蘇海英

(廣東石油化工學(xué)院 實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，廣東 茂名 525000)

2010年，教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會提出以“培養(yǎng)學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用能力和計算思維能力”作為計算機(jī)基礎(chǔ)課程培養(yǎng)目標(biāo)，旗幟鮮明地把“計算思維能力的培養(yǎng)”作為計算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心任務(wù);由李國杰院士任組長的中國科學(xué)院信息領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組撰寫的《中國至2050年信息科技發(fā)展路線圖》中對“計算思維”給予了足夠的重視，認(rèn)為計算思維的培養(yǎng)是克服計算機(jī)“狹義工具論”的有效途徑，是解決其他信息科技難題的基礎(chǔ)。計算思維能力的培養(yǎng)有助于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生能夠?qū)σ勋@取的各種信息通過自己的思維，進(jìn)行深層次的加工和處理。培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的一個重要內(nèi)容就是要潛移默化地使他們養(yǎng)成一種新的思維方式即計算思維，也就是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念對問題進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計和行為理解，即建立計算思維。

1 計算思維

計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等的一系列思維活動［4］。國際教育技術(shù)協(xié)會(ISTE)和計算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(CSTA)于2011年通過描述計算思維的各要素，下了一個操作性的定義，即計算思維是一個問題解決的過程，該過程包括以下特點(diǎn)［5］:

制定問題，并能夠利用計算機(jī)和其他工具來幫助解決該問題;符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù);通過抽象，如模型、仿真等，再現(xiàn)數(shù)據(jù);通過算法思想(一系列有序的步驟)，支持自動化的解決方案;識別、分析和實(shí)施可能的解決方案，找到最有效的方案，并且有效結(jié)合這些步驟和資源;將該問題的求解過程進(jìn)行推廣并移植到更廣泛的問題中。

計算思維操作性定義，給我們指明了教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)的方法與手段。在課程教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維就是要從解決問題的角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)解決問題的方法、思路。在解決問題的過程中引導(dǎo)學(xué)生思考解一個問題，想一想方法，還有那些問題使用了相同的思想和方法。注意引導(dǎo)學(xué)生思考，使之看到問題之外的問題，方法之外的方法，沒有聯(lián)系的聯(lián)系。

2 大學(xué)計算機(jī)公共課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

2.1 整合更新課程體系和知識體系

大學(xué)通識教育是大學(xué)人才培養(yǎng)的重要任務(wù)，而計算思維能力培養(yǎng)是大學(xué)通識教育的重要組成部分，計算機(jī)不僅為不同專業(yè)提供了解決專業(yè)問題的有效方法和手段，而且提供了一種獨(dú)特的處理問題的思維方式。目前計算機(jī)公共課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是學(xué)會使用計算工具或某種語言的使用方法，是“狹義工具論”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教育部非計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會發(fā)布的《進(jìn)一步加強(qiáng)高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的幾點(diǎn)意見》中，明確要求學(xué)生應(yīng)該了解和掌握計算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫以及多媒體技術(shù)等方面的基本概念與基本原理，培養(yǎng)良好的信息素養(yǎng)，利用計算機(jī)手段進(jìn)行表達(dá)與交流，利用Internet進(jìn)行主動學(xué)習(xí)，為專業(yè)學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。因此在高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教育改革的大方向下，結(jié)合我?，F(xiàn)有的學(xué)生情況，課程體系和知識體系改革如下:

(1)非計算機(jī)專業(yè)大學(xué)生計算機(jī)教育的第一門課程，著力培養(yǎng)學(xué)生的計算思維及信息素養(yǎng)，是一種通識性、素養(yǎng)性課程，而不是流行軟件產(chǎn)品的使用培訓(xùn)課程。因此把原在全校非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)的《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程更名為《大學(xué)計算機(jī)》，并對實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行全方位更改，主要包括計算機(jī)操作基本技能、計算機(jī)系統(tǒng)的組成、辦公軟件應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)信息檢索與發(fā)布、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體應(yīng)用等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在教學(xué)過程中采用模塊化方式展開每部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，整個課程共劃分為4個實(shí)踐模塊。表1是本校《大學(xué)計算機(jī)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排。

表1 《大學(xué)計算機(jī)》實(shí)驗(yàn)安排表

(2)各非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)的《高級語言程序設(shè)計》課程更名為《程序設(shè)計基礎(chǔ)》，同時把原側(cè)重“語言”使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅嘏c專業(yè)結(jié)合的解決實(shí)際問題的程序設(shè)計思想與方法的學(xué)習(xí)，注重于思維能力培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括:認(rèn)識IDE、算法基礎(chǔ)、語言基礎(chǔ)、算法實(shí)現(xiàn)、綜合應(yīng)用等。

2.2 構(gòu)建三層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系及實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計

