張丹　王建華　崔光佐

摘要：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)是培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。文章分析了當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的新形勢(shì)和計(jì)算思維培養(yǎng)的必要性，明確了面向思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)思維培養(yǎng)的方法和大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，利用思維導(dǎo)圖優(yōu)化課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程，結(jié)合SAKAI網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)輔助探究式和協(xié)作式學(xué)習(xí)，提出了一種面向思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；混合式教學(xué)；思維導(dǎo)圖；Sakai平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）13-3043-03

Research on Teaching Reform of University Computer Foundation Curriculum Oriented to Thinking Training

ZHANG Dan1，2，3， WANG Jian-hua2， CUI Guang-zuo3

（1. School of Engineering， Mudanjiang Normal University， Mudanjiang 157011， China； 2.School of Computer Science & Information Engineering， Harbin Normal University， Harbin 150025， China； 3.School of Educational Technology， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract： University computer foundation curriculum is an important part to develop innovative ability and comprehensive quality for contemporary college students. The new teaching situation of the current university computer foundation curriculum and the necessity of computational thinking training are analyzed， and defines the teaching goal of university computer foundation curriculum oriented to thinking training is defined. Then， according to the characteristics of university computer foundation curriculum and the methods of thinking training， the design and process of classroom teaching is optimized by Mind Mapping， and inquiry learning or collaborative learning is facilitated with Sakai platform. Finally， a blended teaching and learning model is proposed for university computer foundation curriculum oriented to thinking training.

Key words：computational thinking；university computer foundation curriculum； blended teaching and learning mode；mind mapping；sakai platform

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程思維培養(yǎng)的必要性

隨著計(jì)算機(jī)的日益普及和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的操作和應(yīng)用能力已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生必備的技能和素質(zhì)。

2005年6月，美國(guó)總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會(huì)（PITAC）向美國(guó)總統(tǒng)提交的《計(jì)算科學(xué)：確保美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力》報(bào)告中指出：21世紀(jì)，科學(xué)上最重要的、經(jīng)濟(jì)上最有前途的研究問題都有可能通過熟練地掌握先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)和運(yùn)用計(jì)算科學(xué)得到解決[1]。2006 年，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真（Jeannette M. Wing）教授明確提出了計(jì)算思維（Computational Thinking）的概念：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[2]。

2010年7月，我國(guó)首屆“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)” 發(fā)表的聯(lián)合聲明指出：培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才要潛移默化地使學(xué)生養(yǎng)成運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念對(duì)問題進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行為理解的新的思維方式，即建立計(jì)算思維；必須正確認(rèn)識(shí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要地位，更要把培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[3]。

但在當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，依然存在很多問題制約以計(jì)算思維為核心大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的建設(shè)。

首先，部分教師和學(xué)生對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程認(rèn)識(shí)不足或者偏存在差。一直以來有很多人認(rèn)為“計(jì)算機(jī)就是程序設(shè)計(jì)”，“ 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程就是講解Office工具軟件”。這些片面的觀點(diǎn)導(dǎo)致大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程普遍存在著“重操作、輕思維”的現(xiàn)象。有些教師甚至認(rèn)為這些內(nèi)容可以自學(xué)，不需要專門開課。學(xué)生則認(rèn)為學(xué)習(xí)這門課只是學(xué)會(huì)了幾種常用辦公軟件，因此學(xué)生常常被動(dòng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)操作，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)缺乏基本了解，更談不上對(duì)計(jì)算思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。endprint

其次，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容涉及范圍廣、知識(shí)點(diǎn)多，系統(tǒng)性弱。一般情況下，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程包含計(jì)算機(jī)發(fā)展、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、常用辦公軟件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息檢索、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等知識(shí)模塊，各個(gè)模塊之間沒有太多相關(guān)性。許多學(xué)生反映修完該課程后，很難有系統(tǒng)性的理解，獲得的只是一些零散的概念以及對(duì)辦公軟件的基本應(yīng)用能力，無法掌握利用計(jì)算機(jī)求解問題的基本思路和基本方法。

