基于計算思維的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革

姜永亮+龐瑞華

摘要：為有效解決當(dāng)前大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的不足，對如何將計算思維引入到《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中去進(jìn)行研究，提出了培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：計算思維；大學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）04-0129-02

Teaching Reform of Computer Foundation Based on Computing Thinking

JIANG Yong-liang1， PANG Rui-hua2

（1.Information Network and Data Center， Hainan Normal University， Haikou 571158， China； 2.College of Life Science， Xinyang Normal University，Xinyang 464000， China）

Abstract： In order to effectively solve the problems existing in the basic teaching of university computer， how to introduce computational thinking into the teaching of university computer foundation was studied and some relevant measures were put forward to develop students' computational thinking ability.

Key words： computational thinking；basic computer courses； teaching reform

計算機(jī)基礎(chǔ)教育自上世紀(jì)80年代在高校開設(shè)以來，大致經(jīng)歷了程序設(shè)計、桌面辦公應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、分專業(yè)教學(xué)計算機(jī)應(yīng)用階段。目前《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》與《大學(xué)英語》、《思想政治》等課程一樣已經(jīng)成為高校新生入學(xué)后的一門公共必修課程。通過計算機(jī)相關(guān)概述、軟硬件體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、常用辦公軟件、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息安全技術(shù)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠掌握計算機(jī)基礎(chǔ)知識，借助計算機(jī)能夠解決學(xué)習(xí)和工作中遇到的實際問題。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使得各行各業(yè)對人才的計算機(jī)水平要求越來越高，這就要求計算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)也要不斷革新。為了更好地開展計算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)工作，國內(nèi)外學(xué)者對計算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)改革進(jìn)行了不斷地探索與改革。自美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授提出計算思維之后，國外學(xué)者便嘗試著將計算思維引入到計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中去。之后，由北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)9所高校組成的高校聯(lián)盟，在計算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會上經(jīng)過研究最終達(dá)成共識，將“計算思維能力的培養(yǎng)”作為大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[1]。自此，國內(nèi)開始將計算思維能力的培養(yǎng)引入到計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的探索[2]。大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)作為非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生接觸的第一門計算機(jī)課程，在學(xué)生接觸計算機(jī)課程就開始培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，對于學(xué)生日后形成科學(xué)思維習(xí)慣具有重要意義。鑒于此，這里對如何將計算思維引入到《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中去以及怎么培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力進(jìn)行探討。

1 大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的不足

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)自上世紀(jì)八十年代在國內(nèi)高校開設(shè)以來，得到了迅速的發(fā)展。尤其是近年來計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域，這就導(dǎo)致當(dāng)今社會對計算機(jī)技術(shù)相關(guān)知識要求越來越高，現(xiàn)在已經(jīng)不是簡單的借助計算機(jī)解決實際工作的中的問題了，而是慢慢的要求工作人員利用計算機(jī)中求解問題的方法去解決實際問題了。然而，在很多高校的計算機(jī)教學(xué)過程中存在一些問題，無法將計算思維融到計算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)中去。

1.1 認(rèn)識上存在誤區(qū)

目前國內(nèi)很多高校仍然將計算機(jī)科學(xué)當(dāng)做工具學(xué)科，認(rèn)為非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生只要學(xué)會使用即可，計算機(jī)水平的高低只代表了工具熟練程度。因此，在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中過分強(qiáng)調(diào)計算機(jī)的實用性。往往是選取社會上需要的辦公軟件、多媒體軟件、圖像處理軟件等，簡單的教會學(xué)生如何使用即可。學(xué)生學(xué)完計算機(jī)基礎(chǔ)課程后僅僅局限于工具的使用，對于如何運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題方面的能力很難得到培養(yǎng)。進(jìn)而導(dǎo)致該培養(yǎng)模式下學(xué)生雖然掌握了基本知識和基本技能，無法滿足 “大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新”環(huán)境下的人才需求。

1.2 計算思維能力培養(yǎng)缺失

計算思維的概念從提出到現(xiàn)在不足十年時間，國內(nèi)將“計算思維能力的培養(yǎng)”引入大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的時間不到六年。因此，就目前而言，在計算機(jī)思維能力培養(yǎng)方面，很多高校存在如下問題：1）沒有適合自身學(xué)校的有關(guān)計算思維能力培養(yǎng)的教材；2）缺乏系統(tǒng)的計算思維能力培養(yǎng)課程。上述問題導(dǎo)致了高校在培養(yǎng)學(xué)生計算思維意識培養(yǎng)方面缺乏有效的方法，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對計算思維能力的認(rèn)識不足。

