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1、提提 纲纲n引言引言n大学计算机根底教学的现状与开展趋势大学计算机根底教学的现状与开展趋势n计算思维与大学计算机根底教学计算思维与大学计算机根底教学n大学计算机根底教学目标和内容体系大学计算机根底教学目标和内容体系n大学计算机根底教学课程体系大学计算机根底教学课程体系n教学质量保障体系教学质量保障体系q信息技术深刻改变着人类的思维、生产、生活、学习方式信息技术深刻改变着人类的思维、生产、生活、学习方式q移动通信、物联网、云计算、大数据移动通信、物联网、云计算、大数据q计算思维成为人们认识和解决问题的根本能力之一计算思维成为人们认识和解决问题的根本能力之一q大规模开放在线课程对传统教学的挑战大规
2、模开放在线课程对传统教学的挑战q大学计算机根底教学工作面临难得的历史开展机遇大学计算机根底教学工作面临难得的历史开展机遇q大学计算机根底教学面临的挑战大学计算机根底教学面临的挑战q有限课时挑战有限课时挑战q教学内容改革教学内容改革q教学方法改革教学方法改革 引言引言需要梳理根底教学相关的计算思维核心概念,说明计算机根底教学中计算思维重点是什么计算思维可通过熟练地掌握计算机科学的根底概念而得到提高2、课程内容与教学要求理解信息在计算机内的表示与存储方式。计算思维与大学计算机根底教学掌握选择数据类型和数据结构的方法；适应不同类专业需求的计算机技术基础课程。对于“大学计算机作为通识型根底类课程的地位
3、认识缺乏计算思维成为人们认识和解决问题的根本能力之一了解抽象层次及虚拟机概念。可靠性、安全性、重用性以计算思维为核心的大学计算机根底课程教学改革2算法根底与程序开发：涉及知识内容广，可在原有“大学计算机根底内容上适当裁减和组织，并在案例与教学方法上有所突破。目前已经推动高校建立了约30门计算机根底类课程，累计学习人数到达200多万人次，对于课程教学改革起到了巨大的推动作用。大学计算机根底教学课程体系大学计算机:4个案例教学内容将围绕计算思维能力培养目标进展重组根本型、问题求解型、系统型计算思维与大学计算机根底教学基于宽度优先教学设计原那么基本要求（白皮书）编写历程：计算机根底教学中计算思维培养
4、重点是什么?n教指委首先组织全体委员开教指委首先组织全体委员开展了大量的调研与研究工展了大量的调研与研究工作作n以教育部高等教育司以教育部高等教育司“大学大学计算机课程改革工程研计算机课程改革工程研究为契机，组织近百所高究为契机，组织近百所高校围绕假设干重要问题展校围绕假设干重要问题展开深入研究。开深入研究。基本要求基本要求（白皮书）编写历程：（白皮书）编写历程：?根本要求根本要求?白皮书编写历程：白皮书编写历程：2021年年7月月30日日:在哈尔滨召开起草小组成员第在哈尔滨召开起草小组成员第1次会议次会议,组长为何组长为何钦铭，成员为郝兴伟、黄心渊、李波、卢虹冰、苏中滨、王浩、钦铭，成员为郝
5、兴伟、黄心渊、李波、卢虹冰、苏中滨、王浩、杨志强、张龙、张铭。杨志强、张龙、张铭。2021年年11月月3日：在高校计算机课程教学系列报告会期间，起草日：在高校计算机课程教学系列报告会期间，起草小组成员第小组成员第2次会议，确定课程根本要求内容框架次会议，确定课程根本要求内容框架2021年年11月月2021年年6月：开展各专题研究，陆续汇总形成初稿；月：开展各专题研究，陆续汇总形成初稿；2021年年7月月12日：在北京召开日：在北京召开?教学根本要求教学根本要求?起草小组第起草小组第3次工作次工作会议，对白皮书内容构造和课程体系做了较大调整会议，对白皮书内容构造和课程体系做了较大调整2021年年
6、7月月29日：在济南召开日：在济南召开?教学根本要求教学根本要求?起草小组第起草小组第4次工作次工作会议，讨论初稿会议，讨论初稿2021 年年4月月2425日：在北京召开了起草小组第日：在北京召开了起草小组第5次工作会议，次工作会议，进一步对根本要求的内容进展修改进一步对根本要求的内容进展修改n2021 2021 年年7 7月月2828日日:起草小组起草小组第第6 6次工作会议次工作会议,局部反响局部反响意见进一步讨论意见进一步讨论n2021 2021 年年8 8月月2929日：起草小日：起草小组第组第7 7次工作会议，对次工作会议，对“典典型课程实施案例进展修型课程实施案例进展修改。改。n2