最后，當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程雖然普遍采用計(jì)算機(jī)來輔助教學(xué)，但教師和媒體仍是教學(xué)的中心，學(xué)生仍是被動(dòng)的接受者，并沒有改變?cè)瓉砟欠N灌輸式或填鴨式的教學(xué)模式。因此，當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)是包裝在現(xiàn)代教育技術(shù)外衣下的傳統(tǒng)教學(xué)模式。由于沒有改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程無法形成利用計(jì)算機(jī)求解問題的思維方式，也無法提高實(shí)際的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能。

2 面向思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)目標(biāo)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的授課對(duì)象是所有的在校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，課程目標(biāo)是使非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)與信息技術(shù)應(yīng)用到其所屬學(xué)科，使其成為能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與計(jì)算思維來完成實(shí)際工作的新型人才。因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不僅決定著學(xué)生計(jì)算機(jī)水平掌握程度，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合索質(zhì)、計(jì)算思維和創(chuàng)新能力不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

面向思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)包括基礎(chǔ)知識(shí)與原理、基本操作技能、計(jì)算思維與能力三個(gè)層次的要求。

第一層次：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的基礎(chǔ)知識(shí)與原理包括計(jì)算機(jī)組成、數(shù)值運(yùn)算、操作系統(tǒng)、漢字系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高級(jí)語言編程等傳統(tǒng)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的基本要求。這一層次以分析和認(rèn)知計(jì)算環(huán)境的構(gòu)成和基本原理為主，使學(xué)生在對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及環(huán)境有所了解，同時(shí)初步體會(huì)計(jì)算機(jī)問題求解的基本方式方法。

第二層次：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的基本操作技能包括Window操作系統(tǒng)、Word文字處理軟件、Excel電子表格、Powerpoint電子演示文稿、Visual Foxpro數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)、C語言程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)信息檢索等常用操作與使用。許多學(xué)生在高中階段已經(jīng)熟悉掌握了這一層次中的部分內(nèi)容，然而還有部分學(xué)生之前沒有接受過計(jì)算機(jī)相關(guān)的教育。因此大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容編排上，要避免這部分內(nèi)容相比于高中階段的重復(fù)教學(xué)，可以根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)和學(xué)生的基礎(chǔ)，設(shè)置與學(xué)生專業(yè)內(nèi)容、生活實(shí)際相關(guān)聯(lián)，或是其感興趣的課題，開展研究性教學(xué)。

第三層次：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的計(jì)算思維與能力包括問題闡釋、問題建模、遞歸思維、并行處理、抽象分解、推理解答等意識(shí)和能力等。計(jì)算思維與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維一起構(gòu)成了人類的三大思維。計(jì)算思維培養(yǎng)學(xué)生發(fā)明和創(chuàng)新的能力及處理計(jì)算機(jī)問題時(shí)應(yīng)有的思維方法、表達(dá)形式和行為習(xí)慣，要求學(xué)生能夠?qū)Λ@取的各種信息通過自己的思維進(jìn)行深層次的加工和處理，從而產(chǎn)生新信息。

3 面向思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)模式

面向思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)模式要以“理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理；掌握基本的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能；培養(yǎng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題求解的基本思路和方法”為主要教學(xué)目標(biāo)，利用思維導(dǎo)圖構(gòu)建整個(gè)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，充分運(yùn)用Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，深化教學(xué)效果，綜合采用研究式教學(xué)法、案例或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法、討論使教學(xué)法等，來完善大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程建設(shè)。

3.1 面向思維培養(yǎng)的混合式教學(xué)模式的組織

3.1.1利用思維導(dǎo)圖優(yōu)化課程知識(shí)結(jié)構(gòu)

