楊文靜

摘? 要：“計算思維”指的是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念來求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展驅(qū)動下，對計算思維的培養(yǎng)和重視對高校教學(xué)改革產(chǎn)生了不可忽視的影響，未來高校計算機教學(xué)改革與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、計算、計算思維將密不可分。各高校計算機基礎(chǔ)教學(xué)開始研究如何進行課程設(shè)置，嘗試教學(xué)方法開始多元化、有針對性、系統(tǒng)化，目的是使學(xué)生熟練使用計算機分析和解決問題。

關(guān)鍵詞：計算思維? 計算機基礎(chǔ)? 課程體系? 改革

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（b）-0013-04

A Study on the Reform of Computer Basic Teaching Curriculum System with Computing Thinking as the Core

YANG Wenjing

（Dianchi College of Yunnan University， Kunming， Yunnan? Province， 650228 China）

Abstract： "Computational Thinking" refers to the scientific method of using the basic concepts of computer science to solve problems， design systems and understand human behavior. Driven by the development of the Internet， the cultivation and emphasis on computing thinking has had a significant impact on the teaching reform in Colleges and universities. In the future， the computer teaching reform in Colleges and universities will be closely related to data， data analysis， computing and computing thinking. In order to make students skillfully use computers to analyze and solve problems， the basic computer teaching in Colleges and universities began to study how to set up courses and try to diversify， target and systematize teaching methods.

Key Words： Computational thinking; Computer foundation; Curriculum system; Reform

1? 計算思維需求現(xiàn)狀

“計算思維”是美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授在2006年提出來的理論，指的是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念來求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法。它通過選擇合適的方式稱述一個問題，對問題的相關(guān)方面進行建模并選用最有效的辦法實現(xiàn)問題的求解，是現(xiàn)代各專業(yè)人才應(yīng)具備的必要能力之一。

隨著國際IT人才的需求擴大，我們已經(jīng)進入了大數(shù)據(jù)時代，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)完全滲透到了我們生活和工作的各個領(lǐng)域，對我們的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)方式已經(jīng)產(chǎn)生了顛覆性的影響。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展驅(qū)動下，對計算思維的培養(yǎng)和重視對高校教學(xué)改革產(chǎn)生了不可忽視的影響，未來高校計算機教學(xué)改革與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、計算、計算思維將密不可分。

2? 課程體系改革意義

在2019年10月22日第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會開幕上，習(xí)近平指出：“當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)方興未艾，互聯(lián)網(wǎng)迎來了更加廣闊的發(fā)展空間?！?/p>

目前在各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)科中，計算思維已經(jīng)成為一個不可或缺的重要思維方式和手段，該課程體系的研究可以為高校計算機基礎(chǔ)課程改革提供參考意見，將“計算思維能力”培養(yǎng)與“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”相結(jié)合，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供新思路和新途徑[1]。

3? 課程系統(tǒng)改革內(nèi)容

3.1 現(xiàn)有教學(xué)模式對“計算思維”培養(yǎng)情況的分析

2010 年7月，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和計算機技術(shù)在各領(lǐng)域中的重要性越來越突出，教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會公布了《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》[2]提出，把“計算思維能力的培養(yǎng)”作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。各高校計算機基礎(chǔ)教學(xué)開始探究，嘗試構(gòu)建以培養(yǎng)大學(xué)生“計算思維”能力為重心的教學(xué)體系，開始研究如何進行課程設(shè)置，嘗試教學(xué)方法開始多元化、有針對性、系統(tǒng)化，目的是使學(xué)生熟練使用計算機分析和解決問題。

目前使用的教學(xué)方式和技術(shù)大多使用的是傳統(tǒng)教學(xué)模式，即以教師講授為主，課堂實踐和課后實際技能使用為輔助手段。雖然在平時的教學(xué)過程中對多媒體技術(shù)也有所應(yīng)用，但主要使用還是集中在課堂教學(xué)中，大多數(shù)高校學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都在延續(xù)中學(xué)形成的學(xué)習(xí)方法，主要方法基本都是被動接收教師講授的知識內(nèi)容，不自主學(xué)習(xí)，不梳理知識，對于課程知識點的擴展和使用并沒有意識。因此，如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式來進行教學(xué)，則對于培養(yǎng)學(xué)生的“計算思維”，以及在應(yīng)對實際需求時的計算機使用技能方面都沒有很好的指導(dǎo)效果。

3.2 大數(shù)據(jù)環(huán)境下“計算思維”培養(yǎng)的核心目標(biāo)

3.2.1 建立知識體系架構(gòu)

