关于“大学计算机信息技术”课程的教学思考

关于“大学计算机信息技术”课程的教学思考

孙志挥　倪巍伟

（东南大学计算机科学与工程学院，江苏南京，210096）

【摘要】　针对大学开设计算机信息技术课程的新要求，阐述了“大学计算机信息技术”课程教学内容的深度和广度、课程教学要体现信息技术的发展水平和方向以及课程教学要引入新思路和新手段等方面的观点。

【关键词】　计算机　信息技术　课程教学

【中图分类号】　TP3；G64213　　　　　　【文献标识码】　A

【文章编号】　1008－0686（2004）01－0016－04

目前我国高校计算机基础教育改革正处在一个重要的转折阶段，“大学计算机”的“信息技术”课程如何改革，如何体现大学信息技术教育的特点，如何适应信息技术快速发展来构建适合国情的非计算机专业信息技术课程与教材体系等问题的合理解决，已成为高校计算机信息技术课程基础改革的当务之急。本文就开设“大学计算机信息技术”课程的有关教学问题谈些体会和看法，以期引起讨论和指正。

1．关于课程教学内容的深度和广度

（1）“大学计算机信息技术”课程层次的定位

在此之前，有关部门为适应并指导高校计算机基础教育，曾经提出计算机基础教育的基本目标为：“使学生掌握计算机软硬件技术基本知识，培养学生在本专业与相关领域中的计算机应用开发能力，培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识，提高学生的文化素质”。与此相适应，提出了“计算机文化基础、计算机技术基础、计算机应用基础”三个层次的课程结构体系。针对当时的教学环境，其思想和做法无疑是先进和适宜的，在实际实施过程中也取得了所期望的成绩。但是，随着计算机及相关技术的飞速发展，使得社会发展步入了信息时代。信息技术的发展、运用和教育水平已经成为衡量社会进步程度的重要标志。世界范围内多层次、多模式的计算机教育热潮正在蓬勃掀起。教育部及时对计算机基础教育进行了调整，把信息技术基础教育列入中小学的课程之中。从而使得高校入学新生的计算机知识和操作使用能力有了一定的基础。由此反思以往的计算机基础教育模式，必须看到：大学计算机信息技术基础教育不再是“零起点”课程教育，“三个层次”的课程结构体系及其内涵亦需随之进行调整。

“大学计算机信息技术”是一门如同“高等数学”、“大学物理”一样的公共基础课程。较之中小学的“信息技术”课而言，它是高一个层次的基础教育，应该从对信息技术的初步感性认识提升到一定的理性认识的高度，要适当地更多偏重于系统、理论方面内容的教育，扩大视野，围绕计算机信息处理技术而增加相关的内容。在一定程度上，“大学计算机信息技术”可以涵盖“三个层次”中计算机“技术基础”和部分“应用基础”的内容。现在需要讨论的问题是：在开设“大学计算机信息技术”课程后，各专业后续的计算机类课程如何与之衔接？其教学内容如何更加系统化、实用化？我们相信，随着教学改革的深入开展，这些问题都会得到合理的解决。

（2）“大学计算机信息技术”课程的基本内容

为了适应大学开设计算机信息技术课程的要求，我们编写了《大学计算机信息技术教程》（以下简称《教程》）作为课程的教材。在教材的前言中明确指出：本课程由两个部分组成，一是理论部分（即应知部分），主要介绍计算机信息处理方面的基本概念，原理和技术，采用课程教学的形式，是必修课；二是实践部分（即应会部分），重点是计算机的操作及常用软件的使用，采用实习或实验课的形式。关于理论知识的内容，由于计算机与信息技术的应用已渗透到几乎所有的学科和专业，学生不仅应掌握计算机的操作使用，而且还要了解计算机信息处理的知识，原理与方法，才能更好地促进专业课程的学习。以此为原则，确定的基本教学内容应由以下6部分组成：

①信息技术概述　了解信息、信息处理和信息技术、微电子技术及其作用和意义；描述通信技术的分类和发展前景；描述计算机信息处理的特点；解释什么是信息化、信息化建设的内容；了解信息化指标体系的内容和意义。