思維導(dǎo)圖是英國(guó)著名教育學(xué)家、心理學(xué)家Tony Buzan開發(fā)的一種發(fā)散性思維可視化工具，它符合信息加工“雙編碼”理論的要求，將左腦的邏輯、順序、條例、文字、數(shù)字以及右腦的圖像、想象、顏色、空間、整體等各種因素全部調(diào)動(dòng)起來，把一長(zhǎng)串枯燥的信息變成有色彩、容易記憶、有高度組織性的圖[4]。

思維導(dǎo)圖把各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來，把各知識(shí)點(diǎn)用顏色線條建立起記憶鏈接，通過聯(lián)想和連線去幫助組織知識(shí)并使之結(jié)構(gòu)化。

在混合式教學(xué)模式中，思維導(dǎo)圖可以幫助教師從全局和整體的視角進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，構(gòu)建課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生利用思維導(dǎo)圖輔助學(xué)習(xí)，能夠識(shí)別知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)之間的多種聯(lián)系和思維順序關(guān)系，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和探索答案。

3.1.2 構(gòu)建深度的混合式教學(xué)模式

混合式學(xué)習(xí)（Blending Learning）就是要把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和E-Learning（數(shù)字化或網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)）的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來；也就是說，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[5]。

混合式教學(xué)不是傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的簡(jiǎn)單混合，它強(qiáng)調(diào)根據(jù)課程的知識(shí)類型對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)策略和教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)。教師分析課程及學(xué)習(xí)單元的教學(xué)目標(biāo)，明確課程和單元的知識(shí)類型，創(chuàng)設(shè)豐富的針對(duì)不同教學(xué)情境的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，跟蹤和引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，在課堂和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的交互過程中使學(xué)生完成對(duì)問題的理解和對(duì)知識(shí)的應(yīng)用。

在混合式教學(xué)模式下，教師將精細(xì)設(shè)計(jì)的案例或任務(wù)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，在課堂上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察分析、積極探討，培養(yǎng)學(xué)生將案例或任務(wù)作為實(shí)際問題求解的過程性思維，樹立學(xué)生用計(jì)算機(jī)求解問題的意識(shí)，最終形成發(fā)現(xiàn)問題、確定問題和解決問題的計(jì)算思維。

3.1.3 搭建Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

面向計(jì)算思維培養(yǎng)的混合式教學(xué)離不開網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的輔助與支持。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的選擇需要考慮教學(xué)對(duì)象、教育投資、課程類型、教學(xué)方式等許多因素，綜合這些因素和混合式教學(xué)的特點(diǎn)，Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以更好的完成教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)效果，成為了混合式教學(xué)的首選網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。endprint

Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)協(xié)同學(xué)習(xí)的開放源碼環(huán)境，教師在平臺(tái)上可以輕松地創(chuàng)建課程教學(xué)站點(diǎn)，利用通知、日程、新聞等工具可以發(fā)布教學(xué)日程安排；利用課程大綱、幻燈播放、作業(yè)、投遞箱、花名冊(cè)、等常規(guī)教學(xué)工具，實(shí)現(xiàn)教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源的發(fā)布，完成日常教學(xué)工作；利用答疑室、討論區(qū)、郵件等工具可以方便教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的在線指導(dǎo)、交流和協(xié)作；合理搭配練習(xí)與測(cè)試、報(bào)告、作業(yè)、成績(jī)發(fā)布、調(diào)查、評(píng)價(jià)/評(píng)價(jià)知陣、分組等工具，可以實(shí)現(xiàn)多種評(píng)價(jià)方式，完成測(cè)驗(yàn)和測(cè)試[6]。

3.2 面向思維培養(yǎng)的混合式教學(xué)模式的實(shí)施

3.2.1 新生入學(xué)摸底測(cè)試

由于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)對(duì)象是非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)一年級(jí)的新生，而這些新生對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用的了解掌握程度差異很大，所以在學(xué)生入學(xué)開課之前，先對(duì)全校新生進(jìn)行入學(xué)摸底測(cè)試。測(cè)試的內(nèi)容、難度基本等同于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的要求。通過測(cè)試，對(duì)新生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用各部分內(nèi)容的掌握程度有所了解，為指導(dǎo)該課程面向計(jì)算思維提升有一定的依據(jù)。

