大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的計算思維教學(xué)探索

劉艷

摘 要：針對如何通過大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)培養(yǎng)非計算機專業(yè)學(xué)生的計算思維能力這一熱點問題，首先從不同側(cè)面分析了大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)面臨的三個實踐困局，然后闡述了計算思維教學(xué)路徑對大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革的緊迫性和必要性，最后，提出了為培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中采取的專題教學(xué)、“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)及案例教學(xué)等幾種較為有效的教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計算機基礎(chǔ)；計算思維；教學(xué)方式

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2014）06-0219-03

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是非計算機專業(yè)學(xué)生進入大學(xué)的一門必修公共課，是高校通識教育的重要組成部分。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方式方法等提出了新的要求。表現(xiàn)在三個方面：一是計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，社會對人才的計算機技能要求不斷提高；二是計算機應(yīng)用無所不在，各專業(yè)亟待提高人才的計算機高級應(yīng)用能力；三是計算機的普及，使得其在改變當代人生活方式的同時，潛移默化地影響著當代人的思維方式，這就要求當代大學(xué)生不僅能夠充分利用計算機處理日常復(fù)雜事務(wù)，同時能借助計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去分析、處理現(xiàn)實事務(wù)?？傊?，我們應(yīng)認清大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)所面臨的嚴峻形勢，加快改革步伐，使之適應(yīng)信息社會的發(fā)展，滿足社會對信息技術(shù)人才的需求。

一、大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)面臨的三個困局

當前，隨著電腦的普及化和信息全球化的發(fā)展，尤其是平板電腦和手機智能化的突飛猛進，大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和困局，主要表現(xiàn)在：一是普及化與專業(yè)化的需求悖論；二是理論化與實戰(zhàn)性的二律背反；三是趣味性與邏輯性的內(nèi)在沖突。

（一）普及化與專業(yè)化的需求悖論

根據(jù)最新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)顯示，截至2011年底，城鎮(zhèn)居民計算機擁有率超過70%；截至2012年12月底，互聯(lián)網(wǎng)普及率達到42.1%，我國網(wǎng)民中農(nóng)村占比為27.6%；截至目前，一些省市城區(qū)的中小學(xué)信息技術(shù)普及率達到100%，部分地區(qū)的農(nóng)村中小學(xué)信息技術(shù)普及率甚至高達80%。計算機對于當代大學(xué)生而言已成為生活、娛樂等的必需品。他們在進入大學(xué)前就已經(jīng)能夠熟練地操作計算機，有的甚至具備了一定的編程能力。課堂上“普及化”的計算機基本理論和技能對于他們來講已不再神奇，非但不能吸引他們的眼球，反而使他們在一定程度上排斥計算機基礎(chǔ)課程。然而，在有限的學(xué)時內(nèi)，能普及那些計算機基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)計算機知識，已非易事，又如何擴展知識呢？

（二）理論化與實戰(zhàn)性的二律背反

理論學(xué)時與實踐學(xué)時的配比問題，一直是大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革中備受爭議的問題。很多高校以培養(yǎng)學(xué)生計算機操作技能為主，然而，實際教學(xué)中，實踐學(xué)時并沒有得到有效利用，學(xué)生的實踐技能并無顯著提高，反而使學(xué)生因課程設(shè)置過于簡單，而忽視這門課程。針對這一問題，一些高校嘗試將原有的以技能性知識為主的教學(xué)內(nèi)容，改為計算機導(dǎo)論的精簡版。學(xué)生們在無形之中被從其熟知的計算機世界帶入到了一個充滿陌生的概念和符號的計算機世界，他們不能理解為何要學(xué)習(xí)那些似乎很高深而又對自身似乎毫無用處的原理和思想，從而使他們走向另一個極端——因厭惡而對計算機基礎(chǔ)課程失去興趣。

（三）趣味性與邏輯性的內(nèi)在沖突

大學(xué)計算機基礎(chǔ)是一門偏理工類的課程，其教學(xué)內(nèi)容決定了這門課程邏輯性較強，缺乏趣味性。通常僅有那些求知欲或好奇心很強的學(xué)生會被那枯燥的理論和復(fù)雜的代碼所吸引。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很多高校對教學(xué)方式方法進行了一系列改革，如采用多媒體教學(xué)，試圖通過聲音、圖像等外在因素增強課程的趣味性。然而，對于像計算機的發(fā)展、特點等敘述性的知識點以及程序設(shè)計這類邏輯性很強的課程內(nèi)容，即便采用多媒體教學(xué)，效果依然不明顯。

目前，鑒于大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果不佳，很多專業(yè)都在考慮刪減這一公共必修課的學(xué)時，甚至取消這門課程，并將其列入專業(yè)改革方案中，使得大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)陷入了內(nèi)外交困的困境。

