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1、高职计算机导论的模型教学法 计算机导论课程是信息专业的学科基础平台，它担负着系统、全面地介绍计算机科学技术的基础知识、引导学生进入计算机科学技术大门的重任。本文是笔者近三年来讲授此课程的一些心得，介绍了此课程的设置背景、课程目标、课程内容和讲授方法模型法。 1 引言 计算机导论（以下简称导论）课程是信息专业的学科基础平台，它担负着系统、全面地介绍计算机科学技术的基础知识、引导学生进入计算机科学技术大门的重任。课程侧重点在于勾画计算机科学体系的框架，奠定计算机科学知识的基础。而且，由于高等职业技术学校日益压缩理论课时，一部分被压缩掉的理论课程知识，由导论担负完成；与本科的授课体系相比较，它的重要
2、性显得尤为突出，是需要着重加强的理论课程。 2 课程设置背景 现代高职课程理论研究认为，“以能力为中心”，将告知性课程、识记性课程、操作性课程三类不同性质的课程多元整合组成，实现培养高技能人才的目的。其基本特征是高等性、职业性、能力性、适应性、实践性、综合性。高职信息专业开设计算机导论课程，对培养学生的综合性知识，精简专业理论课程，提高学生的自主的专业学习能力，具有不可替代的重要作用。 2.1 对综合知识的要求 传统职业教育主要是进行岗位技能训练，课程编制者出于为个体的职业生活作准备考虑，认为职业教育课程的目标是使个体掌握胜任具体岗位的技能。而信息专业的快速发展，要求从业人员具备终生学习的能力
3、，为应对岗位和职业的变换，个体必须具备一些综合性的技能或能力。综合职业能力的培养是建立在比较厚实的系统专业理论知识基础上的，导论对学生建立计算机科学体系的框架，具有不可替代的作用。 2.2 适应压缩理论课时的要求 由于突出职业能力的培养，重视操作性课程，走产学研结合之路，一般操作性课程教学学时占40左右。在总的教学学时不变的情况下，相应地压缩、精简专业理论课程，增加选修课程；这使得在高职学校的信息专业内开设的“专业”理论课程是不完整的，无法为学生提供专业的整体概貌。这就要求提供一门课程导论，讲授本专业的系统体系知识，拓宽专业发展的知识面。 2.3 提高学生的自主的专业学习能力 认知结构理论的体
4、系化者是JS布鲁纳认为，学习应最先建立学科基本结构即学科的知识体系所能抽象概括的具有普遍和强有力适应性的、能广泛迁移的系统构架。建立信息专业的系统的专业知识体系，“最先建立学科基本结构”，正是导论课程应实现的课程目标。 3 课程内容 关于高职课程的讲授内容有以下两个方面的认识 第一，目前国内的导论的教学内容的侧重，有两种不同的观点，表现在教材的编写上，也采用两种不同的模式一类教材是对计算机专业知识的概括，试图总揽全局，讲授的知识比较具体、形象，容易接受；另一类教材是从方法论入手，对计算学科的主要内容进行系统化、形式化的概括，要求学生的抽象思维能力较强，提供方法论的指导和形式化方法的训练，对深入
5、理解和掌握计算机专业知识体系有利。笔者认为第一类教材的讲授模式比较适合，即具体地对计算机专业知识的概括。 第二，如前所述，高职的导论课不仅仅起到专业引导的作用，而且由于精简、压缩了理论课的教学学时，它还起着全面传授专业核心理论基础知识的作用。因此，在讲授时不仅要全面概括，而且要深入浅出、通俗易懂。 4 课程讲授方法模型法 如何在有限的时间里，深入浅出、通俗易懂地将如此复杂的体系结构构建在学生的头脑里，是讲授本课程的严峻挑战。在教学实践中，笔者认为采用模型法教学，是解决这一难题的良好选择。 从前文提到的讲授内容中选取居于核心位置的知识模型如下 1）冯?诺依曼/图灵模型 2）二进制数值数据编码 3
