立足新形勢下人才培養(yǎng)需求 構(gòu)建大學計算思維課堂教學體系

圣文順

【摘 要】為了培養(yǎng)新形勢下的應(yīng)用型人才，應(yīng)當構(gòu)建出完善的大學計算思維課堂教學體系。本文從理解計算的深刻內(nèi)涵，制定人才培養(yǎng)目標；開展進階式課程體系，提升計算機求解能力；落實院校課堂目標，構(gòu)建三級教學體系；基于新教學體系，革新教學方法；融合不同專業(yè)，支撐新工科建設(shè)五個方面進行論述，給出了具體的預(yù)期目標，改革新體系及未來展望。

【關(guān)鍵詞】人才培養(yǎng)；改革體系；計算思維；解題能力

中圖分類號： G712 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0060-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.028

【Abstract】Abstract： In order to cultivate the practical talented people under the new situation， we should construct a perfect classroom teaching system of college computational thinking. This paper discusses the profound connotation of calculation， formulating the goal of personnel training， carrying out the advanced curriculum system， enhancing the ability of computer solving， implementing the classroom goal of colleges and universities， constructing the level three teaching system， innovating the teaching method based on the new teaching system， integrating different specialties， supporting the construction of new engineering five aspects， giving the concrete expected goal， and reform the new system to project the future.

【Key words】Talented people training； System reforming； Computational thinking； Problem-solving ability

0 引言

人才是國家的實力支撐，教學是院校本質(zhì)存在的體現(xiàn)。在當今網(wǎng)絡(luò)縱橫的新形勢下，培養(yǎng)符合形勢的人才是必然要求。構(gòu)建新穎的課堂體系是培養(yǎng)人才的奠基之力。院校在開展教學體系時應(yīng)不斷探索課堂特點，不斷完善教學機制。努力提高計算思維課堂質(zhì)量，堅持以學生為本，以人才為目標的宗旨，作出詳細的教學體系，給出合理的培養(yǎng)方案。

1 理解計算深刻內(nèi)涵，制定人才培養(yǎng)目標

網(wǎng)絡(luò)連接和感知世界，計算機的整體發(fā)展，包括互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)，計算結(jié)果的領(lǐng)域表達都以計算為基礎(chǔ)，如果脫離計算機器，就無法施展它的能力。有了網(wǎng)絡(luò)之后就需要大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)理解和解析世界。制定人才培養(yǎng)目標是此新形勢下的必要手段。

（1）構(gòu)成計算深刻內(nèi)涵的奠基性思維，計算自動化思想技術(shù)方法直接涉及到思維。解決計算機的本意問題是教授計算機基礎(chǔ)的核心，解決本意問題即了解計算的原理，而了解計算原理第一步就是計算自動化問題。如何解決問題需要用到算法。算法可以簡單也可以復(fù)雜，是對問題進行建模和制定解題步驟的過程。它直接影響到計算思維的發(fā)展。有了自動化工具之后，便需要對系統(tǒng)進行構(gòu)造。計算自動化，算法設(shè)計，系統(tǒng)構(gòu)造作為奠定性思維構(gòu)成了計算的深刻內(nèi)涵。（2）計算環(huán)境，有了奠定性思維之后，就要有一個教學的計算環(huán)境。教授時可以從圖靈機，馮·諾依曼機入手激發(fā)學生興趣，再介紹常用的復(fù)雜的典型的各種工具，例如手機，微型計算機等學生常見的機器環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，可以加深介紹并行分布計算環(huán)境及云計算。（3）人才培養(yǎng)目標，人才培養(yǎng)是關(guān)注的著重點，如何讓學生具備強大的計算思維能力，如何讓學生用計算機解決問題是大學計算機教學和目標思考。

2 開展進階式課程體系，提升計算機求解能力

教育模型是大學計算機基礎(chǔ)課程的必要條件。圍繞用模型連接起來的教育體系形成的知識系統(tǒng)開展進階式課程體系，形成嚴謹?shù)拿}絡(luò)，支撐學校不同專業(yè)對計算科學能力的培養(yǎng)技術(shù)。

