以虛擬實(shí)驗(yàn)方法促進(jìn)計(jì)算思維落地的教學(xué)研究

李鳳霞

目前，計(jì)算思維在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中的落地問題主要涉及兩個(gè)瓶頸：一是學(xué)時(shí)少，無法設(shè)計(jì)真正能夠表達(dá)計(jì)算思維的教學(xué)內(nèi)容；二是專業(yè)分類多，學(xué)生程度參差不齊，難于展開面向?qū)I(yè)服務(wù)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)。為此，北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部研究開發(fā)了一套大學(xué)計(jì)算機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源包。這個(gè)資源包由大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)軟件、大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教材和電子配套素材3部分組成，其主要特色如下：

（1）實(shí)踐了計(jì)算思維在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中的適當(dāng)表達(dá)。以輔助方式將課程的教學(xué)重點(diǎn)鎖定在以計(jì)算思維為導(dǎo)向的大前提下，將與計(jì)算緊密相關(guān)卻難于表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容，以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)出來，用于說明基于計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題求解的優(yōu)勢(shì)和限制，展示形式化方法的必要性。

（2）從系統(tǒng)層面探索大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)。18個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋最新的教學(xué)大綱，結(jié)合不同專業(yè)分類給出最廣范圍，從內(nèi)容上兼顧機(jī)械、管理、文科等不同專業(yè)。交互型實(shí)驗(yàn)適應(yīng)不同層次學(xué)生的認(rèn)知過程，強(qiáng)調(diào)理論和方法的技術(shù)落地，支持了專業(yè)需求。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)體現(xiàn)基本原理、概念和方法。演示型實(shí)驗(yàn)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理和方法進(jìn)行模擬展示，揭示問題的本質(zhì)；交互型實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)基本原理的理解，落實(shí)課程的基礎(chǔ)性。

（4）實(shí)驗(yàn)教材引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)教材包含大量綜合應(yīng)用和拓展學(xué)習(xí)，體現(xiàn)“突出新技術(shù)發(fā)展，強(qiáng)調(diào)與實(shí)際結(jié)合，重視創(chuàng)新思維培養(yǎng)”的基本原則，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究精神。

在北京理工大學(xué)“研究型課程教學(xué)改革”項(xiàng)目和教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)2012改革項(xiàng)目的支持下，科研團(tuán)隊(duì)利用3年（2011—2013年）時(shí)間開發(fā)并完善了計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)體系。經(jīng)過兩年教學(xué)實(shí)踐，我們初步實(shí)現(xiàn)了“改革教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)計(jì)算思維落地”的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)體系可以推廣到計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)乃至數(shù)學(xué)、物理等多種課程中，希望能對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革、計(jì)算思維落地提供參考，對(duì)教學(xué)內(nèi)容改革提供技術(shù)途徑。

《計(jì)算機(jī)教育》雜志始終關(guān)注大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的改革，擬對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行追蹤報(bào)道，本期遴選了3篇文章介紹這方面的改革成果，希望引發(fā)更多一線教師對(duì)先進(jìn)教育技術(shù)如何支持教學(xué)改革進(jìn)行思考。endprint