周 鋼，郭福亮

（海軍工程大學(xué) 電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430033）

基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程混合教學(xué)改革實(shí)踐

周 鋼，郭福亮

（海軍工程大學(xué) 電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430033）

分析計(jì)算思維的重要作用，強(qiáng)調(diào)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)的基礎(chǔ)作用，厘清大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的計(jì)算思維分布，針對(duì)軍隊(duì)院校特點(diǎn)，提出基于SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式，引入實(shí)時(shí)的教學(xué)全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制并介紹該教學(xué)模式的試點(diǎn)應(yīng)用情況。

計(jì)算思維；SPOC；翻轉(zhuǎn)課堂；軍隊(duì)院校；全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制

0 引 言

隨著科技信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，軍隊(duì)信息化建設(shè)呈現(xiàn)出裝備更新速度加快的明顯趨勢(shì)，要適應(yīng)裝備應(yīng)用信息化建設(shè)需求，就必須建立一支接受能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、知識(shí)結(jié)構(gòu)全面的軍隊(duì)信息化人才隊(duì)伍。信息素質(zhì)是新型軍事人才的必備條件之一，其培養(yǎng)工作已成為一項(xiàng)戰(zhàn)略性任務(wù)。計(jì)算思維作為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的一系列思維活動(dòng)，是一個(gè)解決問(wèn)題的有效工具，由計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域總結(jié)提煉產(chǎn)生，但不局限于該領(lǐng)域，不僅是現(xiàn)代信息社會(huì)中重要的思維方式和基礎(chǔ)能力[1]，還是打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的軍事人才必要的素質(zhì)。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為大學(xué)生人校第一門信息類課程，對(duì)于建立和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維具有不可取代的重要意義。教學(xué)實(shí)踐表明，建立“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合教學(xué)模式，更新教學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)施實(shí)時(shí)的課堂全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制并通過(guò)多種信息化手段和方式的配合，才能有效提升教學(xué)效果。

1 培養(yǎng)計(jì)算思維，明確課程知識(shí)點(diǎn)

計(jì)算思維是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的主要培養(yǎng)目標(biāo)之一，教師可基于計(jì)算思維的培養(yǎng)，明確課程思維分布;通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的講解，分3步完成計(jì)算思維的講解培養(yǎng)。

按照教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“教指委”）制定的《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》（以下簡(jiǎn)稱《基本要求》），大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)有3種教學(xué)方案，即操作、理論和思維。其中，方案三的特點(diǎn)是將計(jì)算思維理念貫穿整個(gè)課程教學(xué)，從應(yīng)用角度，用通俗易懂、深人淺出的方式，探索性地介紹計(jì)算機(jī)的本質(zhì)內(nèi)容，著重介紹計(jì)算機(jī)的原理和思維，以啟發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)造性思維[24]。

我們根據(jù)現(xiàn)行國(guó)防科技大學(xué)陳躍新主編的教材《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》及教學(xué)內(nèi)容，基于“計(jì)算思維”培養(yǎng)，分析整理各章節(jié)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)及其思維點(diǎn)，具體見(jiàn)表1。

教學(xué)過(guò)程中，按照以下步驟進(jìn)行計(jì)算思維點(diǎn)的教學(xué)：第1步，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)分析處理某一類問(wèn)題的方法;第2步，總結(jié)提煉該思維方法，分析其適用環(huán)境;第3步，研究計(jì)算思維在生活中的具體案例或軍事領(lǐng)域應(yīng)用，研究能靈活應(yīng)用計(jì)算思維對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析和處理的方法。通過(guò)以上3步，可以基本達(dá)到掌握計(jì)算思維具體含義和應(yīng)用方法的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的講授與培養(yǎng)。

表1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容思維點(diǎn)

