馬曾　賈瑞鳳　趙時

摘要：以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程旨在培養(yǎng)學(xué)員的思維模式，使學(xué)員具備應(yīng)用計算思維、計算工具解決問題的能力。因此需要明確課程理念、梳理課程內(nèi)容、設(shè)計教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計算機基礎(chǔ);計算思維;教學(xué)

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）14-0107-02

1 背景

隨著科學(xué)技術(shù)地進步和計算機技術(shù)的深入發(fā)展，在以大數(shù)據(jù)為主的背景下，以培養(yǎng)學(xué)生計算機應(yīng)用能力為目標的教學(xué)要求，已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)在的社會需求。取而代之的是培養(yǎng)學(xué)生的思維模式，讓學(xué)生具備解決問題的能力和創(chuàng)新能力。由計算機應(yīng)用能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變到思維方式培養(yǎng)，這給高校計算機教學(xué)提出了一個更高的目標和要求。計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)廣度的一系列思維活動。思維教育是一種思維模式的培養(yǎng)和訓(xùn)練，采用傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和方式顯然是行不通的，要在傳授知識的基礎(chǔ)上，更加注重能力的培養(yǎng)和思維的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和思維習(xí)慣。因此，為更好地步入計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)的快車道，為人才培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)，有必要深入探討一下以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)理念、課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、考核評價方法和實驗室建設(shè)等方面的問題。

2以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)理念

新的人才培養(yǎng)模式不再是僅僅的傳授知識和培養(yǎng)應(yīng)用能力，而是在此基礎(chǔ)上提出了更高的要求。因此，大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程應(yīng)該是集基本知識、能力培養(yǎng)和思維訓(xùn)練于一體的大學(xué)通識教育課程。

從這點出發(fā)，計算機基礎(chǔ)課程的理念應(yīng)當(dāng)立足于培養(yǎng)學(xué)員思維方式和解決問題的能力。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化，一個重要的體現(xiàn)是利用計算機解決計算問題，即如何將實際問題通過分析、抽象和構(gòu)造，最終轉(zhuǎn)化為可利用計算機自動執(zhí)行解決的過程。

因此，將大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)理念設(shè)定為： 立足于學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展的需要，結(jié)合學(xué)生崗位專業(yè)的特點，以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)計算機素養(yǎng)為目標，按照學(xué)為主體、教為主導(dǎo)的教學(xué)思路，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生利用計算思維解決問題，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為將來崗位任職打下堅實的基礎(chǔ)。

3以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

3.1課程定位

融合培養(yǎng)模式下，課程內(nèi)容既要體現(xiàn)通識教育的需要，又要結(jié)合學(xué)科專業(yè)的特點。大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程在原有知識內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過重新組織和與安排，形成層次遞進、有所側(cè)重的內(nèi)容組織形式。首先使學(xué)生了解信息技術(shù)對人們工作、生活和學(xué)習(xí)方式所帶來的變化。了解信息技術(shù)與自然科學(xué)、工程技術(shù)、人文社科等相互滲透、交叉融合;其次使學(xué)生理解和掌握計算科學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本方法，掌握基本的信息技術(shù)應(yīng)用能力，掌握利用計算工具解決專業(yè)領(lǐng)域問題的思路和做法：最后要求學(xué)生掌握計算思維能力解決專業(yè)領(lǐng)域問題的思路和做法【3】。因此，教學(xué)內(nèi)容不僅緊緊圍繞計算機基礎(chǔ)知識展開，更要突出計算思維訓(xùn)練的內(nèi)容，體現(xiàn)計算機學(xué)科培養(yǎng)的本質(zhì)——計算思維與能力。

3.2課程內(nèi)容組織與安排

以計算思維為導(dǎo)向的課程內(nèi)容應(yīng)突出利用計算機解決問題能力的培養(yǎng)?？偟膩碚f主要包括計算機基礎(chǔ)知識和計算思維兩大部分，其特點是知識體系覆蓋面廣，內(nèi)部包含的知識點多。因此，要在有限的學(xué)時內(nèi)達到預(yù)期的教學(xué)目的，需要將課程的教學(xué)內(nèi)容重新進行組織和調(diào)整。