②计算机组成原理　掌握计算机硬件的主要组成部分及其功能，了解计算机的类型及其用途；了解微处理器的特点、功能、应用及发展情况；能描述CPU的结构与工作原理，理解指令的执行过程；熟悉PC机的物理组成，芯片组与其他部件的关系；了解Cache存储器和主存储器的功能与关系；理解I／O总线，I／O控制器，I／O接口及I／O设备的功能与其间关系；掌握常用I／O设备的功能，了解其结构与原理；理解磁盘，光盘的类型，结构与原理。

③数字媒体及应用　熟悉二进制的特点，掌握整数和实数在计算机内的表示方法，了解数值计算的应用；理解主要汉字编码标准的内容、关系与应用，熟悉中文文本准备的方法、常用文本编辑与处理软件的功能与应用；了解数字图像获取的原理与方法，熟悉图像在计算机中的表示，初步了解数字图像处理的内容与应用，大体明白计算机图形的生成过程及应用；掌握声音获取的方法与设备，了解波形声音在计算机中的表示，标准与应用，初步了解语音合成和乐音合成的过程与应用；了解数字视频的获取方法与设备，视频压缩编码标准及应用，初步懂得计算机动画的制作过程。

④计算机网络及因特网　了解数据通信的基本知识、数据通信系统的组成、多路复用和交换技术、传输介质的种类与特性等；掌握局域网的特点与组成，了解常用的局域网功能与服务，初步理解网络的两种工作模式；了解构成广域网的远程数字通信线路的性能及几种常用接入技术，懂得广域网的构成和分组交换机的功能、通信过程与路由表的作用；初步了解TCP／IP协议的作用，熟悉IP地址的格式与分类，了解路由器的功能与通信过程；熟悉域名与地址的关系，理解域名系统的作用和工作过程；了解电子邮件系统和远程文件传输系统的大致原理与工作过程；了解WWW的功能、组成及应用，掌握HTML，URL，http和Web浏览器等的作用与原理；初步理解网络信息安全措施如身份认证、访问控制、数据加密、数字签名、防火墙、病毒防范等的原理与作用。

⑤计算机软件　了解计算机软件和计算机软件技术；了解操作系统的作用、功能、常用操作系统和实用程序的种类；描述计算机语言程序及它们的执行过程；了解计算机软件基础理论所包含的内容、算法和数据结构的概念。

⑥信息系统与数据库　了解信息系统的结构、分类和发展趋势；了解业务信息处理系统、信息检索系统和信息分析系统的区别和特点；区分数据库、数据库管理系统和数据库系统的不同概念和内容；描述数据模型，掌握数据库系统和应用的相关知识；初步掌握信息系统开发的过程、方法和技术；了解信息系统运行内容和维护方法、典型信息系统的应用。

（3）“大学计算机信息技术”课程教学的广度深度

应该使学生掌握关于计算机硬件、软件、网络、多媒体和信息系统中所需的100～200个最基本和最重要的概念和知识点，了解该领域中10～20种最普遍和最重要的计算机应用。这些概念和应用的广度和深度应该把握得当。

①关于广度　所谓“广度”是指教学内容的普遍程度。在上述6个条目中凡标注“了解”的内容，一般为广度要求。这主要是参照ACM／IEEE－CS在课程设置计划中对“计算机导论”类课程提出的广度优先（breadth　first）原则，在“教程”相关章节中，对计算机信息处理的硬件和软件基本知识作了粗线条的全景式介绍，只是点到为止，允许初学者“知其然，而不知其所以然”，例如《教程》第5章中只要求学生了解操作系统的作用、功能、常用操作系统和实用程序的种类，而对操作系统如何对计算机系统资源进行管理，其具体的原理、方法和技术未做深入介绍；又如第6章中有关软件工程，只指出软件工程方法要点，而对软件开发技术、软件工程管理、软件开发方法、软件开发工具等不再展开说明，因为这些内容在其后续课程中将有深入阐述。