（1）一年級第一學期主要進行思維導(dǎo)入，計算思維能力與計算求解能力是核心內(nèi)容，同時支撐起整個課堂體系。在第一學期，計算思維導(dǎo)論和計算思維導(dǎo)論實踐課程缺一不可，學習必須和實踐掛鉤才能掌握真正的核心內(nèi)容。這一個學期中，學生通過學習和實踐對計算思維有初步的概念，同時，也完成了對計算問題表達能力的培養(yǎng)。思維導(dǎo)入在整個體系中起引導(dǎo)性作用，為后面計算思維的開展奠定了良好的基礎(chǔ)。（2）一年級第二學期逐步進行能力鍛煉，第二學期著重于程序設(shè)計的能力培養(yǎng)。計算機專業(yè)，嵌入式專業(yè)等需要教授C，C++，Python等語言，而另一些專業(yè)如外國語，不同的專業(yè)應(yīng)有不同的強度。從高層面來說，自動化計算工具需要程序的支持，程序需要算法思想的灌輸，這是在思考設(shè)計當中的程序設(shè)計切入點。從基本的計算機問題切入，到復(fù)雜問題的升華，Python語言是一門熱點語言。實訓(xùn)開放課程基于學生對基礎(chǔ)問題程序設(shè)計的能力，對復(fù)雜問題有一個初步的思考，可以將復(fù)雜問題清楚化。這在不同的專業(yè)中會有不同的趨勢，在開設(shè)課程時因材施教。（3）二年級和三年級重在能力培養(yǎng)，在具備思維和能力的基礎(chǔ)后，鍛煉和加深能力是必經(jīng)之路。開設(shè)基于模型的系統(tǒng)工程課程對復(fù)雜問題求解能力的培養(yǎng)起到推波助瀾的作用。（4）三年級和四年級突出綜合創(chuàng)新，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合實踐課程是對照教學體系進程所開設(shè)的培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的課程，融合之前所積累的計算思維和求解能力，完善整個教學體系。

3 落實院校課堂目標，構(gòu)建三級教學體系

利用信息技術(shù)平臺建立多級課堂教學體系，不斷更新教學資源，保證教學質(zhì)量，從教學實踐層面落實教學課堂目標，落實新形勢下人才培養(yǎng)目標。由此建立三級課堂教學體系，三級課堂互相聯(lián)系，實現(xiàn)教育系統(tǒng)化，全面化，達到教學成果。

（1）基于MOOC的第三課堂，課程中所需要的教學資源，戰(zhàn)略資源可以通過MOOC教學資源體系。教育基礎(chǔ)發(fā)展迅速，傳統(tǒng)課堂已經(jīng)不能滿足教學需求。網(wǎng)絡(luò)發(fā)達的形勢下，網(wǎng)絡(luò)會是學生學習的一塊陣地。開展MOOC在線課程，對世界開放，跨校不同專業(yè)學生通過在線課程參與跨校大規(guī)模討論學習，實現(xiàn)授課分享，作業(yè)測試共享。使得第三課堂系統(tǒng)化，標桿化。（2）基于SPOC的第二課堂，基于MOOC基礎(chǔ)，同個學校的不同專業(yè)不同老師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺創(chuàng)建小型公共化、私有化的課程，對本校學生進行人才開發(fā)培養(yǎng)，老師引導(dǎo)學生共同探討課程，保證自我授課特色，立根于本地化、特色化教學。（3）基于翻轉(zhuǎn)的第一課堂，線下課堂的教學改革翻轉(zhuǎn)課堂并不是解決傳統(tǒng)課堂上沒有的問題，它結(jié)合了MOOC，SPOC，充分利用學生的碎片時間，讓學生在使用手機的空隙時間自主自覺地參與學習。但翻轉(zhuǎn)課堂不能過于強化，，它使課堂更生動、靈活、有趣，它的目的在于激發(fā)學生興趣，讓學生主動化、自主化地學習。

4 基于新教學體系，革新教學方法

思維不是憑空的，它的成長舞臺是人的大腦，它的出處是人的思考。作為通識教育課程，改變老套的教學方法，融合新的思路可以達到立竿見影的效果。學生主角化，教師導(dǎo)演化，知識隨思維的講解而解釋，思維隨知識貫通而形成，能力隨思維應(yīng)用而體現(xiàn)。學生自主探索尋找問題，自主求解尋找答案，總結(jié)提升鍛煉思維。

（1）從典型人物的思考展示思維，計算發(fā)展歷史上，有許多杰出的奠基人，如圖靈、馮·諾依曼等。這些人物是如何思考的，在研究計算機時，他們又是如何構(gòu)思的。展示這些典型人物的思考，可以更好地激發(fā)學生的興趣。（2）從典型案例學習思維，一個典型的案例可以把教學內(nèi)容通過思維相連接從而不離散。不離散的好處在于學生不靠死記硬背去學習課程，通過案例一步步地領(lǐng)導(dǎo)，使學生總結(jié)出算法，形成自己的解題思路，設(shè)計出合理的算法，有利于培養(yǎng)新形勢下人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。（3）從藝術(shù)欣賞擴展思維，藝術(shù)的思想活躍、新穎、深刻。根據(jù)老師的特長，可以從藝術(shù)欣賞去發(fā)現(xiàn)，擴展思維。

5 融合不同專業(yè)，支撐新工科建設(shè)

腳踏實地從課程出發(fā)，從計算機基礎(chǔ)出發(fā)，改革教學方法、教學理念和一系列的教學項目，融合入不同專業(yè)，灌輸計算思維，專注計算機物理求解形成新工科建設(shè)中實際存在的實物。通過改革創(chuàng)新思路，提高學生的計算思維和解題能力；通過教學改革促進教學體系的完整統(tǒng)一，適應(yīng)新形勢下的人才培養(yǎng)，進一步達成新形勢下人才培養(yǎng)的目標。

【參考文獻】

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