1.3 師資水平需要提高

計算思維是一種運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的思維活動。其本質(zhì)在于“抽象化”和“自動化”。它包括了涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動[3]。就計算思維來說無論是概念還是進(jìn)一步衍生，對于學(xué)生來說都是非常難懂的。這就要求，擔(dān)任計算機(jī)基礎(chǔ)的教師不斷地提高業(yè)務(wù)水平，首先自己對計算思維有一個深刻的理解，然后多下功夫琢磨如何將計算思維融入到計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中去。由于近年來擴(kuò)招的緣故，使得任課教師教學(xué)任務(wù)繁重，教師學(xué)習(xí)新知識時間減少，導(dǎo)致教師在教學(xué)過程中會出現(xiàn)知識跟不上時代步伐現(xiàn)象，進(jìn)而影響教學(xué)效果。

2 基于計算思維的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革

基于計算思維的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是，在原有教學(xué)課程體系下除了要求學(xué)生掌握應(yīng)有的基本技能外還應(yīng)該讓學(xué)生理解計算機(jī)在解決實際問題中所采取的方法和思想。針對當(dāng)前高校計算機(jī)基礎(chǔ)教育中缺乏計算思維能力問題，下面就如何在高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中引入計算思維能力培養(yǎng)方面進(jìn)行探討。

2.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

教師要從思想上高度認(rèn)識計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要性，通過計算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)不只是讓學(xué)生學(xué)會書本知識和簡單地使用相關(guān)計算機(jī)軟件，而是讓學(xué)生學(xué)完計算機(jī)基礎(chǔ)之后能夠理解計算機(jī)在解決實際問題中所采取的思想和方法，去解決本專業(yè)甚至是實際工作中遇到的問題。計算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)不只是學(xué)生計算機(jī)基本技能的培養(yǎng)還包括思維能力的培養(yǎng)。這樣教師在教學(xué)過程中才會投入更大的精力去設(shè)計教學(xué)把學(xué)生思維能力的培養(yǎng)放到一定高度。教師在教學(xué)中以時刻堅持以 “學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮，為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

2.2 改革教學(xué)模式

傳統(tǒng)的 “教師講解演示學(xué)生聽講然后上機(jī)實驗”的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)方式不利于大學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)。計算思維是一個一直存在但是未受到重視的思維方式，要將其轉(zhuǎn)變成有意識的思維就要主動地用計算思維去解決問題。在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)中可以引入“問題驅(qū)動”式教學(xué)方法：首先提出問題，然后分析問題并構(gòu)造方法，最后解決問題。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和主動性，在教學(xué)中可引入“啟發(fā)式互動”教學(xué)模式：盡量營造互動教學(xué)氛圍，學(xué)生和教師通過交流討論，主動的、有意識的交流信息、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索性和自我解決問題的能力。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、微課平臺、慕課平臺等網(wǎng)路資源為學(xué)生提供足夠的學(xué)習(xí)時間和空間，利用微信、QQ等工具交流工具及時與學(xué)生交流提高教學(xué)的互動性。

計算機(jī)基礎(chǔ)是一門操作性較強(qiáng)的課程，實驗教學(xué)部分對于學(xué)生計算機(jī)思維能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。因此，在實驗內(nèi)容設(shè)計是應(yīng)以計算思維培養(yǎng)為核心，根據(jù)學(xué)生層次不同設(shè)計相應(yīng)的實驗平臺，首先完成驗證性實驗，然后完成培養(yǎng)計算思維的素養(yǎng)實驗，最后，完成綜合應(yīng)用及創(chuàng)新實驗。盡量結(jié)合本校實際情況設(shè)計實驗課程，開放實驗室。通過校企合作的形式為學(xué)生提供實訓(xùn)的機(jī)會，讓學(xué)生學(xué)到的知識應(yīng)用于社會，提高學(xué)生的積極性以及解決實際問題的能力。

2.3 提高教師知識水平

目前國內(nèi)高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程基本是以大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部的承擔(dān)，這部分老師由于長期從事計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作且教學(xué)工作量大學(xué)習(xí)新知識的機(jī)會相對較少。針對這一情況，可以在從計算機(jī)專業(yè)教師中引入學(xué)術(shù)水平較高的教師加入到計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)團(tuán)隊起到傳幫帶的作用，或利用假期分批次派教師參加相關(guān)的進(jìn)修學(xué)習(xí)，或參加相關(guān)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)學(xué)習(xí)等方式，達(dá)到提高教師只是水平的目的。

3 結(jié)束語

在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中引入計算思維能力培養(yǎng)，對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，利用計算機(jī)分析和解決本專業(yè)問題的能力具有重要意義。這里只是從教學(xué)理念、教學(xué)模式、實驗教學(xué)等方面探討了基于計算思維的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革，如何更好地在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中更好的排樣學(xué)生的計算思維能力還是一個長期努力的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培養(yǎng)——《九校聯(lián)盟（C9）計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》解讀[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（9）：5-9.

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

[3] Wing J M.Computational Thinking[J]. Communications of the ACM， 2006，49（3）：33-35.