政治上也有趋于利益化的趋势。这种浮躁的观念主要表现在政治信仰危机、政治主张模糊、组织纪律意识淡薄。这些因素直接导致学生在企业中责任感不强、利益心过重，十分不利于毕业生在企业中的成长。
第二，道德素质匮乏。许多高校在道德教育方面也存在“重理论轻实践”的现象，往往只注重道德知识的灌输而忽视道德品质塑造和道德行为的养成，造成学生道德知识与道德行为的不一致性。大学生中“极端个人主义”的消极思想非常普遍，“以我为中心”的人生态度使他们严重缺乏团队合作意识，沟通能力、领导能力和较好的人际关系。
第三，人文科学素质极差。相对封闭的专业和学科设置，相对封闭的学生管理使大学生的人文科学知识严重匮乏。“60分万岁”的思想使许多学生的知识获取量仅仅来源于课堂内容。现实的情况是，国内许多高校计算机专业的学生对科学、人文、艺术的修养几乎为零。人文科学素质的缺乏直接导致我们所培养的学生格调不高、低俗，从而缺乏人格魅力和创新能力，难以在企业中长久发展。
第四，心理素质脆弱。由于大学生政治素质、道德素质、人文科学素质普遍偏低，“极端个人主义”和“以我为中心”占据他们的内心，必然导致他们的心理素质脆弱、心理障碍和精神行为问题频发。
4构建理工文管艺体相结合的应用型人才培养模式
对于钱学森之问，早在两千多年前，古希腊大哲学家亚里士多德就已经做出了回答[8]。针对钱学森之问，结合我国高校计算机专业的实际情况，我们也不难提出“为什么我们的高校培养不出企业真正需要的人才”的问题。而针对亚里士多德的观点，我们也不难找到在应用型人才培养领域破解钱学森之问的答案，那就是：应用型人才培养需要一个前提和四个基本条件。一个前提就是学生必须具有良好的政治素质、道德素质、人文科学素质和心理素质，这是毕业生成为合格人才所必备的一个前提。四个基本条件，一是学生对专业的真兴趣，二是充分自由的专业选择，三是充足的闲暇时间，四是充分与企业和社会接轨，这四个条件缺一不可。
哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院及软件学院在近年来的“强院建设”规划中，不断积极探索教学改革，以适应应用型人才培养目标，培养符合社会和企业需要的可持续全面发展的综合应用型人才。
4.1大力改革课程设置，给学生充足的自学时间
要想让学生真正全面发展，充足的自学时间是一个必要条件。以往的传统教学模式为了让学生学到更多的知识而设置大量课程，繁重的教学任务使师生都疲于应付。为了彻底改变这种现状，我院在改革课程设置方面做了大量工作。
1) 改革公共课教学方法，最大限度地压缩课时。以往传统办学模式，公共课占据大量学时和黄金教学时段，填鸭式的公共课教学方法使学生出现上课疲惫现象，影响专业课程的学习。学院在课程改革中首先最大限度地压缩了公共课程的学时，对有些课程授课采取集中讲座的方式、考核采取大作业或小论文的方式。通过这种方式的改革，大大缩小了公共课学时，为学生学习专业课程及发展个人兴趣提供了宝贵的时间。
2) 改革专业课教学方法，把实验和实践放在首位。培养应用型人才就要培养学生分析问题、解决问题的能力。学院对所有专业课程都重新确定了面向应用型人才培养的教学大纲，要求教师必须采用建构主义教学理论，以任务驱动方式组织案例式教学。教学过程中以学生为中心、以实验和实践为中心，减少理论教学时数、增加实验和实践教学时数，减少课堂教学实数、增加课外自学时数，减少独立完成任务、增加合作完成任务。实行此项改革措施以后，学生一改以往被动接受知识的局面，其角色完全转变为知识的主动意义建构者，教学参与度大大提高，教学效果明显改善。
3) 课程及时更新，反映应用前沿。为了提高学生对专业的兴趣，让学生对本专业在企业中的应用有一个更加深入透彻的了解，学院每个学年都会组织专家、教师和学生讨论课程更新的问题。对市场和企业中出现的新理论、新技术、新应用，学院会及时修改课程大纲，或者通过淘汰旧课、开设新课，或者通过开设专题讲座的形式为学生讲解，使我们的学生始终站在学科应用前沿的高度，因此毕业以后才会有高端的就业途径。
4) 改革考试评价方式，重过程、重实践、重合作。以往传统教学模式通过期末考试考核学生成绩的办法已经远远不能适应应用型人才的培养需要。许多学生都有过平时不学、考前突击、考后全忘的经历。学院通过改革考试制度和评价方法，改变了这种现象。首先，弱化期末考试的比重，有些实践性强的课程可以完全取消期末考试。很多课程在不同阶段都设置了若干大作业或设计报告，要求学生按时完成。其次，针对阶段性的大作业或设计报告，学院要求实践类要占2/3以上，这就有效地锻炼了学生的实践能力。同时，学院还要求这些大作业或设计报告中，合作类项目要占1/2以上，这有效地锻炼了学生的协作学习能力和沟通合作能力。
4.2实行2+1+1模式，让学生自由的选择专业方向
学院在长期的人才培养实践中深深地认识到，过早地划分专业方向限制了学生的发展、束缚了学生的学习兴趣。结合国外大学的先进经验，学院逐渐探索出“2+1+1”的培养模式。