培養(yǎng)計算思維就是讓學(xué)生掌握如何在海量信息中，鑒別信息、思考信息的獲取，并通過科學(xué)的手段對信息進行加工，從而變?yōu)樽约旱膬?nèi)化力量，可以說對學(xué)生進行計算思維的培養(yǎng)，就是對學(xué)生進行專業(yè)知識獲取技能的培養(yǎng)。在當(dāng)代社會中任何學(xué)科知識的獲取和應(yīng)用從來不是獨立于其他學(xué)科知識的，應(yīng)該是互通的、共融的。因此，在學(xué)習(xí)并內(nèi)化信息的過程中還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生建立合理知識架構(gòu)的能力，使學(xué)生能夠獨立思考，觸類旁通，對其在搭建世界觀價值觀有一個很好的輔助作用。

3.2.2 深度挖掘信息

大數(shù)據(jù)時代，人才是第一要素，創(chuàng)新力是人才的第一要素。創(chuàng)新力的培養(yǎng)需要學(xué)生對既有的知識扎實全面地掌握，還需要學(xué)生有面對挑戰(zhàn)、解決問題、敏銳觀察的能力。

當(dāng)前很多高校的人才培養(yǎng)方案而言，應(yīng)用型人才是基本的培養(yǎng)目標(biāo)，也是目前社會所急需的人才類型。許多大學(xué)生在就業(yè)中出現(xiàn)了對專業(yè)知識掌握不扎實、實際知識應(yīng)用過于理想化的問題。歸根問題的產(chǎn)生，還是與社會脫節(jié)的問題。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，社會的信息來源也趨于網(wǎng)絡(luò)化，但是網(wǎng)絡(luò)中的信息往往是片面的、碎片的，很難區(qū)分有效性的。因此，培養(yǎng)一個能夠適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才，也就是要培養(yǎng)學(xué)生能夠利用計算思維進行數(shù)據(jù)信息的深度挖掘并使用的能力。

因此，我們在面對計算思維人才培養(yǎng)時，必須著眼于建立一個滿足大數(shù)據(jù)時代靈活的教育服務(wù)模式，建立系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)計算思維和認知模式的人才培養(yǎng)學(xué)科內(nèi)容。

3.3 “計算思維”教學(xué)改革下對教師的培養(yǎng)

“計算思維”改革下對教師的要求也越來越高，所以高校除了學(xué)生能力培養(yǎng)之外，也應(yīng)該注重對教師的引進和培養(yǎng)。在明確學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和教師發(fā)展規(guī)劃的情況下，教師的素質(zhì)能力對人才培養(yǎng)起到了“奠基石”的作用，教師的“?！薄吧睢币约熬邆涞膶嵺`能力直接會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方向和深度。因此，在體系改革中對教師的培養(yǎng)引導(dǎo)建議如下。

3.3.1 培養(yǎng)“雙師”型

在我們以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的前提下，需要教師應(yīng)能按照市場調(diào)查、市場分析、行業(yè)分析、職業(yè)及職業(yè)崗位群分析，調(diào)整和改進培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，注重學(xué)生行業(yè)、職業(yè)知識的傳授和實踐技能的培養(yǎng)，能進行專業(yè)開發(fā)和改造等。

因此，要求教師在教學(xué)能力之外還需要具備一定的與實際社會需要相結(jié)合專業(yè)技術(shù)職務(wù)或技能認證，使教學(xué)內(nèi)容更能貼近市場、崗位需求。

3.3.2 引進實踐型教師

在“計算思維”下，教師應(yīng)該要注重培養(yǎng)學(xué)生的思考、挖掘、使用、創(chuàng)造能力，因此教師既要具備理論教學(xué)的素質(zhì)，也應(yīng)具備實踐教學(xué)的素質(zhì)。大多數(shù)現(xiàn)有的高校教師都是理論知識儲備充足，但實踐經(jīng)驗、手段都相對薄弱。引進實踐型教師，針對不同專業(yè)不同應(yīng)用方向有充足經(jīng)驗的教師，實際上是培養(yǎng)學(xué)生“計算思維”能力重要條件之一。這樣的教師可以是某個領(lǐng)域的專家教授，可以是有豐富工作經(jīng)驗的專業(yè)人才，可以是各領(lǐng)域人才組成的團隊，可以是企業(yè)中的技術(shù)人員。通過這類型教師對學(xué)生進行知識的灌輸，可以使學(xué)生了解計算機能力在實際領(lǐng)域中使用的需求性和重要性。

3.3.3 校企合作

校企合作可以讓學(xué)生從真正可實施的項目入手，從項目的建立、需求分析、概念設(shè)計、詳細設(shè)計等整個生命周期入手。了解計算機應(yīng)用在整個過程中的應(yīng)用領(lǐng)域及重要地位。明確如何利用計算機知識便捷地進行團隊合作、協(xié)同辦公、產(chǎn)品介紹、調(diào)研市場等的工作。