②关于深度　所谓“深度”是指基本教学内容的重要程度，对一些计算机硬件、软件和信息系统方面重要的基本概念和技术，要从原理和方法上加以说明和阐述，使学生通过学习，“知其然且知其所以然”，并在掌握这些基本内容的基础上，进一步深入学习或进行相关的实践活动。《教程》在以上6个条目中标注“掌握”的即提示其内容的重要性。例如，在第6部分中明确指出：“描述数据模型、掌握数据库系统和应用的相关知识”，“初步掌握信息系统开发的过程、方法和技术”。因为学生只有掌握了这些基于数据库信息系统开发的原理、技术和方法，才能科学合理地进行课程学习，或从事相关项目的数据库应用设计，取得更有实效的学习成果。当然，课程“深度”是相对的，对于本课程是有“深度”的内容，在其后续课程中又可能是基本的。所以在教学中必须对课程内容的“深度”进行合理的把握。

2．要体现信息技术发展的水平和方向

计算机信息技术的发展日新月异，新概念、新技术、新方法和新理论层出不穷。因此，“大学计算机信息技术”课程的教学与经典学科的课程不同，有很多新问题要我们在教学实践中认真思考并予以解决。

（1）关于新技术概念的定义

新的技术名词总是在科学技术发展过程中形成，进而定义新的技术概念。但由于计算机信息学科发展更为迅速，其定义更为复杂困难而已。例如计算机软件是与程序密切相关的一个概念，在计算机发展初期，硬件设计和生产是主要问题，那时的软件就是程序。后来，随着计算机技术的发展，应用传统的生产方式生成复杂大型程序，已不适应发展的需要，于是人们将工程学的基本原理和方法引入软件设计和软件生产中。因而，现在计算机软件一般指计算机系统中的程序及其文档（《教程》中按ISO定义为“包含与数据处理系统操作有关的程序、规程、规则以及相关文档”）。必须看到：随着信息技术的发展，存储在计算机中的大量数据具有相应的独立性，这些数据是一个部门或单位的宝贵资源。于是产生了数据与软件是何种关系的问题。由此，人们正在逐渐形成这样一种共识：计算机软件特指计算机系统中的程序、规则、文档及其相关数据。又如，很多随着计算机信息技术发展而产生的新的应用系统（如电子商务、电子政务、数字地球、远程教育和医疗、数字图书馆等），目前国际上对这些应用系统尚无统一的定义，许多组织和部门乃至个人都从不同角度提出了各自的观点。在这种情况下，我们必须把握这些应用系统所反映的最本质的特征，加以概括和综合，以比较准确、科学、完整的形式进行表达。《教程》中相关的新技术概念定义是否做到这样的高度，还应该通过教学实践来不断提高和完善。

（2）必须在教学内容中引入信息技术的相关标准

计算机硬件、软件和信息系统标准化是信息技术发展的一个重要方面，它对信息技术的应用和发展具有特殊意义。应该看到，相关标准的制定并颁布执行是技术成熟的标志。软件技术的发展过程充分证实了“不以规矩，不成方圆”的道理。人们一般把那些遵循国际或国家标准（或实际工业规范），并占有一定市场份额的产品称为主流产品。以主流技术产品为背景介绍信息技术的原理及技术时，也就介绍了相应的计算机规范和标准。

以数据库标准化为例，国际标准化组织（ISO）信息处理技术委员会所制定的标准已涉及数据库技术各个方面，如数据管理参考模型、信息资源词典系统、数据库语言、远程数据访问等一系列标准，从信息系统深层的信息资源管理到用户界面的应用，以至数据库互联网操作等，为系统的开发和应用提供了充分的技术依据。《教程》中介绍了关系数据库标准语言SQL　2，该语言从严格的关系代数和关系演算的数学理论出发，清晰明确地对关系模型和模式、DBMS结构、数据完整性、数据定义、检索和操纵语言等内容作了标准化的规定，不论从数据库系统的设计、实现和维护方面，还是从学习理解SQL方面，都能使人感到它的合理性、系统性和严谨性，给人以科学的美好熏陶。

