基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

安洛生 王利敏

（洛陽師范學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽471022）

0 引言

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)廣度的一系列思維活動(dòng)[3]。計(jì)算思維教育著眼于一種思維模式的養(yǎng)成和訓(xùn)練，因此對(duì)現(xiàn)有的教育觀念和方式提出了新的挑戰(zhàn)，不僅僅是傳授知識(shí)，而是要將知識(shí)的傳授與能力培養(yǎng)相結(jié)合，培養(yǎng)一種科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)與思維習(xí)慣。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程對(duì)培養(yǎng)和訓(xùn)練非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維起著重要的作用。

2010年在西安交大舉辦的首屆“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”（以下簡稱C9會(huì)議），發(fā)表的《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》的核心要點(diǎn)是：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，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)和目標(biāo)，由此建設(shè)更加完備的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而為全國高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革樹立標(biāo)桿[1]。

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀急需培養(yǎng)計(jì)算思維能力

1.1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

2010年，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科畢業(yè)生在計(jì)算機(jī)知識(shí)與能力培養(yǎng)，提出“4個(gè)領(lǐng)域3個(gè)層次”的教學(xué)知識(shí)體系；同時(shí)強(qiáng)調(diào)深化“1+X”課程體系[2]。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)及其入門教育的普及，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)為適應(yīng)新這一變化而不斷做出調(diào)整這使其出現(xiàn)了很多問題。出現(xiàn)這些問題的原因是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的定位及設(shè)計(jì)出現(xiàn)了偏差。

當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式是一種知識(shí)型/技能型教學(xué)，更多關(guān)注于知識(shí)點(diǎn)的傳授以及軟件的使用操作，如二進(jìn)制、Word和Excel等。而非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)，特別是文科學(xué)生未來需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行各學(xué)科的專業(yè)研究和創(chuàng)新突破。但現(xiàn)在的教學(xué)模式往往只能讓學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和軟件的操作技能，卻不能很好的把計(jì)算手段應(yīng)用到自己的專業(yè)領(lǐng)域。

1.2 計(jì)算思維應(yīng)用到大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的必要性

2010年，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科畢業(yè)生在計(jì)算機(jī)知識(shí)與能力培養(yǎng)，要求非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科畢業(yè)生具有判斷和選擇計(jì)算機(jī)工具與方法的能力；能有效地掌握并應(yīng)用計(jì)算機(jī)工具、技術(shù)和方法，解決專業(yè)領(lǐng)域中的問題；能夠適應(yīng)信息技術(shù)和信息社會(huì)的快速發(fā)展變化。而培養(yǎng)學(xué)生的這種能力，恰恰和計(jì)算思維的思想不謀而合。

計(jì)算思維概念的出現(xiàn)與發(fā)展為“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的改革提供了全新的思路和方向。以計(jì)算思維為核心的課程改革力求在教學(xué)內(nèi)容和課堂設(shè)計(jì)等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中滲透“計(jì)算思維”的思想和概念，深入剖析計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)涵。旨在培養(yǎng)利用計(jì)算機(jī)分析問題和解決問題的意識(shí)和能力。

2 基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容組織

目前，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容以應(yīng)用為主，相互之間毫無關(guān)聯(lián)；開課對(duì)象通常是新生學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的認(rèn)識(shí)毫無概念，并且學(xué)習(xí)內(nèi)容繁雜而又相互獨(dú)立使得學(xué)生毫無興趣。教師在教學(xué)中重視技術(shù)和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)對(duì)大學(xué)生來說變成了簡單的工具學(xué)習(xí)?；谟?jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容將依然立足于應(yīng)用需求，但這里的“應(yīng)用”并非指?jìng)鹘y(tǒng)方式的應(yīng)用軟件，而是指學(xué)生在將來的職業(yè)生涯中所必備的計(jì)算機(jī)素質(zhì)與技能，包括科學(xué)計(jì)算、信息檢索、辦公自動(dòng)化、模擬訓(xùn)練、指揮和管理等。

完整的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容豐富，但是對(duì)于不同專業(yè)的學(xué)生并不是完全必要。因此針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)有選擇的介紹知識(shí)模塊，這種方式將會(huì)把學(xué)生從繁雜的內(nèi)容中解放出來，同時(shí)突出了學(xué)習(xí)重點(diǎn)。因此筆者建議課程內(nèi)容建設(shè)基本思路為學(xué)生分類、內(nèi)容分塊、分類與分塊相結(jié)合的方式。學(xué)生分類是將學(xué)生按其專業(yè)分成類，即普通理工類，文科、管理類以及體育、藝術(shù)類。內(nèi)容分塊是將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容分成若干模塊。如表1所示：

表1 《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程設(shè)置

采用分類與分塊相結(jié)合的方式將不同專業(yè)的學(xué)生安排不同的教學(xué)內(nèi)容模塊，教學(xué)中結(jié)合實(shí)例，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)在不同學(xué)科的應(yīng)用和解決問題所涉及的方法和思想。達(dá)到既闡釋計(jì)算學(xué)科的普通思維，又給出面向特定學(xué)科專業(yè)的案例的教學(xué)效果，以提高學(xué)生對(duì)本專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和理解。