6、）微电子硬件层次结构 4）计算机指令执行过程 5）计算机存储层次（简单Cache模型） 6）中断模型 7）OS进程模型 8）OS线程模型 9）网络分组交换（包与协议） 10）编译过程模型 11）软件工程瀑布模型 12）软件工程敏捷开发模型 13）算法的复杂性 14）常用数据结构之间的关系 15）关系数据库规范化 16）文件与存储介质（FAT机制） 将整个教学工作围绕它们展开。整个课堂过程由以下三个环节组成 1）从“为什么”中引入模型存在的理由，进一步解释其功能及其在整个学科体系中的位置。 在此过程中可以言简意赅地提出“为什么（Why）”体系存在这部分内容，它在整个体系中完成什么功能，然后可以根
7、据系统的“功能/结构”原则，在下一个环节引出模型结构极其工作机制。 2）以实现模型的功能作用为目的，采用多种方式，弄懂模型的结构及其工作机制。 此环节是课堂讲授的主要内容，讲授的大部分时间主要集中于此。由于授课的内容是比较抽象的计算机理论模型，讲授的方式应该是多种多样 第一，可以采用类比的方法。用生活中常见的模型对比理解计算机中的模型。例如，可以使用装载货物的火车车皮类比存储文件的磁盘扇区。同样地，可以用交通网络类比计算机网络；食堂排队类比进程队列；外文翻译类比编译过程等等。 第二，在模型的选取上遵循“简单”原则，由于受课时限制，尽可能选择学生容易听懂的模型。在讲解存储的层次体系的Cache模
8、型时，选择最简单的直接映像方式；微机的指令执行过程直接选择基本的微机模型，而不涉及具体的CPU；讲解磁盘/文件结构关系时，选择简单的FAT16结构。在讲清楚这些最简单的模型机制以后，可以将其他复杂的结构做一个简单介绍。 第三，引导学生积极参与，提高对学习内容的认同感，加强学生的理解。 心理学研究认为，实践参与，可以提高学生学习的认同感，加强学生对认知内容的理解。在笔者讲授导论时，为了加深学生对CPU指令执行过程的理解，曾经尝试用一组学生扮演微机各个部件，将指令执行过程“演”出来，甚至为激励他们，在各个班之间进行了比赛。让人感到意外的是，在两年后的毕业生座谈会上，有学生对这种他称为“新奇”的教学
9、方法极为推崇。 现在想想，话剧和小品只不过是文学家、剧作家描绘的社会模型，参与表演的演员要将它演给人们看，就必须对它有深刻的体认。同样，如果把前面提到的这些学科知识模型，让学生们以话剧、小品的形式表演出来，那么他们的理解和认识将更为深刻。 3）以模型为主导，将它在其作用领域内拓展，引导学生全面理解领域内知识，把握各个层次之间的作用关系。 如果将第二个环节所述的模型表示为图的顶点，那么第三个环节讲述的内容则是图的边，它们将这些模型联系在一起，勾画出整个计算机体系结构。对这部分内容的讲授一般采用逻辑推理的方法，用逻辑的必然联系将模型的主导核心作用，及与其它层次模型的作用关系推导出来。 例如，在讲清
10、楚进程/线程模型后，可以围绕为进程/线程分配CPU时间、内存空间、外部设备使用等要求，自然推导出来操作系统课程讲授的主要内容；并进而联系到其下层的微机硬件体系的CPU指令、存储的层次结构、中断式外设管理等内容；通过对操作系统各个部分内容使用的数据结构和算法的介绍，联系到将来要讲授的“数据结构与算法”知识，也为以后程序设计与高级语言的知识建立必要的基础。 简单、清楚、明了地逻辑推导，将学科体系结构迅速地建立在学生的头脑里。对与这个部分的讲授应该把握以下三点要求第一，内容简洁，由于主要的教学时间用于讲授模型内容，所以本部分的内容教学用时少，因此讲授内容要少；第二，条理清楚，由于学生在经历了第二部分的讲授后，体力以显疲惫，注意力不够集中，涉及的知识内容广，因此，讲授时一定要条理清楚，避免逻辑混乱；第三，强化记忆，这是构建知识体系关键的一步，否则前面讲授的模型将是一个个“知识孤岛”，这就要求加强对这些内容进行识记。 第 8 页