實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容要有一個漸進(jìn)過程，即模仿－設(shè)計－創(chuàng)新。依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，我們在課程的實(shí)驗(yàn)中開設(shè)了三類實(shí)驗(yàn):即基礎(chǔ)驗(yàn)證類、設(shè)計類和綜合應(yīng)用類。其中《大學(xué)計算機(jī)》課程由于是學(xué)生第一個學(xué)期所開設(shè)的第一門計算機(jī)課程，學(xué)生計算機(jī)能力存在參差不齊的情況，因此在實(shí)驗(yàn)課程中主要以基礎(chǔ)驗(yàn)證類和設(shè)計類為主;《程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程是學(xué)生第二個學(xué)期所開設(shè)的第二門課程，對學(xué)生的要求有所提高，因此在課程中除了有驗(yàn)證類和設(shè)計類實(shí)驗(yàn)外，在課程的最后會有一個綜合應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)。表2是《大學(xué)計算機(jī)》課程中Word部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排表;表3是《程序設(shè)計基礎(chǔ)－VFP》中安排的綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

表2 《大學(xué)計算機(jī)》課程中Word部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排表

表3 《程序設(shè)計基礎(chǔ)－VFP》中安排的綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通過多角度多手段加強(qiáng)學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)。對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)構(gòu)建以“問題導(dǎo)向”“案例驅(qū)動”等的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計過程，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，明確實(shí)驗(yàn)要求并提出問題，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真思考并努力尋求多種求解思路，使用正確方法完成問題，并通過計算機(jī)得到正確結(jié)果;設(shè)計性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在給定的任務(wù)中，根據(jù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和所學(xué)的知識完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，設(shè)計性實(shí)驗(yàn)注重學(xué)生自我學(xué)習(xí)過程;綜合性實(shí)驗(yàn)注重學(xué)生綜合知識的應(yīng)用過程，最大限度發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，是學(xué)生思維與能力最好體現(xiàn)，在綜合性實(shí)驗(yàn)完成后，安排24個學(xué)時，讓學(xué)生根據(jù)自己完成的內(nèi)容進(jìn)行答辯，以此把握學(xué)生的設(shè)計思路及增強(qiáng)學(xué)生間的交流與學(xué)習(xí)。三類實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計框架如圖1所示。

圖1 教學(xué)設(shè)計框圖

2.3 建立實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

為了更好地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的空間與時間。根據(jù)不同課程的要求構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同式與互動式教學(xué)平臺，通過豐富生動形式多樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。教師在教學(xué)平臺上提供實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、要求以及一些優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)案例等等;學(xué)生可以在網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和提交實(shí)驗(yàn)作業(yè)，與教師討論問題，教師可在網(wǎng)上批改實(shí)驗(yàn)報告，公布實(shí)驗(yàn)成績等。實(shí)踐證明，通過利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力大大提高?！洞髮W(xué)計算機(jī)》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺如圖2所示。

圖2 《大學(xué)計算機(jī)》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

3 教學(xué)效果

2011年全校的非計算機(jī)專業(yè)的《大學(xué)計算機(jī)》課程采用了基于計算思維的模塊化實(shí)踐教學(xué)，學(xué)期末對582名學(xué)生關(guān)于模塊化教學(xué)、教學(xué)平臺、教學(xué)模式及課外學(xué)習(xí)等內(nèi)容進(jìn)行無記名問卷調(diào)查。結(jié)果顯示:93.5的學(xué)生認(rèn)為采用模塊化教學(xué)對于系統(tǒng)掌握知識有好處;95.25的學(xué)生認(rèn)為通過模塊化的教與學(xué)，計算機(jī)能力水平有了很大的提高;97.05的學(xué)生認(rèn)為課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺對自己學(xué)習(xí)計算機(jī)有幫助;91.9的學(xué)生在課外都能抽出13個小時對課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。在學(xué)校期末統(tǒng)考中，作者所任教的9個班中，有5個班的平均分超過了80分，總平均分達(dá)到80分，比2010年所任教的班級的總平均分73分有了較大提高。

4 結(jié)束語

大學(xué)計算機(jī)公共課程是非計算機(jī)專業(yè)必修的內(nèi)容，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生掌握計算機(jī)技能及利用計算機(jī)技術(shù)與專業(yè)知識結(jié)合的重任。計算思維能力的培養(yǎng)作為大學(xué)計算機(jī)公共教學(xué)的核心任務(wù)，如何在理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中更好的培養(yǎng)學(xué)生的能力，仍然是一個需要我們教育工作者不斷探索與實(shí)踐的課題。

［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):4－9.

［2］張曉如，張再躍.再談計算機(jī)思維［J］.計算機(jī)教育，2010，12(23):35－42.

［3］袁開榜.二十世紀(jì)人們應(yīng)該具有計算思維能力［J］.計算機(jī)教育，2011，13(2):30－33.

［4］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):8－11.

［5］王繼華，吳向東.計算思維在兒童數(shù)字文化創(chuàng)作課程中的地位及培養(yǎng)［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2012(1):18－20.

［6］陳一明.大學(xué)計算機(jī)［M］.北京:北京郵電大學(xué)出版社，2011.

［6］陳一明，吳良海.程序設(shè)計基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)教程［M］.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，2012.