二、破解困境的實踐探索與理論思考

（一）破解困境的實踐探索

面對種種困境，我們曾從教學(xué)模式、教學(xué)方式方法等多方面入手，對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程進行改革。

1.分層次教學(xué)模式

學(xué)生入學(xué)初始，對其計算機基礎(chǔ)知識掌握情況通過網(wǎng)考形式進行摸底。各任課教師根據(jù)授課班級考核的各項得失分情況，制定分層次教學(xué)的教學(xué)目標，教學(xué)的展開主要以占多數(shù)的中等層次學(xué)生為主，通過課堂提問、實驗指導(dǎo)等多多關(guān)注低層次同學(xué)。通過課外思考等方式滿足高層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。此外，每次實驗課的實驗內(nèi)容包括基礎(chǔ)實驗和實戰(zhàn)思考，基礎(chǔ)實驗是必須完成部分，而實戰(zhàn)思考則由學(xué)生結(jié)合自身學(xué)習(xí)情況，自由選擇完成。

2.案例教學(xué)法

主要是針對理工科學(xué)生開設(shè)的計算機程序設(shè)計課程使用的教學(xué)方法。因為個體的思維方式不同，因此每一個具體問題都存在一個以上的解決方案。采用案例教學(xué)法，使學(xué)生在交流各自方法的優(yōu)缺點的同時，吸納彼此的精華，這不僅能增進學(xué)生計算機基礎(chǔ)知識的掌握，同時也拓展了思路，提高了解決問題的能力。

3.教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)共享

教學(xué)課件、歷年全國計算機等級考試真題等資源均實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了廣闊空間。此外，還采用QQ群等方式加強師生間溝通。這種開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，不僅增強了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，更重要的是在一定程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.上機網(wǎng)絡(luò)考核

期中、期末課程考核方式均采用上機網(wǎng)考，考試題目從題庫中隨機抽取。題目的隨機性增加了考試的難度，學(xué)生為了通過期末考試，則必須化壓力為動力，用心地去練習(xí)。這種間接的自主學(xué)習(xí)，著實使學(xué)生的計算機操作技能、編程技能更上一層樓，并大大提高了全國計算機等級考試的過級率。

除了以上幾種改革外，有些高校還引入E-Learning[1]等學(xué)習(xí)交流的新的教學(xué)模式，雖然都能在一定程度上改善大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀，但是均無法從本質(zhì)上改變大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)所遇到的困境。

（二）破解困境的理論思考

教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會提出了大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的能力培養(yǎng)目標[2]，可歸納為三種能力[3]，即計算機使用能力；計算機系統(tǒng)認知能力；計算思維能力。

很多高校的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程將重點鎖定在前兩種能力的培養(yǎng)，即通過實驗課程增強學(xué)生的計算機使用能力，通過計算機基本概念和原理的講解，增強學(xué)生的計算機系統(tǒng)認知能力。但實踐證明這條路是行不通的，雖然沒有偏離培養(yǎng)目標，但卻沒能很好地權(quán)衡三種能力的輕重。以程序設(shè)計課程為例，教師常常將語法、讀程序、編寫程序作為教學(xué)重點，由于學(xué)生沒有好的思維方式的引導(dǎo)，常常在遇到一些陌生問題時無從下手。在程序設(shè)計課程中，語法都是固定的，而待解決的問題是千變?nèi)f化的，那么如何用固有的語言基礎(chǔ)知識來解決紛繁復(fù)雜的問題，就成了計算機程序設(shè)計課程教學(xué)成敗的瓶頸。

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真教授在美國計算機權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出并定義了計算思維，為解決大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革提供了理論基礎(chǔ)。2010年7月在西安交通大學(xué)舉辦了首屆“九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)課程研討會”，并隨后發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》將“計算思維能力的培養(yǎng)”作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[4]。2010年10月中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳國良院士在“第六屆大學(xué)計算機課程報告論壇”倡議將計算思維引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)，進一步確認了計算思維能力培養(yǎng)在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的核心地位。

三、大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程計算思維教學(xué)的注意事項及實施路徑

（一）計算思維教學(xué)的注意事項

在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中灌輸計算思維，目的是培養(yǎng)學(xué)生像擁有閱讀、寫作和算術(shù)基本技能一樣擁有計算思維能力，并能自覺地應(yīng)用于日常的學(xué)習(xí)、研究與將來的工作中[5]。培養(yǎng)大學(xué)生養(yǎng)成用計算思維方式解決問題的能力是計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，這并不意味著需要將現(xiàn)有的計算機基礎(chǔ)教學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容“推倒重來”[6]，而是要在原有計算機基礎(chǔ)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行提高和優(yōu)化[7]。

