項芳莉

黃山學院機電與信息工程學院，安徽黃山，245041

1 高校計算機基礎課程教學現(xiàn)狀分析

目前，我國已從小學開始普及信息教育，但是，從小學、中學到大學的學習過程中，計算機基礎教學并未形成一個課程體系，因此，在高校計算機基礎課程教學中，既面臨大學新生學習起點差的現(xiàn)實，又面臨課程內(nèi)容不斷更新的挑戰(zhàn)。

普通高校非計算機專業(yè)通常開設計算機基礎必修課和選修課。必修課一般是由計算機文化基礎和一門編程語言構成，其中計算機文化基礎課程所有專業(yè)均開設，旨在讓學生學習計算機的相關基礎知識，培養(yǎng)學生的實際操作技能，提高學生的計算機文化素養(yǎng)，為后續(xù)課程的學習打下良好的基礎；編程語言是根據(jù)專業(yè)發(fā)展規(guī)劃和專業(yè)特色選擇適合本專業(yè)的程序設計語言，旨在培養(yǎng)學生的計算思維能力，即學生在掌握相關知識后，具備一定的代碼讀寫能力［1］。但在教學過程中存在兩大難題：一是由于學生學習起點的差異性與教學內(nèi)容的統(tǒng)一性之間的矛盾，造成學生學習效果不理想；二是由于教材內(nèi)容更新慢，并且缺少與各專業(yè)相結合的計算機引導課程，學生掌握的計算機知識不能滿足專業(yè)學習的需要。如何解決這兩大難題，高校的許多同仁都在積極探索，并取得了一些有益的成果，本文在借鑒先前研究成果的基礎上，提出了基于計算思維的計算機基礎課程教學理念，并進行了實踐。

2 計算思維與計算機基礎課程教學

2006年，卡內(nèi)基梅隆大學（CMU）Wing教授首次提出“計算思維”（Computational Thinking）概念，并定義如下：計算思維是指運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。Wing特別強調(diào)，計算思維是“人的，不是計算機的思維”，而且，“計算思維是人類求解問題的一條途徑，但決非試圖使人類像計算機那樣的思考”［2］。Wing更是把計算機這一從工具到思維的發(fā)展提升到與“讀、寫、算”同等的基礎重要性，成為適合于每一個人的“一種普遍的認識和一類普適的技能”［3－5］。

計算思維一直都存在，只不過Wing教授將其清晰化和系統(tǒng)化。對它的理解和學習也在不斷的探索中。在改革之初，計算思維是啟發(fā)式教學，它不是教學內(nèi)容的全部改變，更不是教學工具的改變，而只是教學方法、方式的改變。

教師授課只是幫助學生學習的一種方式，學習的主體自然是學生，在統(tǒng)一的“教”的活動基礎上，一定要有個性的“學”的成分和過程。計算思維的提出，為教師教學指明了方向，在教學中應更加努力地引導學生開展有效的學習。在當今人、計算機、網(wǎng)、物之間大互聯(lián)的時代，所有內(nèi)容的改變都需要人們用全新的計算思維去思考如何解決問題。因此，在計算機基礎課程教學中引入計算思維，對學生的知識學習、能力培養(yǎng)及其成長成才都具有非常重要的意義和作用。

3 計算思維的引入

近年來，Internet的發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能的進步，人類獲取和傳播信息的能力以聞所未聞的規(guī)模發(fā)展，這說明在當前科學技術迅速發(fā)展的條件下，計算機技術被廣泛地應用到其他許多學科領域之中，眾多專業(yè)已與計算機技術融合發(fā)展和滲透。生活在富于變化的世界中，社會分工越來越細，大學生對計算機應用的需要日益強烈，而且因?qū)I(yè)方向的不同而呈現(xiàn)多元化。因此，大學公共計算機基礎課程教學面臨新的挑戰(zhàn)與機遇：一方面是各專業(yè)與計算機技術的聯(lián)系，因為計算機科學是所有計算機應用的基礎；另一方面是計算機基礎課程自身的挑戰(zhàn)［6－8］。

以往的大學計算機基礎教學不分文理，籠統(tǒng)教學，計算機應用以Office為主，編程以C語言、數(shù)據(jù)庫應用為主。課程內(nèi)容與專業(yè)的關系不突出，學生學習沒有興趣。筆者認為計算機知識與應用能力已成為高校學生的知識和能力結構的重要組成部分，必須更新教學內(nèi)容，引入“計算思維”，提高教學質(zhì)量。

