基于計算思維能力培養(yǎng)的大學計算機基礎教學策略

薛佳楣　蘇曉光　劉越　周虹

摘要：所謂計算思維就是涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動，可以將復雜的問題簡單化，通過一系列的計算，建模等方式使問題得到解決。論文從大學計算機課程現(xiàn)狀與存在的問題出發(fā)，描述了基于“計算思維”能力培養(yǎng)的大學計算機基礎教學意義，最后，從分層培養(yǎng)、重構教學內(nèi)容、課堂翻轉(zhuǎn)、提高教師專業(yè)素養(yǎng)等四個方面給出了大學計算機基礎課程中滲透計算思維的應用策略。

關鍵詞：大學計算機基礎;計算思維;教學方法

中圖分類號： G424? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0197-02

基于教育部對計算機教育提出的改革，現(xiàn)階段大學計算機課程已經(jīng)成為通識類課程，同時根據(jù)教育部對人才培養(yǎng)的要求，培養(yǎng)學生的計算思維已經(jīng)成為大學計算機基礎課程的教學目標之一。在各大高校大學計算機基礎課程中適當滲透計算思維的教學方式也已經(jīng)成為共識。

從宏觀意義上來講計算思維是從計算機學科中提取的一套方法理論，而從微觀意義上來說計算思維就是一種計算，因其具有計算的特性，就是根據(jù)已知得出未知。計算思維從通俗的角度來說是一套概念模型，當人們運用這種概念模型時要經(jīng)過建模、解模等步驟，而與這些步驟相對應的就是人的思維方式，人要將思維活動付諸實踐，在這個過程中人經(jīng)過分析問題、演繹推理、算法計算等一系列的環(huán)節(jié)，從中找出規(guī)律以及原理，最終解決問題。

1 大學計算機課程現(xiàn)狀與存在的問題

如何在大學計算機課程中滲透計算思維方面還存在著許多問題。

首先，大學計算機基礎課程主要是學生在教師的指導下在機房進行上機實踐操作，為保證非計算機專業(yè)學生能夠有足夠的學時學好專業(yè)課，計算機基礎課時不斷被壓縮，甚至不少高校取消了這門課的授課，在這種少量學時的情況下，教師很能夠少在計算機教學中貫穿“計算思維”的理念，學生們大多都是機械地去重復教師指定的任務，這樣培養(yǎng)的畢業(yè)生嚴重缺乏計算思維能力，不能滿足社會對人才在信息應用能力與計算機素養(yǎng)方面的需求。

其次，隨著計算機教育的普及程度越來越高，現(xiàn)在很多中小學階段就已經(jīng)開始講授計算機基礎知識，這樣就會造成學生們的基礎參差不齊，所以，在步入大學后教師的教學方式和教學側(cè)重應如何確定，面對發(fā)展如此迅速的學科，教師應如何應對知識的膨脹。由此可以看出，大學計算機基礎課程的具體實施還是存在較多困境。

2 基于“計算思維”能力培養(yǎng)的大學計算機基礎教學意義

計算思維的培養(yǎng)可以從根本上提高學生的獨立思考能力和創(chuàng)新能力，將計算思維融入計算機基礎教學中，從根本出發(fā)，強化計算思維的深度，以全面提高學生的獨立思考能力為宗旨，將計算思維能力的培養(yǎng)與社會需求相結合，對學生以后的工作是有著重大意義的。

1）深化教學內(nèi)容。以培養(yǎng)計算思維為目標開展大學計算機基礎課程，在此過程中教學內(nèi)容就不單單是狹義的工具論，而是在教學內(nèi)容中探索如何培養(yǎng)一種新的思考方式，使計算思維變成一種普遍的專業(yè)技能?，F(xiàn)階段如何培養(yǎng)學生的計算思維仍處在探索階段，大學計算機基礎課程作為一門基礎課程，對于計算思維的培養(yǎng)以及教學內(nèi)涵的延伸是有著深遠影響的。