3.2.2 探索面向計(jì)算思維的教學(xué)方案

依據(jù)學(xué)生的摸底結(jié)果和所屬學(xué)科特點(diǎn)，將學(xué)生分成理工類和人文類，對(duì)于理工類增加C語言程序設(shè)計(jì)算法要求，偏重于基礎(chǔ)算法及拓展知識(shí)，如高性能計(jì)算、并行算法等，對(duì)于人文類則增加Visual Foxpro數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求，更偏重?cái)?shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識(shí)，如數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化等。

具體教學(xué)采用“理論”+“實(shí)驗(yàn)”+“綜合”的授課方式。理論課上教師不是簡(jiǎn)單地知識(shí)點(diǎn)講解，更多的是集中在利用思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生梳理新增知識(shí)點(diǎn)或技能和先前知識(shí)點(diǎn)或技能的關(guān)系，同時(shí)展示新知識(shí)點(diǎn)或技能的相關(guān)案例，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，帶著問題去實(shí)驗(yàn)課上尋求答案。而實(shí)驗(yàn)課上，教師提前在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上發(fā)布教學(xué)安排，進(jìn)行案例展示，提出最新的探究案例或任務(wù)，并投放相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料，學(xué)生依據(jù)教學(xué)安排，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的工具進(jìn)行自主探究或合作討論，將學(xué)習(xí)結(jié)果投放到平臺(tái)上與教師和其他學(xué)上分享展示；在學(xué)期末的綜合課上，教師發(fā)布與不同學(xué)生學(xué)習(xí)背景相關(guān)的復(fù)雜的學(xué)習(xí)案例或任務(wù)，學(xué)生將案例或任務(wù)作為實(shí)際問題進(jìn)行求解，在求解的過程中比較全面的復(fù)習(xí)到之前多學(xué)習(xí)的知識(shí)和技能，最終形成計(jì)算思維。

3.2.3 改變考核評(píng)價(jià)方式

學(xué)生的思維培養(yǎng)和學(xué)習(xí)效果是一個(gè)動(dòng)態(tài)連續(xù)的過程，因此考核評(píng)價(jià)不能簡(jiǎn)單的停留在最后的總評(píng)成績(jī)分?jǐn)?shù)上，而要通過形成性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式來評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。形成性評(píng)價(jià)要主客觀結(jié)合，主要包括學(xué)生出勤情況、學(xué)生作業(yè)展示、學(xué)生課堂表現(xiàn)、平時(shí)小測(cè)驗(yàn)成績(jī)等方面；總結(jié)性評(píng)價(jià)包括學(xué)生綜合課任務(wù)完成情況和最后的考試成績(jī)。最后，將這些方面的評(píng)價(jià)按照一定比例系數(shù)組合，再組成對(duì)學(xué)生的最終評(píng)價(jià)，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

4 總結(jié)

本文根據(jù)當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的現(xiàn)狀和計(jì)算思維培養(yǎng)的目標(biāo)，提出了“思維導(dǎo)圖”+“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”+“混合式教學(xué)”的面向思維培養(yǎng)的混合式教學(xué)模式，并介紹了與這種模式相適應(yīng)的“理論”+“實(shí)驗(yàn)”+“綜合”的實(shí)施方式。通過為期一年的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在了解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)與原理的基礎(chǔ)上，掌握計(jì)算機(jī)的基本操作技能，初步形成了利用計(jì)算機(jī)解決問題的方法和思維能力。

當(dāng)然，計(jì)算思維的培養(yǎng)不能指望一門“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程就完全實(shí)現(xiàn)，計(jì)算思維教學(xué)改革也不可能一蹴而就，但是，作為 21 世紀(jì)人類的必備技能，計(jì)算思維的培養(yǎng)勢(shì)在必行[7]。

參考文獻(xiàn)：

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