7、021 2021 年年7 7月月29302930日：在日：在第四届第四届“计算思维与大学计算思维与大学计算机课程教学改革研讨计算机课程教学改革研讨会，大范围征求意见。会，大范围征求意见。n2021 2021 年年1111月月28292829日：在日：在高校计算机课程教学系列高校计算机课程教学系列报告会期间，正式发布。报告会期间，正式发布。基本要求基本要求（白皮书）编写历程：（白皮书）编写历程：大学计算机根底教学的现状与开展趋势大学计算机根底教学的现状与开展趋势大学计算机根底教学的现状起步创始70、80年代：计算机程序设计普及阶段普及标准90年代：“文化根底技术根底应用根底三个层次的课程体系深化
8、提高21世纪科学、系统地构建计算机根底教学的“能力体系知识体系课程体系，n总体框架确实立总体框架确实立n“4个领域个领域3个层次的知识体系个层次的知识体系n系统平台与计算环境、算法根底与程序设计、系统平台与计算环境、算法根底与程序设计、n 数据管理与信息处理、系统开发与行业应数据管理与信息处理、系统开发与行业应用用n“1+X的课程设置方案的课程设置方案n教学体系的标准教学体系的标准n知识体系知识体系n实验体系实验体系n课程实施方案课程实施方案n教学内容的提升教学内容的提升n以计算思维为核心的大学计算机根底课程教学以计算思维为核心的大学计算机根底课程教学改革改革n教育部立项：大学计算机课程改革工
9、程教育部立项：大学计算机课程改革工程存在问题存在问题对于对于“大学计算机作为通识型根底类课程的大学计算机作为通识型根底类课程的地位认识缺乏地位认识缺乏“大学计算机课程内容的稳定性有待提高大学计算机课程内容的稳定性有待提高计算机根底教学的根底支撑作用表达得不够充分计算机根底教学的根底支撑作用表达得不够充分计算机根底教学水平的质量评价体系有待改进计算机根底教学水平的质量评价体系有待改进开展趋势开展趋势课程定位将在通识教育的框架下进一步明确课程定位将在通识教育的框架下进一步明确教学内容将围绕计算思维能力培养目标进展重组教学内容将围绕计算思维能力培养目标进展重组实施方案将结合不同高校的定位呈现多样化形
10、态实施方案将结合不同高校的定位呈现多样化形态教学手段适应教学手段适应MOOC大规模开放在线课程的挑大规模开放在线课程的挑战和机遇战和机遇教学成效评测将在大数据分析的根底上更为准确与教学成效评测将在大数据分析的根底上更为准确与科学科学计算思维与大学计算机根底教学计算思维与大学计算机根底教学n实证思维、逻辑思维和计算思维实证思维、逻辑思维和计算思维n计算机根底教学与计算思维计算机根底教学与计算思维n计算机根底教学中计算思维培养重点是什么计算机根底教学中计算思维培养重点是什么?n需要梳理根底教学相关的计算思维核心概念需要梳理根底教学相关的计算思维核心概念,说明计算机根底教学中计算思维重点是什么说明计
11、算机根底教学中计算思维重点是什么n在课程教学中如何落地在课程教学中如何落地?n知识体系中各模块的计算思维掌握重点知识体系中各模块的计算思维掌握重点n课程实施方案中的具体落实课程实施方案中的具体落实计算思维核心概念与分类计算思维核心概念与分类n计算思维可通过熟练地掌握计算机科学的根底概念而得到提高n计算的7类原理7类原理：类原理：计算机理的功能角度计算机理的功能角度Computation：meaning and limits of computationCommunication：reliable data transmissionCoordination：cooperation among n
12、etworked entitiesRecollection：storage and retrieval of informationAutomation：meaning and limits of automationEvaluation：performance prediction and capacity planningDesign：building reliable software systemsn计算机根底教学中的计算机根底教学中的42个核心概念及分类个核心概念及分类分类分类（概念个数）（概念个数）关注点关注点计算（计算（3）可计算性和计算复杂性抽象（抽象（4）关注对象的本质特征自
13、动化（自动化（7）信息处理的算法设计设计（设计（6）可靠和可信系统的构建评估（评估（5）复杂系统的性能评价通信（通信（7）不同过程和对象间的可靠信息传递协调（协调（5）多个自主计算实体间的有效配合和时序控制记忆（记忆（5）信息的表示、存储和检索分类分类相关核心概念相关核心概念掌握重点掌握重点计算计算(3)计计算算模模型型、可可计计算算性性、计计算复杂性算复杂性了解计算发展的历史；了解图灵机、可计算性、计算复杂性等基本概念。抽象抽象(4)抽抽象象、抽抽象象层层次次、概概念念模模型、实现模型型、实现模型理解抽象及其过程；了解概念模型与实现模型；掌握利用概念模型对问题进行分析和建模；了解抽象层次及虚