（1）教學(xué)內(nèi)容突出主線。

教學(xué)內(nèi)容的組織以計算思維作為主線，重新組織知識內(nèi)容，突出與計算思維訓(xùn)練相關(guān)的知識點。以計算思維為導(dǎo)向的課程內(nèi)容應(yīng)包括：Python語言，可以實現(xiàn)計算機問題求解自動化的工具;信息編碼和數(shù)據(jù)表示，最基本的問題對象的組成，也是問題求解的基礎(chǔ);計算機工作原理，是計算機問題求解的關(guān)鍵，要利用計算機解決問題首先要懂計算機，知道計算機組成，及計算機工作的原理;計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和多媒體技術(shù)，既是計算機應(yīng)用的部分，也是計算機問題求解的對象。

（2）融合專業(yè)實例。

在教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾每鐚W(xué)科、跨專業(yè)內(nèi)容，也是培訓(xùn)和訓(xùn)練計算思維的一種措施。在課程教學(xué)內(nèi)容中加入涉及專業(yè)領(lǐng)域的實例內(nèi)容，讓學(xué)生切實體會如何用計算機解決專業(yè)中的實際問題，在學(xué)習(xí)用計算思維解決專業(yè)領(lǐng)域問題的方法過程中，體會計算思維、培養(yǎng)計算思維、訓(xùn)練計算思維。

（3）擴展課程資源。

為了達到培養(yǎng)計算思維的目的，教學(xué)內(nèi)容可以不停留在計算機學(xué)科本身，可以跨專業(yè)、跨學(xué)科，那么學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的渠道也應(yīng)該不再是僅限于書本、教材，而應(yīng)該面向于更廣的范圍，比如已有的優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程、微課、慕課等開放的多媒體資源，作為課堂學(xué)習(xí)的拓展，滿足不同學(xué)員個性化自學(xué)需要，同時為教員開展信息化教學(xué)提供資源。

4以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)方法

首先，把計算思維作為教學(xué)的主線貫穿在整個教學(xué)過程中，要讓學(xué)員明確每一部分課程內(nèi)容具體的計算思維體現(xiàn)在什么方面，讓學(xué)員切身體會到計算的魅力，養(yǎng)成計算思維的習(xí)慣。具體做法可以是以通過計算思維引入課堂內(nèi)容，結(jié)合計算思維講解知識點、總結(jié)過程中突出計算的應(yīng)用等。其次，突出學(xué)員的主體性，以學(xué)員為本，關(guān)注學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，

4.1以計算思維為核心的問題式教學(xué)模式

（1）提出問題，設(shè)計教學(xué)實例。

在問題式教學(xué)模式中，教師將教學(xué)內(nèi)容以問題的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。教師以培養(yǎng)計算思維為出發(fā)點設(shè)計教學(xué)實例問題，以問題為核心來組織開展教學(xué)活動，學(xué)生以問題為牽引，通過自主學(xué)習(xí)、分析和解決問題來獲得知識、鍛煉技能和培養(yǎng)解決問題的思維能力。

（2）解決問題，培養(yǎng)學(xué)生思維能力。

學(xué)生是分析和解決問題的主體，教師則是負責(zé)設(shè)計問題、構(gòu)建問題情境、組織問題分析和引導(dǎo)問題解決。首先，教師將解決問題涉及的知識內(nèi)容等相關(guān)輔助信息布置在課前預(yù)習(xí)當(dāng)中，并對問題的重點和難點提示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中運用計算思維的相關(guān)概念和方法，讓學(xué)生體會到整個過程是在學(xué)習(xí)解決問題的方法，而不是單純的解決一個問題。

