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1、大学计算机基础课程教学基本要求大学计算机基础课程教学基本要求解读解读教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会报告人报告人:xxx2015年年xx月月xx日日1提提 纲纲n引言引言n大学计算机基础教学的现状与发展趋势大学计算机基础教学的现状与发展趋势n计算思维与大学计算机基础教学计算思维与大学计算机基础教学n大学计算机基础教学目标和内容体系大学计算机基础教学目标和内容体系n大学计算机基础教学课程体系大学计算机基础教学课程体系n教学质量保障体系教学质量保障体系2q信息技术深刻信息技术深刻改变着人类的思维、生产、生活、改变着人类的思维、生产、生活、学习方式
2、学习方式n移动通信、物联网、云计算、大数据q计算计算思维成为人们认识和解决问题的基本能力之一思维成为人们认识和解决问题的基本能力之一q大规模开放在线课程对传统教学的大规模开放在线课程对传统教学的挑战挑战q大学计算机大学计算机基础教学工作面临难得的历史发展机遇基础教学工作面临难得的历史发展机遇q大学计算机大学计算机基础教学面临基础教学面临的挑战的挑战n有限课时挑战n教学内容改革n教学方法改革 引言引言3n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项目计算机课程改革项目”研研究为契机
3、，组织近百所高究为契机，组织近百所高校围绕若干重要问题展开校围绕若干重要问题展开深入研究。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：4基本要求基本要求（白皮书）（白皮书）编写编写历程：历程：n20132013年年7 7月月3030日日:在哈尔滨召开起草小组成员第1次会议,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、杨志强、张龙、张铭。n20132013年年1111月月3 3日日：在高校计算机课程教学系列报告会期间，起草小组成员第2次会议，确定课程基本要求内容框架内容框架n20132013年年1111月月20142014年年6 6月月：开展各专题研究，
4、陆续汇总形成初稿形成初稿；n20142014年年7 7月月1212日日：在北京召开教学基本要求起草小组第3次工作会议，对白皮书内容结构和课程体系做了较大较大调整调整n20142014年年7 7月月2929日日：在济南召开教学基本要求起草小组第4次工作会议，讨论讨论初稿初稿n20152015年年4 4月月24242525日日：在北京召开了起草小组第5次工作会议，进一步对基本要求的内容进行进行修改修改5n20152015年年7 7月月2828日:起草小组第6次工作会议,部分反馈意见进一步讨论进一步讨论n20152015年年8 8月月2929日：日：起草小组第7次工作会议，对“典型课程实施案例”进行
5、修改。n20152015年年7 7月月29293030日：日：在第四届“计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”，大范围征求意见。n20152015年年1111月月28282929日日：在高校计算机课程教学系列报告会期间，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：6大学计算机基础教学的现状与发展趋势大学计算机基础教学的现状与发展趋势大学计算机基础教学的现状n起步创始起步创始（70、80年代）：q计算机程序设计普及阶段n普及规范普及规范（90年代）：q“文化基础技术基础应用基础”三个层次的课程体系n深化提高深化提高（21世纪）q科学、系统地构建计算机基础教学的“能力体系知
6、识体系课程体系”，7n总体框架的确立总体框架的确立q“4个领域3个层次”的知识体系n系统平台与计算环境、算法基础与程序设计、数据管理与信息处理、系统开发与行业应用q“1+X”的课程设置方案n教学体系的规范教学体系的规范q知识体系q实验体系q课程实施方案n教学内容的提升教学内容的提升q以计算思维为核心的大学计算机基础课程教学改革q教育部立项：大学计算机课程改革项目8存在问题存在问题n对于“大学计算机”作为通识型（基础类）课程的地位认识不足n“大学计算机”课程内容的稳定性有待提高n计算机基础教学的基础支撑作用体现得不够充分n计算机基础教学水平的质量评价体系有待改进9发展发展趋势趋势n课程定位将在通
7、识教育的框架下进一步明确n教学内容将围绕计算思维能力培养目标进行重组n实施方案将结合不同高校的定位呈现多样化形态n教学手段适应MOOC（大规模开放在线课程）的挑战和机遇n教学成效评测将在大数据分析的基础上更为准确与科学10计算思维与大学计算机基础教学计算思维与大学计算机基础教学n实证思维、逻辑思维和计算实证思维、逻辑思维和计算思维思维n计算机基础教学与计算思维计算机基础教学与计算思维q计算机基础教学中计算思维培养重点是什么计算机基础教学中计算思维培养重点是什么?n需要梳理基础教学相关的计算思维核心概念,说明计算机基础教学中计算思维重点是什么q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
8、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11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基础概念而得到提高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 networked entitiesRecollection：storage and retrieval of informationAuto
9、mation：meaning and limits of automationEvaluation：performance prediction and capacity planningDesign：building reliable software systems12n计算机基础教学中的计算机基础教学中的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
10、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13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
11、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
