大学地球科学课程报告论坛论文集2018-PDF、封面、目录045

224 浅谈“计算机在地学中的应用”课程设置 * 詹骞 （中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083） 摘 要：计算机基础作为高等院校的公共基础课已经执行了多年，随着时代的进步，一些局限性逐渐凸 显。在今年的研究生培养方案的改革中，我校地学院首次将计算机基础课改为地学院内部的专业基础课，名称 为“计算机在地学中的应用” 。本文针对我校地学院研究生，探讨了将计算机基础与地学类内容相结合以形成 新课程的过程，包括课程目标的设定、课程内容的选择和理由、课程进度的安排、课程执行的环节等，形成了 “计算机在地学中的应用”课程的基本形态。此外，本文还总结了在计算机基础课中得到的一些反馈，有助于 对本课程进行进一步改进。 关键词：计算机 地学 课程设置 教学设计 研究生课程 一、引言 中国地质大学（北京）是一个以地学相关专业为特色的综合性大学，建校几十年来一直致 力于完善和丰富地学相关课程的建设和创新。 自 20 世纪 80 年代 “第三次浪潮” 席卷世界以来， 越来越多的高校将计算机类课程设置为各非计算机专业的基础课程。 针对非计算机专业，各高校的计算机基础课教育大致分两个阶段：第一阶段为计算机基础 知识，内容涵盖计算机的发展历史、计算机的软硬件组成、网络基础，以及基础软件使用等； 第二阶段为计算机高级编程语言，内容主要为高级程序语言的语法及编程，如 VB，VC，JAVA 等计算机语言。我校非计算机专业培养方案中关于计算机类课程的设置如表 1。 表 1 非计算机专业培养方案中关于计算机课程的设置 课程编号 课程名称 学时 学分 讲课学时 实验学时 考核方式 开课学期 GR041001 大学计算机 32 2 16 16 考试 大一上 GR041002 计算机语言程序设计 64 4 32 32 考试 大一下 *资助项目：地质学基础课教学团队（编号：519002650454） 。 浅谈“计算机在地学中的应用”课程设置 225 为这种课程设置在高等教育发展早期，起到了向学生普及计算机基础知识的作用。然而， 随着技术的发展，互联网的普及，学生学习的渠道大大丰富，一些计算机基础知识可以从日常 生活中学到，不再是大学课堂的专享；另一方面，对各专业一视同仁的普适课程不能满足不同 专业的学生对于计算机应用知识的需求。 2018 年初， 我校地学院针对本院研究生展开了计算机类课程满意度的调查。 我校一直将计 算机类课程作为各专业研究生的基础课程设置，其地位与大学数学、大学英语地位相当。课程 均由我校信息工程学院老师教授。从学生的反馈上来看，研究生普遍反映培养方案中涉及的计 算机基础课内容偏向于计算机专业，与本专业的结合较少；编程类课程的实践环节离自己的专 业也相去甚远，不能满足以后学习和工作的要求。 针对学生的这些反馈，地学院从今年秋季始，尝试改革和创新。将地学院研究生各专业计 算机类基础课程取消，改由地学院老师开设“计算机在地学中的应用” ，以代替原先的计算机 基础课。这门新开课程的教学目标为：为地学院各专业研究生讲授计算机基础知识的基础上， 增加计算机与地学相结合的案例讲授，使研究生在应用中学习计算机知识。同时在编程语言教 学的实践环节中，多以地学相关问题为例进行编程，让同学们真正理解计算机应用的意义，增 加将计算机知识运用于本专业的兴趣。 二、 “计算机在地学中的应用”课程设置 1. 课程目标和教学内容 本课程的目标为使学生一方面掌握基础计算机知识，包括计算机组成和运行机制、数据结 构和数据库、高级程序设计语言等；另一方面，通过案例学习，了解计算机在地学研究中的应 用。