2 引入“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式

傳統(tǒng)課堂中教與學(xué)活動(dòng)都在課堂上完成，翻轉(zhuǎn)課堂則是先學(xué)后教，即學(xué)員先在課堂外學(xué)習(xí)基本內(nèi)容，課堂上主要開(kāi)展教員與學(xué)員、學(xué)員與學(xué)員之間的教學(xué)互動(dòng)，通過(guò)互動(dòng)方式對(duì)學(xué)員課下的難點(diǎn)和疑點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行答疑解惑、研討分析、講解知識(shí)運(yùn)用等。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的核心是以學(xué)員為中心，讓學(xué)員感受到課堂教學(xué)具有極強(qiáng)的針對(duì)性。學(xué)員帶著問(wèn)題學(xué)，能夠更好地加深他們對(duì)內(nèi)容的理解和掌握。

實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂需要具備兩個(gè)前提，一是學(xué)員應(yīng)當(dāng)具備一定的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠參與課堂研討互動(dòng);二是教員應(yīng)當(dāng)充分了解學(xué)員的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)情況，能夠針對(duì)性地提出翻轉(zhuǎn)知識(shí)點(diǎn)。

教師可采用SPOC（small private online course）教學(xué)平臺(tái)，即“小眾私有在線課程”?！八接小笔侵钢粚?duì)“小規(guī)?！睗M足準(zhǔn)人條件的申請(qǐng)者完全開(kāi)放課程，而對(duì)旁聽(tīng)者僅限于部分開(kāi)放，故具有一定的私有性，因此，文獻(xiàn)[5]將SPOC譯為“私播課”。SPOC的受眾主要包括圍墻內(nèi)的大學(xué)生，因此維基百科將SPOC解釋為“在校學(xué)生在本地使用的MOOC版本”[6]。

我們應(yīng)用SPOC的視頻結(jié)合教材和教學(xué)內(nèi)容，將網(wǎng)絡(luò)上知名計(jì)算機(jī)MOOC視頻和海軍工程大學(xué)教員自錄視頻相結(jié)合，使學(xué)習(xí)視頻貼合教學(xué)內(nèi)容。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，教師可采用翻轉(zhuǎn)課堂形式。軍隊(duì)院校由于其特殊性，對(duì)學(xué)員管理嚴(yán)格，導(dǎo)致學(xué)員自主上機(jī)時(shí)間偏少，因此可在實(shí)驗(yàn)課中借助“好大學(xué)在線平臺(tái)”，安排1學(xué)時(shí)，由學(xué)員通過(guò)SPOC自學(xué)下次課程內(nèi)容。理論課堂上，教師應(yīng)針對(duì)本次教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)和思維點(diǎn)進(jìn)行討論，使學(xué)員深人理解需要學(xué)習(xí)掌握的計(jì)算思維方法。原課程40學(xué)時(shí)的“20學(xué)時(shí)理論+20學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)”的學(xué)習(xí)分布調(diào)整為“20學(xué)時(shí)理論+10學(xué)時(shí)自學(xué)+10學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)”，具體實(shí)施方案如圖1所示。

圖1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施

3 建立全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制

建立課堂全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制的目的在于：一是適應(yīng)計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)要求，以學(xué)員平時(shí)表現(xiàn)作為考核內(nèi)容的主要參考;二是為教員提供學(xué)員學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)情況，提高課程翻轉(zhuǎn)及改革針對(duì)性;三是提高學(xué)員的課堂參與積極性，提高SPOC學(xué)習(xí)完成度。

對(duì)于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，教員要想了解學(xué)員的學(xué)習(xí)情況，一般采用讓學(xué)員回答問(wèn)題和完成課堂作業(yè)的形式進(jìn)行抽樣檢查，這樣不能全面了解情況;或者采用作業(yè)和課程小考相結(jié)合的形式，但是由于教員精力有限，對(duì)作業(yè)的批改講解難以深人且難以避免抄襲情況，考核檢驗(yàn)效果不佳。