学院在学生入学的第一、第二学年里，不分专业授课。学生可以任意选修自己感兴趣的课程。对于专业基础课，按方向和程度不同分别开课，例如高等数学分为高数1、高数2和高数3三个层次，不同层次有不同的教学大纲和不同的侧重点，面向不同需求的学生开设；离散数学课程分为离散数学1、离散数学2和离散数学3三个层次，其中离散数学3采用双语授课。多样灵活的课程设置和选课制度，最大限度地满足不同学生的需要、最大限度地挖掘每个学生的兴趣和潜能，受到所有学生欢迎。
第三学年，要求学生选择自己的专业方向，学院开始分专业定向培养。第四学年，学生将在企业实习中完成自己的工程实践和毕业设计。实习期间实行学院和企业双导师制，直接参与企业的生产、管理和工程实践，基本实现了学院与企业的无缝对接。
4.3加强学生非专业素质培养
21世纪的人才标准不仅仅是良好的专业技能，还包括良好的政治素质、道德素质、人文科学素质、心理素质、职业素质和沟通合作能力等非专业素质，高校的任务也绝不仅仅是单一的传授知识和技能。学院为了培养学生的综合素质能力，为了让学生在企业中更有竞争力和可持续就业的能力，实施了灵活多样的课内、课外活动，以促进学生的全面发展。学院因此制定了科学、详细的规划制度和实施办法。
例如，为了培养学生的政治素质，管理部门定期请校内外专家讲座，举办学生演讲比赛、辩论比赛，以此提高学生的政治素质；为了培养学生的道德素质，学院定期组织公益活动，要求学生完全自愿参加，在活动中实现“我愿意、我奉献、我快乐”的人生价值观念；为了增强学生的沟通合作能力、改善不良的人际关系，学院特别开设了素质拓展课程和职业模拟课程。我们认为，培养学生的这些非专业素质是完全可设计、可操作、可评价的。
4.4 “理工文管艺体”兼收并蓄，促进学生全面发展
钱学森认为：“学理工的，要懂一点文学艺术，特别是要学会文学艺术的思维方式。科学家要有点艺术修养，能够学会文学家艺术家那种形象思维，能够大跨度地联想[9]。”要培养学生的综合素质、要使学生真正全面发展、真正做到因材施教，就要确立一个正确的指导思想。结合钱老的观点，我们总结出一条“理工文管艺体”相结合的培养模式，收到了良好的效果。
首先，哈尔滨师范大学是一所综合性大学，中文、历史、政治、管理、经济、法律、教育、音乐、美术、传媒、数学、物理、化学、生物、地理、外语学科门类齐全。学校为全校学生开设大量门类齐全的选修课，并要求所有学生必须选修5门以上，文理学生互选2门以上。学院内也开设相当数量的院内选修课程供学生自由选择。海量的课程资源，给学生发展自己的兴趣和爱好提供了广阔的舞台，学生在文学、管理、经济、法律和美学的海洋里接受熏陶，从而形成健康、健全的人格。
其次，为了实践“理工文管艺体”兼收并蓄的办学思想，学院成立了各种主题的学生社团组织，充分发挥学生的自主管理、自主学习能力。各协会在学院指导下完全由学生自主策划和运作，学院定期举办各种活动和比赛以激发学生的潜能。例如，学校或学院每年举办程序设计竞赛、电子制作竞赛、书法竞赛、文学创作竞赛、外语竞赛、音乐竞赛、美术设计竞赛、各种项目体育竞赛等。为了锻炼学生的管理素质进行职前训练，学院还专门开设模拟公司课程，学生通过自己创办公司，进行虚拟经营，使自己提前适应了企业的角色。
4.5校企合作办学，实现校企无缝链接
实践应用型人才培养目标，校企合作是必由之路[10]。我院实行的“2+1+1”的培养模式，使学生在本科四年时间里，始终不同程度、不同侧面的接触企业。企业专家讲座、企业教师授课、校企双师共同培养、企业实习实训，直到企业顶岗实习，这些措施贯穿本科四年的教学过程。
学院聘请企业专家进入学院学术委员会，参与教学计划的制定和课程设置；定期派教师到企业实习，学习前沿应用技术；与企业联合建设实验室和实习实训基地，这些措施有力地保障了校企合作办学的实施。
5结语
培养适应社会和企业需要的计算机专业应用型人才，应该注重学生综合素质的培养。哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院在这方面进行了有益的探索。相信在广大高等教育工作者的共同努力下，一定能破解钱学森之问，为社会培养更多的德能兼备、博学多识的应用型人才。
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[5] 毛加明,丁旭峰. 高职学生综合素质培养的系统化设计实践与研究[J]. 职业时空,2010(5):83-85.
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[8] 张绪山. 钱学森之问:一个不成问题的问题[J]. 炎黄春秋,2010(6):70-74.
[9] 傅国亮. “钱学森之问”的启示[J]. 人民教育,2009(12):11-12.
[10] 于延,王建华. 校企合作在计算机专业实践教学改革中的思考[J]. 计算机教育,2009(15):47-49.
Comprehensive Quality Education for Application-oriented Professionals in Computer Major
YU Yan