如何用較少的課時描繪一幅計算機科學的全景圖，盡可能地為學生提供廣泛的計算機科學知識，如何全面提高學生利用計算機技術解決實際問題的應用能力、思維能力與研究能力，如何在原有基礎上更新教學內(nèi)容，如何組織計算思維教學過程，這些都是每位從事計算機基礎教學的工作者面臨的機遇與挑戰(zhàn)。

4 基于計算思維的計算機基礎課程教學

4.1 教學內(nèi)容的優(yōu)化與更新

以計算思維為中心的教學內(nèi)容改革并不是將課程體系和教學內(nèi)容“推倒重來”，而是將課程教學知識點進行大幅度更新，加大和突出與思維訓練有關的知識點，讓計算機基礎教學成為名副其實的傳授基本知識、培養(yǎng)應用能力、訓練計算思維的課程。

依據(jù)公共計算機基礎課程與專業(yè)課程之間的關系，突出課程教學的針對性、應用性和適用性，將計算機基礎教育采用三個層次更為合理，即面向全校開設的計算機必修課、選修課以及與各專業(yè)相結合的計算機課程。必修課在原有基礎上更新教學內(nèi)容，引入“計算思維”，提出更高要求，提高學生的學習興趣，將基礎和編程思想學到位；根據(jù)公共計算機基礎課程與專業(yè)課程之間的關系，開設一系列計算機選修課程作為有益補充，如數(shù)據(jù)結構與算法基礎、VB.net程序設計基礎、數(shù)據(jù)庫技術與應用基礎（ACCESS）、C＋＋程序設計、數(shù)據(jù)庫技術與SQL Server應用、科學計算軟件（MATLAB）、統(tǒng)計分析軟件、網(wǎng)頁制作與網(wǎng)站建設、多媒體應用技術（PhotoShop、Flash ActionScript）、計算機信息安全技術、Internet實用技術、辦公軟件高級應用等；利用第二課堂、課外興趣小組、專題討論、競賽活動等教學手段學習與專業(yè)相結合的計算機知識，進一步提高計算機應用的綜合能力。隨著計算機與通信技術在經(jīng)濟社會中的全面滲透，教學中貫穿“計算思維”是“授之于漁”的利器。

4.2 計算思維的融入與啟發(fā)

“計算思維”無處不在，計算機文化基礎的每一堂課中都應融入“計算思維”。計算機文化基礎課介紹整個學科的全景圖，包括計算機基礎知識、操作系統(tǒng)概述、網(wǎng)絡基礎知識、計算思維、算法基礎、數(shù)據(jù)結構、軟件工程和數(shù)據(jù)庫基礎等。例如，在講解磁盤工作原理時，讓學生思考為什么硬盤、光盤等存儲設備做成圓的，為什么老式的卡片、軟盤已被淘汰？演示高速旋轉(zhuǎn)的盤片、徑向運動的磁頭來對比老式磁帶的工作方式，讓學生體會到當今計算機的高效性、可計算性和可操作性。數(shù)據(jù)是貫穿整個教學過程的重要概念，什么是數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)在計算機中的表示是什么？數(shù)據(jù)如何存儲和傳輸？用一盞可調(diào)節(jié)亮度的燈模擬元器件的工作，是不是兩種狀態(tài)最穩(wěn)定，最容易實現(xiàn)？能代替此燈的材料有哪些呢？有半導體、超導體元器件、光芯片等，啟發(fā)學生理解新概念計算機，它是從根本上改變由0和1主宰的信息世界 。數(shù)據(jù)要存儲，需要編碼，編碼則需要標準，誰定的？結論是必須學習各類標準。如果數(shù)據(jù)直接存儲會怎樣？多媒體數(shù)據(jù)必須作壓縮和解壓縮處理，引導學生理解壓縮中運用變換思想；數(shù)據(jù)要處理，需要數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)類型不同，則用到的呈現(xiàn)軟件不同，如文本類的可以使用記事本、寫字板、WORD、WPS、APPLE PAGES等，聲音圖像方面有ADOBE系列，必須學習和簡單了解；數(shù)據(jù)要傳輸，涉及的硬件是介質(zhì)，軟件是通信協(xié)議，有 HTTP、FTP、SMTP等；數(shù)據(jù)有序地組織和存放就構成了數(shù)據(jù)庫，如何管理好數(shù)據(jù)庫，需要學習專業(yè)的數(shù)據(jù)庫管理軟件，EXCEL也是管理數(shù)據(jù)庫的軟件之一；當一個大的集合作為一個數(shù)據(jù)看待時，集合中的成員是什么樣的關系，涉及數(shù)據(jù)結構；傳授算法基礎教學中用到數(shù)據(jù)，引導學生對大批量數(shù)據(jù)進行處理，必須學習文件概念，否則，誰也不想再次輸入枯燥的原始數(shù)據(jù)。