我們?cè)谡n程教學(xué)改革實(shí)踐中，充分利用多種技術(shù)手段，建立課程全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制，從課前SPOC學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后作業(yè)和開(kāi)放研討的課程學(xué)習(xí)全過(guò)程的4方面建立評(píng)價(jià)方法。

（1）課前SPOC自測(cè)。學(xué)員在SPOC課程視頻自學(xué)過(guò)程中，每學(xué)完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)完成教員設(shè)置的測(cè)試題目，在SPOC平臺(tái)中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度進(jìn)行自測(cè)，測(cè)試結(jié)果記人課程平時(shí)成績(jī);教員通過(guò)后臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析，了解學(xué)員對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，為課堂教學(xué)提供依據(jù)。

（2）課堂實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。通過(guò)引人課堂無(wú)線表決器（包括1個(gè)發(fā)射器和40個(gè)客戶機(jī)），為每名學(xué)員配備一個(gè)端點(diǎn)的方式，建立課堂實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)機(jī)制。教員可根據(jù)班級(jí)全部學(xué)員答題（包括單選、多選、判斷和排序）的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析情況，及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容組織，有利于提高教學(xué)效果。

（3）課后作業(yè)互評(píng)。針對(duì)教員網(wǎng)上布置的作業(yè)題目，學(xué)員可通過(guò)課程平臺(tái)中由教員設(shè)置的互評(píng)功能進(jìn)行作業(yè)互評(píng)，互評(píng)結(jié)果記人課程平時(shí)成績(jī)。

（4）開(kāi)放討論。學(xué)員可利用課程平臺(tái)的問(wèn)題討論機(jī)制，教員則可設(shè)置討論題目，由學(xué)員闡述自己的觀點(diǎn)，該過(guò)程也一并記人學(xué)員的課程平時(shí)成績(jī)。

4 試點(diǎn)教學(xué)改革效果

我們于2015—2016年度上學(xué)期在2015級(jí)某新生班次進(jìn)行教學(xué)改革試點(diǎn)，改革整體教學(xué)效果良好，達(dá)到預(yù)期改革目標(biāo)。

4.1 課堂教學(xué)效果及分析

利用新的教學(xué)方法，課堂上呈現(xiàn)出兩個(gè)特點(diǎn)。

（1）學(xué)員精神飽滿，注意力集中。由于課堂教學(xué)中，交流互動(dòng)多、參與性強(qiáng)，學(xué)員普遍精神飽滿，注意力集中，杜絕了打瞌睡現(xiàn)象。

（2）學(xué)員“有備而來(lái)”，主動(dòng)研討。教員在課堂上主要對(duì)課程重點(diǎn)、難點(diǎn)和思維點(diǎn)進(jìn)行講解，基本概念知識(shí)則由學(xué)員在SPOC中自學(xué)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)員“有備而來(lái)”。因此，課堂提問(wèn)交流時(shí)，學(xué)員能主動(dòng)舉手回答或研討，不需要教員點(diǎn)名。

4.2 課程考核情況及分析

試點(diǎn)班次期末考試的學(xué)員平均分高達(dá)86.1分，平時(shí)成績(jī)（SPOC學(xué)習(xí)和課堂評(píng)測(cè)）平均分為71.6分，總平均分82.8分，比2015級(jí)其他班級(jí)該課程卷面考試的平均分72分高出10.8分。

通過(guò)對(duì)課程考核情況分析，可以看出：

（1）考試中，學(xué)員在分值高的難點(diǎn)題和綜合題上得分率高，基礎(chǔ)題上失分率極低，體現(xiàn)出扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)并能對(duì)重、難點(diǎn)深刻理解掌握。

（2）在思維拓展題中，大部分學(xué)員能夠按照計(jì)算思維方法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析并提出個(gè)人觀點(diǎn)。

當(dāng)然，也存在一些學(xué)員對(duì)SPOC平臺(tái)學(xué)習(xí)還不適應(yīng)，導(dǎo)致SPOC自學(xué)分?jǐn)?shù)較低;部分學(xué)員由于自覺(jué)性差，在實(shí)驗(yàn)課上不看MOOC，導(dǎo)致平時(shí)成績(jī)較低的情況。這些都需要教員加以幫助和引導(dǎo)。