2）“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下探索新的教學模式。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展必然會影響到教育行業(yè)，所以培養(yǎng)計算思維不僅可以提高學生的自主創(chuàng)新能力，還能在教學過程中利用互聯(lián)網(wǎng)平臺探索研究出新的混合教學模式。隨著各大新型網(wǎng)絡教育平臺的興起，將網(wǎng)絡課堂與傳統(tǒng)課堂相結合的教學模式出現(xiàn)在大眾視野，學生有了更多的選擇，同時也增加了獨立思考的機會，這種教學模式的出現(xiàn)對于今后的課程實踐有著重大意義。

3）提供教學改革參考。計算思維的培養(yǎng)對于工程類教育是有著重大意義的，所以對于計算機基礎課程教育的教學方法、教學手段、教學內(nèi)容的研究對其他工程類學科的教育改革是有一定作用的，基于計算思維培養(yǎng)的計算機基礎課程的開展為其他教育改革提供了充分的樣本和精確的數(shù)據(jù)，雖然現(xiàn)階段教育改革仍存在很多問題，但是會在今后的教學實踐中不斷完善。

3 大學計算機基礎課程中滲透計算思維的應用策略

在明確了以培養(yǎng)計算思維為核心的計算機基礎課程的教育改革的前提下，大學計算機基礎課程也就成為各個高校必修課程中較為重要的一部分，大學計算機基礎課程旨在培養(yǎng)學生利用計算機解決問題的能力以及計算思維能力，鑒于課程具有周期短、范圍廣等特點，所以傳統(tǒng)的教育模式既不能有效地培養(yǎng)學生的計算思維，也不能提高學生獨立分析問題、解決問題的能力。所以，應將計算思維潛移默化的融入課堂中去，讓學生可以主動去探究問題的根本，這樣既獲得利用“計算思維”的方法解決問題，又能幫助學生提高解決實際問題的效率。對于如何將這種模式應用到實際中去，如何促進教學手段的有效實施，有以下策略：

3.1 結合學生專業(yè)背景，進行分層培養(yǎng)

對于非計算機專業(yè)的學生來說，學習計算機基礎課程是想通過計算思維以及計算機應用來解決工作中遇到的實際問題。所以，在實際教學過程中應結合不同專業(yè)背景來設計教學方法，將不同的計算機應用應用到不同的專業(yè)領域當中去，運用與實際專業(yè)背景相適應的教學方法來提高學生的計算思維和獨立分析解決問題的能力。

根據(jù)相關報道，如今很多中小學已經(jīng)開展了計算機基礎相關課程，所以，很多學生是有著一定的計算機基礎的，在步入大學課堂后教師應該根據(jù)學生對計算機基礎的掌握程度來設置教學方法，分層次來制定計劃，教學過程中根據(jù)學生的實際情況因材施教，以培養(yǎng)計算思維為主要目標，以學生為中心來進行教學。

3.2 計算思維貫穿始終，重構教學內(nèi)容

高校在進行計算機基礎課程的講授過程中通常注重對原理以及性能的講解，對于引導和啟發(fā)學生思考方面是存在欠缺的，長此以往，學生難免會產(chǎn)生消極情緒，慢慢地也會削弱學生應用計算機解決實際問題的能力，所以適當改進教學內(nèi)容是解決當前問題較為有效的方式，以計算機進制轉(zhuǎn)換問題為例，傳統(tǒng)的教學內(nèi)容就是從計算機應用方面來解釋進制轉(zhuǎn)換以及信息的表示方式，改進教學內(nèi)容之后就可以引導學生從理論層面理解計算機中信息的表示方法，讓學生產(chǎn)生疑問，然后通過獨立思考來深刻理解計算機信息的存儲及表達。

在傳統(tǒng)的教育模式下，教師設計教學案例往往注重技術的培養(yǎng)，而對計算思維大多數(shù)時候都是在無意識的情況下進行的。其實培養(yǎng)計算思維與技術能力不是相矛盾的，這其中存在著千絲萬縷的聯(lián)系，在計算機基礎課程中有很多案例都反映著計算思維的精髓，例如在大學計算機基礎MS-Office章節(jié)中，在教學案例中向?qū)W生滲透計算思維，將Word 、 Excel 、 PPT綜合案例逐步分解成相關的任務，采用啟發(fā)式教學，以分解后的任務為驅(qū)動，讓學生從任務中獲得解決問題的知識和方法，在應該具備的知識、操作技能、是否有最佳方法等方面進行深入思考，從而提高學生的創(chuàng)新能力和計算思維。