（二）計算思維教學(xué)的實施路徑

筆者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，同時考慮到當代大學(xué)生的敏感點、興趣點，在教學(xué)中選取各種不同的教學(xué)方式恰到好處地將計算思維融入原有的計算機基礎(chǔ)知識體系當中。從而達到培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的教學(xué)目的。

1.結(jié)合實際教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置相應(yīng)的專題課

（1）以講授為主的人物專題

設(shè)置以講授為主的人物專題，這一想法主要來自于筆者曾接觸過的哲學(xué)專業(yè)課程，他們通過介紹與主題相關(guān)的一些哲學(xué)家的思想，讓學(xué)生來理解、掌握某一觀點。同樣，如果想讓廣大的非計算機專業(yè)學(xué)生了解并走進計算機世界，我們也有必要讓他們熟悉計算機世界的代表性人物。由于人物專題以介紹人物的背景、生平、經(jīng)歷、思想、主要成就等內(nèi)容為主線，因此使原本枯燥的教學(xué)內(nèi)容帶有了故事性、趣味性。在授課過程中，利用人物的核心思想吸引和感染學(xué)生，使學(xué)生在了解人物的同時將其思想融入自身。

（2）以課堂討論為主的知識點專題

針對教學(xué)內(nèi)容的主題，教師在課前設(shè)置一系列由淺入深的問題，作為課堂的導(dǎo)向，以學(xué)生對問題的看法、疑問為主題進行討論，教師給予參考觀點。如多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識等部分內(nèi)容，可以讓學(xué)生談?wù)勊麄兩磉叺亩嗝襟w、網(wǎng)絡(luò)，以及他們所期待的、喜歡的未來的多媒體、網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)、應(yīng)用是什么。通過課堂探討，教師可以適時地引出他們所不熟知的一些重要的多媒體、網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，以及多媒體及網(wǎng)絡(luò)的新一代高端技術(shù)。這種教學(xué)方式雖然從過程來看，內(nèi)容比較零散，課堂相對無序，但從宏觀上看，是完全按照教師精心設(shè)計的環(huán)節(jié)展開的。這種教學(xué)方式不僅能充分發(fā)揮學(xué)生的想象力、鍛煉學(xué)生的發(fā)散性計算思維，還為學(xué)生的創(chuàng)新能力發(fā)展起到了十分積極的作用。

2.啟發(fā)式教學(xué)法

實際上，在過去的教學(xué)中，為解決一些具體問題，我們都或多或少地采用了計算思維教學(xué)中的一種教學(xué)方式——啟發(fā)式教學(xué)，即結(jié)合實際的教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生的實際出發(fā)，采用多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，促使他們生動活潑地學(xué)習(xí)。

（1）“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法

所謂的“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，就是以某個實例為先導(dǎo)，進而提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，通過學(xué)和做，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。對于Microsoftword等以操作性為主的課程，我們的理論課通常是以介紹各功能、菜單為主，輔以簡單實例。對于學(xué)生來講，聽課的難度系數(shù)為0，一看就會。但到實驗課或?qū)嶋H應(yīng)用時，什么都不記得了。因此，對于這一類的理論課，采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法比較適合。在課堂上，學(xué)生不再是被動的觀看者，而是“任務(wù)”的執(zhí)行者，他必須經(jīng)過思考完成任務(wù)的每一個環(huán)節(jié)，直至任務(wù)結(jié)束。

（2）案例教學(xué)法

案例教學(xué)法，早在20世紀80年代就已引入我國，是一種比較成熟的教學(xué)方法。大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的案例教學(xué)，就是以我們都熟悉并常常需要處理的一些問題作為討論的核心，并為學(xué)生提供問題的背景，讓學(xué)生利用已掌握的理論知識和技能，提出合理的解決方案。對于每一次案例教學(xué)課，要求教師結(jié)合實際的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計合理的教學(xué)案例，認真分析案例教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題，為每個環(huán)節(jié)分配適當?shù)臅r間，進而完成教案。在課堂上，教師要針對學(xué)生提出的不同方案，進行總評，指出每一種方案的優(yōu)缺點及實現(xiàn)時的注意事項。這種教學(xué)方法主要是用于大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的設(shè)計類實驗課。

四、結(jié)束語

大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革已勢在必行，每一位大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)工作者都是這一改革的踐行者。大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的計算思維教學(xué)改革是一項難度很大、具有開創(chuàng)型的工作，只依靠個人或在短時間內(nèi)是無法完成的。只有廣大的計算機基礎(chǔ)教學(xué)工作者經(jīng)過努力的思考與探索，積極地、有意識地采用計算思維教學(xué)，才能達到培養(yǎng)大學(xué)生利用計算思維方式解決實際問題的能力的目的，并為進一步提升大學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能、創(chuàng)新能力奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻：

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