同时使学生掌握基础编程技能，能够在自己专业领域熟练运用相关计算机知识，并且可以 根据具体情况进行编程、设计与开发程序。 本课程教学内容主要分为两个部分：计算机理论知识部分与在地学中的应用部分。理论知 识部分的内容包括：计算机组成原理、数据结构和数据库、软件工程、基础编程；应用部分的 内容包括：地学数据类型、特征、数据分布与处理；地学研究中的计算机二次开发案例；综合 开展计算机上机实习，结合实际地学研究问题，实现平台的程序二次开发及底层开发。 2. 课程安排 针对上述课程目标，详细设计了本课程的内容。首先，保留原有计算机基础和编程知识， 但是作为研究生课程， 应该在本科计算机类课程基础之上深化。 因此加入计算机内部存储机制、 数据结构基础、数据库基础、软件工程简介等内容。其次，针对地学专业，增加计算机在地学 中应用的软件开发案例讲解，使学生能够从案例中切实感受到计算机技术的实用性。在编程实 习环节，也是以地学中的地学建模为主来讲授。按照培养方案的要求，本门课程共 32 学时， 其中讲授 12 学时，实习 20 学时。具体安排见表 2。 大学地球科学课程报告论坛论文集（2018） 226 表 2 “计算机在地学中的应用”课程学时分配 章 内容 学时 学时 1 计算机组成 2 课堂讲授 2 计算机存储机制 2 3 数据结构 2 4 数据库 2 5 软件工程 2 7 地学行业内计算机应用 2 8 地学信息建模 8 上机实习 9 MapGIS 二次开发 8 10 综合实习 4 三、课程执行与效果 1. 学生组成 “计算机在地学中的应用” 面向我校各专业研究生， 目前选修这门课程的研究生人数为 315 人，其中学术型硕士 202 人，专业型硕士 113 人。学生的专业包括矿物学，岩石学，矿床学， 地球化学， 古生物， 构造地质学， 资源与环境遥感， 地球探测信息与技术， 以及第四纪地质学。 专业组成见图 1。 图 1 “计算机在地学中的应用”学生专业组成 2. 教学设计和教学效果 “计算机在地学中的应用”课程在 2018 年秋季学期的选修人数超过 300 人，属于超大班 级，为了保证上课效果和质量，对选课学生进行了分班和分组。对于课堂讲授的理论课（12 学时）将学生分为 2 个班，平均每个班 150 人左右，尽量将同专业的学生分在一个班，有利于 课后学习和交流；对于上机实习课（20 学时） ，按照每 40 人一组，分成了 8 组，同时在组内设 置组长、小老师等角色，在实习课进行使，老师先给这些同学讲通讲透，然后这些同学在上机 时就可以起到辅助老师的作用，让更多学生学通学透。 浅谈“计算机在地学中的应用”课程设置 227 在理论课讲授时，除了传统 PPT 幻灯片讲授之外，还运用了文学作品、网络热帖等学习资 源，在课堂上与学生分享，让学生觉得计算机知识存在于方方面面，起到激发学生学习热情的 效果。在上机实习时，多强调计算机解决问题的方法和过程，特别是与学生专业结合，让学生 真正能做到活学活用。 本课程的讲授过程中，引入了社交软件进行课程内容的分享和讨论，这与现在年轻人的生 活习惯一致，受到欢迎。本课程的教学进度在文章截稿之时进行了一半，通过已经完成的课时 量，收到了学生热情的反馈，上课出勤率高，上课时参与度高，课后经常与老师就一些知识进 行讨论。这些表现可以说是正面的。 四、结语 计算机类课程作为高校的公共基础课在我国已经进行了几十年， 其目的是对大学生进行计 算机知识和编程能力的普及。随着时代的发展和科技的进步，普及性知识已经不能满足多专业 学生更深一层次的需要， 本文结合地学专业， 探讨了如何将计算机基础知识与地学知识相结合， 并形成一门交叉性知识课程的具体过程和细节，包括课程目标与内容、进度安排。 但是，目前本课程没有合适的教材，所有上课内容均为教师编写的讲义（以 PPT 为 主） ，在以后的教学实践中，