3 基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的第一門課程，也是計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵。任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)、課堂研討等教學(xué)方法，是典型的基于計(jì)算思維的教學(xué)方法，這些方法有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、主動(dòng)性、創(chuàng)新性和協(xié)作性。這些教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合和恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用，有助于奠定學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，創(chuàng)建和諧、活躍的教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3.1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

所謂的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法，就是以某個(gè)實(shí)例為先導(dǎo),進(jìn)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。例如，在學(xué)習(xí)辦公軟件powerpoint時(shí)，教師事先制作一份個(gè)人的求職簡歷，并制作PPT，向?qū)W生展示，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；然后再逐步向?qū)W生講解這份個(gè)人簡歷是如何規(guī)劃，如何利用PowerPoint的功能實(shí)現(xiàn)的，最后要求學(xué)生做一份關(guān)于自己的個(gè)人簡歷。通過該項(xiàng)目的完成，可以培養(yǎng)學(xué)生“獲取信息、理解信息、運(yùn)用工具、處理信息、表達(dá)信息以及創(chuàng)新信息”的全方位的信息處理的能力。在課堂上，學(xué)生不再是被動(dòng)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(gè)環(huán)節(jié)，直至任務(wù)結(jié)束。

該驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式目標(biāo)明確，每個(gè)任務(wù)的分析、構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)方式反復(fù)被使用，有助于學(xué)生培養(yǎng)積極主動(dòng)思考，尋求解決問題的條件和工具,逐步培養(yǎng)面向各種問題和解決各種問題的思維能力，并將這個(gè)能力主動(dòng)自然的延伸到專業(yè)問題的求解上,達(dá)到了計(jì)算思維能力培養(yǎng)的同時(shí)學(xué)科思維能力的同步培養(yǎng)。

3.2 案例教學(xué)教學(xué)法

案例教學(xué)是以行動(dòng)為導(dǎo)向，由教師引導(dǎo)、組織學(xué)生對(duì)教學(xué)案例進(jìn)行思考、分析和設(shè)計(jì)，促使學(xué)生對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)理論、技術(shù)和基本原理理解?！按髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的很多內(nèi)容都對(duì)計(jì)算思維提供了很好的詮釋和生動(dòng)的案例。在傳授知識(shí)的過程中，引出思考點(diǎn)，將知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥R(shí)的思維傳授，講授可見的、可以實(shí)現(xiàn)的思維，突顯計(jì)算思維能力的引導(dǎo)。比如，通過引入與學(xué)生日常生活密切相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，例如，通過條形碼、二維碼的應(yīng)用，來講解信息技術(shù)的編碼知識(shí)。通過微信、云計(jì)算、比特幣等技術(shù)的講解，讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)與其它相關(guān)信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能。

3.3 課堂研討法

課堂研討更多體現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生之間的互動(dòng)，凸顯學(xué)生在思維教學(xué)中的中心地位，更好地讓學(xué)生在思維活動(dòng)中學(xué)習(xí)，同時(shí)也學(xué)習(xí)思維本身。課堂研討活動(dòng)開始于研討主題的設(shè)置，學(xué)生的分組和任務(wù)布置，由學(xué)生根據(jù)分組及任務(wù)在課后完成基本概念的理解、相關(guān)技術(shù)資料的收集與消化，課堂上以交流學(xué)習(xí)成果，探討與主體相關(guān)的重難點(diǎn)為主，之后形成結(jié)論，完成并提交研究報(bào)告。如多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)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(jì)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。

4 結(jié)論

基于計(jì)算思維的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力為目標(biāo)，在教學(xué)全過程中，注重于展示和解釋“計(jì)算思維”的基本內(nèi)涵和方法，力爭將計(jì)算思維的培養(yǎng)滲透到各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和模塊的教學(xué)中，為學(xué)生將來利用計(jì)算機(jī)和計(jì)算思維解決實(shí)際問題奠定基礎(chǔ)。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性得到較大提高，初步具備利用計(jì)算機(jī)分析問題和解決問題的意識(shí)和能力，具有基本的計(jì)算思維能力，能夠更好的對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生所表現(xiàn)出的創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，進(jìn)而真正的為各個(gè)學(xué)科的計(jì)算機(jī)使用奠定堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)和創(chuàng)新基礎(chǔ)，讓計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能夠貫通到各個(gè)不同的領(lǐng)域之中。

［1］九校聯(lián)盟（C9）.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010(9).

［2］教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)戰(zhàn)略研究報(bào)告及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M].北京:高等教育出版社,2010.

［3］周以真.計(jì)算思維[J].中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007，3(11)：83-85.

［4］陳國良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011(1)：7-11.

［5］王移芝，金一，周圍.基于“計(jì)算思維”能力培養(yǎng)的教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014(3):49-53.