应该看到在实际数据库管理系统软件产品和工具中，还存在不少非主流非标准DBMS产品，它们实际是号称关系数据库的表格系统，因而隐含着某种局限（如数据库完整性、视图更新等），其很多术语也与SQL标准矛盾，我们要注意它们与SQL的区别，不要因使用它们而混淆对正确概念的理解。

3．课程的教学要引入新思路和新手段

（1）关于借鉴“CC2001”“核心概念”的说明

“CC2001”是国际上最著名的两个计算机组织ACM（Association for Computing Machinery，（美）计算机协会）和IEEE2CS（Institute of Electrical and Electronics En－gineers Computer Society，（美）电气工程师学会计算机分会）提交的关于“计算学科”的教学课程讨论最新报告，是计算教育史上又一个里程碑。报告就计算学科综述性导引（简称“计算机导论”）课程的构建问题发表了看法，该报告明确要求“计算机导论”课程要以严密的方式将学生引入计算学科中各个富有挑战性的领域，“CC2001”进一步指出，该课程应能让学生了解计算学科中那些富有智慧的核心思想。该报告还提出了计算机学科知识体系的新概念，设计了整个学科核心知识单元的内容和学习目标，为计算学科核心课程的设计奠定了基础。

虽然，“CC2001”主要是针对计算学科课程进行的讨论，但从大的学科领域来看，它的很多思路是值得我们在“信息技术”课程教学中借鉴的。其中最值一提的是“CC2001”进一步提出了“核心概念”的新思想，所谓“核心概念”，它是指在计算学科中具有普遍性、持久性的重要思想、原则和方法。它的基本特征有：①在学科中多次出现；②在各分支领域及抽象、理论和设计的各个层面上都有很多示例；③在技术上有高度的独立性；④一般都在数学、科学和工程中出现。具体而言，“核心概念”体系在12个方面，即：①绑定（Binding），②大问题的复杂性（Complexity of Large Problems），③概念和形式模型（Conceptual and Format Models），④一致性和完整性（Consistency and Completeness），⑤效率（Efficiency），⑥演化（Evolution），⑦抽象层次（Levels of Abstraction），⑧按空间排序（Ordering in Space），⑨按时间排序（Or－dering in Time），bk重用（Reuse），bl安全性（Security），bm折衷和结论（Tradeoff and Consequences）。

作为重要的思想、原则和过程，这些“核心概念”同样在“大学计算机信息技术”课程中重复出现，深入对“核心概念”的理解，有助于我们在深的层次上分析问题、解决问题。可以这样说，对“核心概念”的了解及灵活使用这些“核心概念”是一种能力，我们应该在“大学计算机信息技术”课程和相关课程的教学实践中培养这种能力。

（2）改进教学方法与手段，开展计算机辅助教学

教学方法与手段的改进是促进“大学计算机信息技术”课程教学水平提高的重要环节。该课程教学内容涉及的领域宽、范围广，有些概念十分抽象，对于初学者的学习是比较困难的。在这种情况下，更应该大力提倡“精讲多练”，要提供针对“大学计算机信息技术”的网络课件，以便学生在计算机交互环境下，了解并掌握有关信息技术的基本内容。特别是在软件和信息系统方面，要在这样的网络课件中以清晰生动的方式（如动态演示）说明各类主流操作系统（如Unix／Linux／Windows）、编译程序（如C／Ja2va编译系统）、主流关系数据库系统（如ORA－CLE／SQL Server）进行信息处理和交换的流程，以便学生由此初步掌握软件系统、算法设计、数据模型、数据模式等基本概念，了解SQL的各种语句功能，以及信息系统设计和维护知识。如果有可能，还要提供学生访问典型的信息应用系统（如某单位信息管理—决策支持系统）的功能。这样不但可以有助于学生对教程中内容基本概念的理解，同时也可增强学生使用计算机的能力。

参考文献：

［1］　张福炎，孙志挥主编．大学计算机信息技术教程［M］．南京：南京大学出版社，2003

（原载于《电气电子教学学报》，2004年第1期）