14、拟机概念。自动化自动化(7)算算法法、程程序序；迭迭代代、递递归归；启启发发式式策策略略、随随机机策策略略；智能智能理解算法、程序概念；掌握迭代、递归等基本方法；了解典型问题算法求解策略。设计设计(6)分分解解、复复合合、折折中中；可可靠靠性、安全性、重用性性、安全性、重用性了解分解、复合、试错、折中等设计系统的基本方法；了解信息封装、接口、原型系统等概念；了解实现重用性、安全性、可靠性的思想。评估评估(5)评评价价指指标标与与基基准准、瓶瓶颈颈、冗余、容错、性能仿真冗余、容错、性能仿真了解度量系统性能的指标和常见方法；理解瓶颈、冗余、容错的概念；了解可视化建模与仿真通信通信(7)信信息息及及
15、其其表表示示、信信息息量量（熵熵）、编编码码与与解解码码、信信息息压压缩缩、信信息息加加密密、校校验验与纠错、协议与纠错、协议理解信息编码思想；理解信息在计算机内的表示与存储方式。掌握基本编码方法；了解通信可靠性保障基本思想.协协调调(5)同同步步、并并发发、并并行行、事事件件、服务服务理解并发、并行、同步、死锁、事件、服务的概念；了解常见的协同策略与机制。记忆记忆(5)数数据据类类型型、数数据据结结构构、数数据据组组织织、检检索索与与索索引引、局局部性与缓存部性与缓存理解常用数据类型和数据结构的概念；了解数据类型、数据结构与算法和程序的相互关系；掌握选择数据类型和数据结构的方法；了解提高数据
16、管理、访问效率的常用方法。大学计算机根底教学目标和内容体系大学计算机根底教学目标和内容体系教学目标教学目标将计算思维培养建立在知识理解和应用能力培养将计算思维培养建立在知识理解和应用能力培养根底上，并从中养成较好的计算思维素质根底上，并从中养成较好的计算思维素质认知与理解计算系统和方法认知与理解计算系统和方法应用计算机技术分析解决问题的方法应用计算机技术分析解决问题的方法正确获取、评价与使用信息的素养正确获取、评价与使用信息的素养基于信息技术手段的交流与持续学习能力基于信息技术手段的交流与持续学习能力知识领域：知识领域：1系统平台与计算环境：系统平台与计算环境：信息与社会信息与社会计算机系统计
17、算机系统计算机网络计算机网络2算法根底与程序开发：算法根底与程序开发：计算模型计算模型算法与程序设计算法与程序设计软件开发软件开发3数据管理与信息处理：数据管理与信息处理：数据组织与管理数据组织与管理多媒体信息处理多媒体信息处理分析与决策分析与决策考虑分类分层次教学需求，知识点分为三种类型考虑分类分层次教学需求，知识点分为三种类型核心核心1统一必修：绝大局部内容为各层次各统一必修：绝大局部内容为各层次各类型学生必须要学习和掌握的知识内容类型学生必须要学习和掌握的知识内容核心核心2分类必修：一般要求每个学生必须掌分类必修：一般要求每个学生必须掌握握“核心核心2知识内容的知识内容的20%以上。以上
18、。扩展按专业需求选择：可以作为必修课程的扩展按专业需求选择：可以作为必修课程的扩展内容，也可以设计成选修课程扩展内容，也可以设计成选修课程实践能力培养实践能力培养教学质量落脚点和计算思维能力培养的重要表达教学质量落脚点和计算思维能力培养的重要表达落实在各个具体课程的教学组织过程中落实在各个具体课程的教学组织过程中应重视课程实践工程的设计应重视课程实践工程的设计多设置综合型、设计型实验工程多设置综合型、设计型实验工程学科穿插型、自主型、开放型实验学科穿插型、自主型、开放型实验大学计算机根底教学课程体系大学计算机根底教学课程体系大学计算机根底教学课程体系的演变大学计算机根底教学课程体系的演变1“三
19、个层次课程体系：三个层次课程体系：计算机文化根底计算机文化根底:“计算机文化根底计算机文化根底计算机技术根底计算机技术根底:“计算机软件技术根底计算机软件技术根底“计算机硬件技术根底计算机硬件技术根底计算机应用根底计算机应用根底“计算机信息管理根底计算机信息管理根底“计算机辅助设计根底计算机辅助设计根底(2)“1+X课程体系：“大学计算机根底+假设干课程理工类：大学计算机根底、程序设计根底、微机原理与接口技术、数据库技术及应用、多媒体技术及应用、计算机网络技术及应用医药类：大学计算机根底、程序设计根底、数据库技术及应用、多媒体技术及其在医学中应用、医学成像及处理技术、医学信息分析与决策农林水类