總之，當計算思維清晰化和系統(tǒng)化后，如何通過任務驅(qū)動、項目引領實施可操作的啟發(fā)式教學顯得尤其重要，這些內(nèi)容也在探討之中。

計算機智慧是人類智慧的結晶，教師將教學重點放在展現(xiàn)計算機智慧上，為學生提供感興趣的材料，讓學生學會利用計算機去解決更多問題。教學中采用抽象工具（abstract tools）循序漸進地教學。例如，程序設計重點不是語法和編程技巧，而是側重于程序背后的思想——算法（求和、求積、最大值最小值平均值、排序、查找等）、算法的設計方法（迭代法、遞歸法等），這樣的教學有助于多種語言的掌握和今后的學習，起到舉一反三的效果。

4.3 學法方法的選擇與運用

在任何一門技術課程的學習中，今天學習的細節(jié)可能并不是你以后所需要的東西，學習是為了進一步學習，所以教師應當引導學生閱讀課堂上沒有講過的內(nèi)容，幫助學生學會如何自主學習。要以“廣度優(yōu)先”為原則，對與計算機信息技術相關的基礎知識作全景式介紹，為后續(xù)層次的學習打下基礎，并以經(jīng)典案例展開教學，同時加強實驗與實踐的教學。

4.4 教學資源數(shù)字化與網(wǎng)絡化

積累優(yōu)質(zhì)的教學資源，建設教學資源庫，該庫應包括計算機史話庫、圖片庫、重點難點講解庫、操作演示庫、電子教案庫、作業(yè)庫、試題庫、應用案例庫、文獻庫、實驗指導庫和示范授課庫。資源庫為課程的教學和建設提供了有力的支撐和保證。教學資源數(shù)字化和網(wǎng)絡化不僅使教師從低層次的重復勞動中解脫出來，而且提高了教學效率和質(zhì)量。只有將好的教學資源有效地為教學服務，才會得到學生的肯定。

5 結束語

將“計算思維”貫穿到計算機基礎課程教學過程中，不僅優(yōu)化了課堂教學，而且提高了學生解決實際問題的能力，為各專業(yè)學生后續(xù)課程的學習創(chuàng)造了有利條件。學生參加社會性活動及行業(yè)技能比賽中成績提高顯著，在今后工作中能快速適應其崗位。

計算機基礎教學的改革需要循序漸進，需要在實踐中不斷完善和改進。通過以“計算思維”為核心的教學內(nèi)容更新，著實培養(yǎng)學生的計算思維能力，為學生將來應用計算機知識和技術解決與專業(yè)相關的實際問題打下良好的基礎，并讓學生成為受社會歡迎的復合型高素質(zhì)專業(yè)人才。

［1］王曉勇，方躍峰，肖四友，等.以專業(yè)應用為導向的計算機基礎課程教學改革與實踐［J］.中國大學教學，2011（7）：39－42

［2］Wing J M.Computational Thinking［J］.COMM ACM，2006，49（3）：33－35

［3］王移芝，魯凌云，周圍.以計算思維為航標 拓展計算機基礎課程改革的新思路［J］.中國大學教學，2012（6）：39－41

［4］朱鳴華，趙銘偉，趙晶，等.計算機基礎教學中計算思維能力培養(yǎng)的探討［J］.中國大學教學，2012（3）：33－35

［5］姜永生.基于大學計算機基礎課程的計算思維培養(yǎng)的教學模型研究［J］.電腦知識與技術，2012（14）：106－108

［6］楊杰，張明玉，李光宇.電氣信息類專業(yè)計算機課程教學改革與探索［J］.宿州學院學報，2011（11）：102－104

［7］蔣社想，李敬兆.大學計算機基礎課程開放式教學研究［J］.宿州學院學報，2012（11）：95－97

［8］丁為民，蔡之讓，鄒海.ARCS模式在大學計算機基礎教學中的應用［J］.宿州學院學報，2010（8）：111－113