3.3 利用線上教學模式，進行課堂翻轉(zhuǎn)

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，計算思維已經(jīng)成為一種人人應該具備的技能?；旌辖虒W模式的實質(zhì)就是將網(wǎng)絡學習與現(xiàn)實課堂相結合的一種新型的教學方式，這種教學模式不僅發(fā)揮了教師在教學過程中的主導作用，還尊重了學生的主體性，有利于培養(yǎng)學生的計算思維，使教學模式的作用得到了有效地發(fā)揮[1]。

計算機基礎的理論課程具有抽象、不易理解等特點，學生在學習過程中難免會感到枯燥乏味，難以提起興趣，不利于培養(yǎng)學生的計算思維，因此，改變學習模式，探索新的教學方式是至關重要的。受新型冠狀病毒影響，國內(nèi)幾乎所有大型在線平臺免費向?qū)W生開放，網(wǎng)絡課程已經(jīng)成為劃時代的標記，萬門課程面向?qū)W生開課，但是如果完全脫離課堂就會出現(xiàn)學生在學習過程中完全封閉，而且利用網(wǎng)絡學習對學生的自制力是有一定要求的，而推行混合學習模式不但可以尊重教師的主導地位，同時又可以以學生為中心進行教學，各高校應該依托各大網(wǎng)絡教育平臺來搭建自己的教學資源庫，學生和老師根據(jù)專業(yè)特點來收集優(yōu)秀的視頻資料，彌補教學資源不足的同時又豐富了教學內(nèi)容，教師在教學過程中應充分發(fā)揮引導作用，與學生營造出良好的交流氛圍，在混合教學模式下教師應該既注重學生專業(yè)技能的培養(yǎng)，同時也要提高學生的自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的計算思維[2]。

3.4 提高教師專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)實踐能力

現(xiàn)階段各大高校在開展教學改革的同時，師資力量的欠缺也成了較為顯著的問題，很多高校計算機基礎課程的任課教師并沒有學習過專業(yè)理論，所以在教學過程中就會出現(xiàn)紕漏，教學方法也存在一定的弊端，無法有效培養(yǎng)。面對發(fā)展如此迅速的計算機行業(yè)，計算機基礎課程的教學應該緊跟時代步伐，結合社會對人才的需求，因此，對教師的專業(yè)素養(yǎng)是有一定要求的，各高校應該注重培養(yǎng)教師團隊的各項專業(yè)技能，組織教師參加影響力較大的教學會議，提供外出學習機會，引進企業(yè)人才精英來校開展講座等形式來有效地提高教師團隊的教學水平和操作能力，進而培養(yǎng)學生的計算思維與能力[3]。

4 結語

針對現(xiàn)階段各大高校對于以培養(yǎng)計算思維為宗旨開展計算機基礎課程的教學改革重視程度不夠以及師資力量欠缺等問題，提出了有關針對計算思維培養(yǎng)的教學方法的探討，并介紹了相關的實施策略。然而，在計算機基礎課程的后續(xù)實施過程中還會出現(xiàn)很多的問題，因為計算思維的概念還沒有完全的被大眾所理解和認知，學生的掌握程度又參差不齊，所以具體實施就會出現(xiàn)很多阻礙，需要在今后的教學過程中全面提高教學質(zhì)量，將計算思維融入到計算機基礎課程中，繼續(xù)深化和推進培養(yǎng)計算思維的目標。

參考文獻：

[1] 戰(zhàn)德臣，王浩.面向計算思維的大學計算機課程教學內(nèi)容體系[J].中國大學教學，2014（7）：59-66.

[2] 夏曉峰.將計算思維融入大學計算機基礎課程中的研究[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2019（2）：3-5.

[3] 郭瑾，王曉青，朱冬冬.計算思維導向的混合教學模式在大學計算機基礎教學中的應用[J].軟件導刊，2019，18（1）：217-220.

【通聯(lián)編輯：唐一東】