12、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；了解提高数据管理、访问效率的常用方法。14大学计算机基础教学目标和内容体系大学计算机基础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
13、识理解和应用能力培养基础上，并从中养成较好的计算思维素质q认知与理解计算系统和方法认知与理解计算系统和方法q应用应用计算机技术分析解决问题的方法计算机技术分析解决问题的方法q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q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15知识知识领域：领域：（1）系统系统平台与计算环境平台与计算环境：q信息与社会q计算机系统q计算机网络（2）算法算法基础与程序开发：基础与程序开发：q计算模型q算法与程序设计q软件开发（3）数据管理数据管理与信息处理：与信息处理：q数据组织与管理q多媒体信息处理q分析与决策16考虑考虑分类
14、分层次分类分层次教学需求，教学需求，知识点分为三种类型知识点分为三种类型q核心核心1（统一必修）（统一必修）：绝大部分内容为各层次各类型学生必须要学习和掌握的知识内容q核心核心2（分类必修）（分类必修）：一般要求每个学生必须掌握“核心2”知识内容的20%以上。q扩展（按专业需求选择）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1718192021实践能力培养实践能力培养n教学教学质量落脚点质量落脚点和计算思维能力培养的重要体现和计算思维能力培养的重要体现n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n应重视课程实践项目的设计应重视课程实践项目
15、的设计q多设置综合型、设计型实验项目q学科交叉型、自主型、开放型实验22大学计算机基础教学课程体系大学计算机基础教学课程体系大学计算机基础教学课程体系的大学计算机基础教学课程体系的演变演变（1）“三个层次三个层次”课程课程体系体系：n 计算机文化基础计算机文化基础:q“计算机文化基础”n计算机技术计算机技术基础基础:q“计算机软件技术基础”q“计算机硬件技术基础”n计算机应用计算机应用基础基础q“计算机信息管理基础”q“计算机辅助设计基础”23(2)“1+X”课程体系课程体系：“大学计算机基础”+若干课程q理工类理工类：大学计算机基础、程序设计基础、微机原理与接口技术、数据库技术及应用、多媒体
16、技术及应用、计算机网络技术及应用q医药类医药类：大学计算机基础、程序设计基础、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q农林（水）类农林（水）类：大学计算机基础、程序设计基础、数据库技术及应用、计算机网络技术及应用、数字农（林）业技术基础、农（林）业信息技术应用24“宽专融宽专融”课程体系及典型课程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通识型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
17、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交叉型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、生物信息学等25典型课程：典型课程：大学计算机大学计算机n教学内容教学内容：不同学校会有不同侧重点和内容组织方式q计算机软硬件基础知识q计算机网络基础q操作系统基本知识q程序设计与算法基础n典型方案典型方案：q基本型q问题求解型q系统型26（1）基本型基本型。基于宽度优先教学设计原则q涉及知识内容广，可在原有“大学计算机基础”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）问题求解型问题求
18、解型。基于深度优先教学设计原则q突出培养基于算法和程序设计的问题求解基本方法和能力。针对不同的学时需求，又可分“问题求解简约型”和“问题求解扩展型”。（3）系统型系统型。基于宽度和深度兼顾的教学设计原则q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体现广度和深度的要求。一般课程学时要求比较多27课程实施方案课程实施方案（附录）附录）q针对针对“宽专融宽专融”三种类型，给出三种类型，给出14门典型课程的实施方案案例门典型课程的实施方案案例基本格式基本格式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
19、、计算思维培养2814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q基本型、问题求解型、系统型n程序设计基础（程序设计基础（C语言）语言）n程序设计基础（程序设计基础（Visual Basic）n程序设计基础（程序设计基础（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数字农业技术基础数字农业技术基础29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
20、开展分类、分层的多样化教学30教学环境与资源教学环境与资源建设建设n教学环境教学环境建设建设：q多媒体教室q计算机实验室（1：10)q网络学习环境n教材教材建设建设q重视计算思维培养需求q具有一定的先进性q具有配套建设的数字化资源q实验教材的配套建设完善q推出一批交叉型课程的新型教材n教学资源建设教学资源建设31教学模式与方法教学模式与方法 以MOOC（包括SPOC）为代表的新教学模式q研究其教学理念、教学设计、教学规律和适应对象q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q积极探索混合式教学模式32q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中国高校计算机教育联盟”。q目前已经推动高校建设了约30门计算机基础类课程，累计学习人数达到200多万人次，对于课程教学改革起到了巨大的推动作用。33师资师资队伍队伍q结构、培训、考核、研究教学质量评价教学质量评价n教指委自2015年5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扩大了试点范围n课程评价q从期末考试“一锤定音”的考核向面向学习过程的考核转变。q从知识的考核向能力的考核转变q采用多元化的考核方法3435