20、：大学计算机根底、程序设计根底、数据库技术及应用、计算机网络技术及应用、数字农林业技术根底、农林业信息技术应用“宽专融课程体系及典型课程宽专融课程体系及典型课程课程类型课程类型定位定位典型课程典型课程通识型通识型课程课程认知与理解计算机系统和基本方法；培养基本信息素养大学计算机技术型技术型课程课程适应不同类专业需求的计算机技术基础课程。深入理解和掌握计算机基本方法，培养掌握应用计算机技术分析解决问题的能力程序设计基础、数据库技术与应用、多媒体技术与应用、计算机网络技术与应用交叉型交叉型课程课程以不同专业内容为背景，直接面向专业应用能力培养服务电子商务技术基础、医学信息学、数字农业技术基础、生物
21、信息学等典型课程：典型课程：大学计算机大学计算机n教学内容：不同学校会有不同侧重点和内容组教学内容：不同学校会有不同侧重点和内容组织方式织方式n计算机软硬件根底知识计算机软硬件根底知识n计算机网络根底计算机网络根底n操作系统根本知识操作系统根本知识n程序设计与算法根底程序设计与算法根底n典型方案：典型方案：n根本型根本型n问题求解型问题求解型n系统型系统型1根本型。基于宽度优先教学设计原那么涉及知识内容广，可在原有“大学计算机根底内容上适当裁减和组织，并在案例与教学方法上有所突破。2问题求解型。基于深度优先教学设计原那么突出培养基于算法和程序设计的问题求解根本方法和能力。针对不同的学时需求，又
22、可分“问题求解简约型和“问题求解扩展型。3系统型。基于宽度和深度兼顾的教学设计原那么从计算思维培养角度组织和表述教学内容，在计算系统理解和问题求解方法上同时表达广度和深度的要求。一般课程学时要求比较多课程实施方案附录课程实施方案附录针对针对“宽专融三种类型，给出宽专融三种类型，给出14门典型课程的门典型课程的实施方案案例实施方案案例根本格式根本格式1、课程总体描述1.1 课程定位与教学目标1.2 授课对象与学时2、课程内容与教学要求3、课程实践教学4、课程考核5、计算思维培养14个典型课程实施案例n大学计算机大学计算机:4个案例个案例n根本型、问题求解型、系统型根本型、问题求解型、系统型n程序
23、设计根底程序设计根底C语言语言n程序设计根底程序设计根底Visual Basicn程序设计根底程序设计根底Python语言语言n计算机网络技术及应用计算机网络技术及应用n数据库技术及应用数据库技术及应用n多媒体技术与应用多媒体技术与应用n网络、群体与市场网络、群体与市场n电子商务电子商务n生物信息学生物信息学n数字农业技术根底数字农业技术根底教学质量保障体系教学质量保障体系n课程体系课程体系q围绕学校办学目标和人才培养定位q应充分考虑学生计算思维能力的培养q开展分类、分层的多样化教学教学环境与资源建立教学环境与资源建立教学环境建立：教学环境建立：多媒体教室多媒体教室计算机实验室计算机实验室1：
24、10)网络学习环境网络学习环境教材建立教材建立重视计算思维培养需求重视计算思维培养需求具有一定的先进性具有一定的先进性具有配套建立的数字化资源具有配套建立的数字化资源实验教材的配套建立完善实验教材的配套建立完善推出一批穿插型课程的新型教材推出一批穿插型课程的新型教材教学资源建立教学资源建立教学模式与方法教学模式与方法 以以MOOC包括包括SPOC为代表的新教学模式为代表的新教学模式研究其教学理念、教学设计、教学规律和适应对研究其教学理念、教学设计、教学规律和适应对象象尽快推出一批反映计算思维教学改革成果的在线尽快推出一批反映计算思维教学改革成果的在线开放课程资源开放课程资源积极探索混合式教学模
25、式积极探索混合式教学模式q教育部大学计算机课程教学指导委员会与计算机类专业教学指导委员会、软件工程专业教学指导委员会联合组建了“中国高校计算机教育联盟。q目前已经推动高校建立了约30门计算机根底类课程，累计学习人数到达200多万人次，对于课程教学改革起到了巨大的推动作用。师资队伍师资队伍构造、培训、考核、研究构造、培训、考核、研究教学质量评价教学质量评价教指委自教指委自2021 年年5月起开展了大学计算机课程教月起开展了大学计算机课程教学成效评测的试点工作，并根据测试结果逐步学成效评测的试点工作，并根据测试结果逐步扩大了试点范围扩大了试点范围课程评价课程评价从期末考试从期末考试“一锤定音的考核向面向学习过程一锤定音的考核向面向学习过程的考核转变。的考核转变。从知识的考核向能力的考核转变从知识的考核向能力的考核转变采用多元化的考核方法采用多元化的考核方法