在學(xué)生運用計算思維解決問題過程中遇到的困難，教師給予指導(dǎo)和幫助，從而幫助學(xué)生更好地提升自身解決問題的能力和水平。

（3）拓展問題，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

在問題設(shè)計環(huán)節(jié)，教師可以有傾向性的將問題向其他學(xué)科或者專業(yè)領(lǐng)域傾斜，直接讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何應(yīng)用計算思維解決實際問題。和其他學(xué)科或?qū)I(yè)領(lǐng)域融合的問題設(shè)計，已經(jīng)超出了計算機課程的基礎(chǔ)性教育內(nèi)容，是在原有內(nèi)容上的拓展，而在此類問題的解決過程中，學(xué)員不僅可以使自身應(yīng)用計算思維解決問題的能力得到提高，也會大大提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和水平。

4.2 以自主學(xué)習(xí)為主體的開放式學(xué)習(xí)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程改革后面對的主要問題是教學(xué)內(nèi)容覆蓋面大，知識點多，而教學(xué)學(xué)時又進行了壓縮，按照以前傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)模式展開教學(xué)，顯然是不可行的，也無法實現(xiàn)教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)目標。在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)課程、慕課、微課等信息化教學(xué)資源非常豐富的時代，以自主學(xué)習(xí)為主體的開放式學(xué)習(xí)則是一種最佳的教學(xué)模式之一。在自主學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生是主體，不再受傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，可以根據(jù)自己的需求通過可利用的各種渠道獲取學(xué)習(xí)資源，遇到困難問題可以通過學(xué)習(xí)小組開展交流討論，一起解決問題，使學(xué)生形成團隊協(xié)作意識。

為了保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效果，自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容同為大綱要求的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并同時將自主學(xué)習(xí)過程和成果納入考核評估范圍。

5 考核評估更加重視形成性考核

為了強化能力培養(yǎng)，課程的考核評估會更加側(cè)重形成性考核部分，也就是改變學(xué)生傳統(tǒng)的一考定結(jié)局的觀念，平時不學(xué)習(xí)，期末考試突擊也可以順利過關(guān)，拿到學(xué)分。形成性考核是對每名學(xué)生課程學(xué)習(xí)全過程的評估考核，組織的形式可以有網(wǎng)上作業(yè)、單元測試、電子作品等，評估考核的形式更加開放式，實施過程也更加自由，學(xué)員可以借助網(wǎng)絡(luò)資源和工具，也可以形成小組討論交流，共同尋求解決問題的思路和方法，同時也在解決問題的過程中提升自身的應(yīng)用計算思維解決問題的能力。

形成性考核形式比較開放，這就對教師提出了更高的要求，教師是評估考核題目的設(shè)計者，考核的內(nèi)容既要能客觀公正的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，又要給學(xué)生留有可以提升能力的空間，始終堅持以培養(yǎng)計算思維為導(dǎo)向。

6 實驗室教學(xué)保障條件建設(shè)

在實施以培養(yǎng)計算思維為導(dǎo)向的教學(xué)過程中，教師不僅要設(shè)計問題，也要創(chuàng)設(shè)解決問題的情境，這個情境既包括可以輔助解決問題的軟件環(huán)境，也必須要有硬件環(huán)境。

為培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，鍛煉計算思維，實驗室條件建設(shè)硬件方面至少需要有一是可以滿足學(xué)生獨立上機的微機實驗室，同時還要具備上互聯(lián)網(wǎng)的功能;二是能夠給學(xué)生提供解決問題、開展創(chuàng)新實驗的實驗環(huán)境，比如說網(wǎng)絡(luò)實驗室和硬件實驗室;三是可以和學(xué)生課堂上進行交互互動、實時評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的智慧教室，將先進的信息技術(shù)與課堂教學(xué)緊密融合，是以教為中心向?qū)W為中心轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)平臺，學(xué)生參與課堂的程度會顯著提高，幫助教師及時準確地獲取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。軟件環(huán)境建設(shè)方面：一是要是在線學(xué)習(xí)的多種資源，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的條件;而是在線編程實戰(zhàn)環(huán)境，與教師課堂內(nèi)容匹配，課下馬上自主開展實戰(zhàn)練習(xí)，提高解決問題能力;三是在線評估考核系統(tǒng)，可以給學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一個快速、客觀的評價。

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【通聯(lián)編輯：王力】