4.3 學(xué)員反饋效果及分析

本學(xué)期課程結(jié)束后，我們組織學(xué)員填寫(xiě)教學(xué)改革試點(diǎn)調(diào)查問(wèn)卷，共發(fā)放和回收問(wèn)卷38份，有效問(wèn)卷38份，其主要結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 課程教學(xué)改革試點(diǎn)問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)

從表2中可以看出，絕大部分學(xué)員對(duì)教學(xué)改革滿意，并且都期望能夠繼續(xù)參加其他類教學(xué)改革;對(duì)于實(shí)驗(yàn)課中的基本操作應(yīng)用學(xué)習(xí)，大部分學(xué)員感覺(jué)時(shí)間不夠，需要在以后的教學(xué)改革中調(diào)整好時(shí)間比例。

4.4 存在問(wèn)題

通過(guò)綜合分析，我們認(rèn)為本學(xué)期教學(xué)改革試點(diǎn)還存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）MOOC與課程不配套。此次教學(xué)改革使用的SPOC課程視頻主要由教員自己錄制和從國(guó)內(nèi)知名高校摘錄，學(xué)員普遍反映摘錄的課程視頻與課程教材不配套。

（2）實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)時(shí)間不足。由于教學(xué)改革將課程實(shí)驗(yàn)時(shí)間壓縮了40%，部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的學(xué)員感覺(jué)實(shí)驗(yàn)完成效果差。

（3）計(jì)算思維內(nèi)容融人性不夠。目前，計(jì)算思維的講解是作為單獨(dú)部分進(jìn)行，部分章節(jié)的計(jì)算思維引人還不夠自然流暢。

5 結(jié) 語(yǔ)

推動(dòng)基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)改革逐步成為計(jì)算機(jī)教育工作者的共識(shí)，必須對(duì)現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容、方法及考核機(jī)制進(jìn)行改革。我們研究基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，厘清現(xiàn)行課程的思維點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)，調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容;引人SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式，優(yōu)化了教學(xué)方法;建立教學(xué)全過(guò)程的評(píng)價(jià)機(jī)制，更新評(píng)價(jià)方法，形成了一整套教學(xué)改革方案。

通過(guò)2015級(jí)某班次試點(diǎn)改革，我們發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)效果好，學(xué)生參與積極性高，各級(jí)評(píng)價(jià)優(yōu)秀，考核成績(jī)較高且方案適應(yīng)軍隊(duì)院校實(shí)際，貼近目前課程教學(xué)要求和學(xué)員管理實(shí)際，具有很好的推廣價(jià)值和實(shí)用意義。

[1] 陳國(guó)良, 董榮勝. 計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué), 2011(1): 7-11.

[2] 戰(zhàn)德臣, 聶蘭順. 大學(xué)計(jì)算機(jī)——計(jì)算思維導(dǎo)論[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2013: 1-2.

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

[4] 何欽銘, 陸漢權(quán), 馮博琴. 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)——《九校聯(lián)盟(C9)計(jì)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(guó)大學(xué)教學(xué), 2010(9): 5-9.

[5] 祝智庭. “后慕課”時(shí)期的在線學(xué)習(xí)新樣式[N]. 中國(guó)教育報(bào), 2014-05-21(11).

[6] Wikipedia. Small private online course[EB/OL]. [2016-04-06]. https://en.wikipedia.org/wiki/Small_private_online_course.

（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)01-0023-04

G642

海軍工程大學(xué)基金項(xiàng)目“MOOC等在線教育方式在軍隊(duì)院校人才培養(yǎng)中的應(yīng)用研究”（NUE2015103）。

周鋼，男，講師，研究方向?yàn)榉植际教幚砼c網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，18672923066@163．com。