3.4 教學(xué)方式和手段改革

3.4.1 分層次、方向教學(xué)

高校學(xué)生生源地比較廣，每個生源地實際情況參差不齊，有的地區(qū)學(xué)生計算機使用能力較強，可以進行數(shù)據(jù)處理及程序編寫;有的地區(qū)學(xué)生計算機使用能力較弱，只能進行簡單的文本輸入。學(xué)生之間的差距較大，如果進行統(tǒng)一內(nèi)容和方式的教學(xué)，容易引起部分學(xué)生的厭學(xué)情緒。如在入學(xué)時對學(xué)生的計算機實際使用水平進行一次綜合客觀的評估，根據(jù)不同的應(yīng)用水平可以將學(xué)生分為不同的班級進行教學(xué)，不同班級起點不同上課難度和進度不同，任課教師通過調(diào)整教學(xué)方案、教學(xué)案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，根據(jù)不同的層次布置不同的作業(yè)，讓學(xué)生學(xué)會借助計算機工具和技巧獨立思考，形成用“計算思維”解決問題的習(xí)慣。

知識目標(biāo)不同，課程側(cè)重不同[3]。計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該結(jié)合各學(xué)科特點及需求，進行內(nèi)容教學(xué)上面的區(qū)分，如面向理工科學(xué)生，則可重點培養(yǎng)其“計算”的思維和能力，著重培養(yǎng)學(xué)生計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面的能力，強化鍛煉學(xué)生問題求解的基本思路;面向文史類專業(yè)的學(xué)生，則重點培養(yǎng)學(xué)生排版、數(shù)據(jù)電子處理、文稿演示技巧、網(wǎng)絡(luò)信息獲取技巧等數(shù)據(jù)的管理手段。

3.4.2 知識內(nèi)容階梯化

計算機基礎(chǔ)課程幾乎涵蓋了計算機領(lǐng)域所有的理論和技術(shù)，內(nèi)容非常廣泛，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程如果沒有很好地理解或產(chǎn)生聯(lián)系的話，知識點會太過于孤立及晦澀，不符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，容易造成易忘性和不會合理使用的情況。因此，教師在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的使用時應(yīng)該將內(nèi)容進行階梯化，達到承上啟下、前后呼應(yīng)的效果。

例如：在學(xué)習(xí)計算機算法知識的時候，可以：

（1）首先介紹算法的基本概念。

（2）以年齡計算為實例：有5個人坐在一起，問第5個人多少歲？他說比第4個人大2歲。問第4個人的歲數(shù)，他說比第3個人大2歲?！詈髥柕?個人，他說是10歲。請問第5個人多大？

（3）讓學(xué)生通過分析該事例的解決方案，讓學(xué)生了解什么是遞歸算法（recursion algorithm），并通過算法分析讓學(xué)生了解算法的優(yōu)劣如何進行判斷。

通過這樣一步一步階梯型的知識架構(gòu)搭建，可以讓學(xué)生對知識得到充分的理解、內(nèi)化，并搭建了屬于自己的獨特的知識體系架構(gòu)。

3.4.3 以考促學(xué)、以賽促學(xué)

目前由國家人事部、教育部、科技部等部門組織的考試和比賽都非常多，例如，全國都比較關(guān)注的“全國互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”，這些考試的內(nèi)容完全體現(xiàn)了現(xiàn)代科技對人才的需求。

因此，在計算機教學(xué)過程中，可以利用這些考試和比賽，培養(yǎng)學(xué)生的“計算思維”能力，學(xué)生從創(chuàng)新研究、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)處理、算法設(shè)計、軟件設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)知識等方面入手，學(xué)生以團隊進行探索和學(xué)習(xí)，教師也以團隊的形式發(fā)揮互補優(yōu)勢，對學(xué)生進行全方位的輔導(dǎo)[4]。

3.4.4 合理利用現(xiàn)代教學(xué)手段

現(xiàn)代教學(xué)應(yīng)該是多方位的，僅僅限于平時的教學(xué)時段是不夠的，學(xué)生在課余得不到及時的指導(dǎo)或大量的實踐，那“計算思維”的培養(yǎng)就是空談。所以，教師應(yīng)該合理利用現(xiàn)代教學(xué)手段，使學(xué)生利用互動交流和分配碎片時間，完成“計算思維”習(xí)慣的養(yǎng)成?，F(xiàn)代教學(xué)手段非常的多樣，如“雨課堂”“微助教”等類型的軟件，比較適合課堂互動、學(xué)生實時情況掌握、課件發(fā)布、課堂練習(xí)小組分配等教學(xué);“中國大學(xué)MOOC”、“問卷星”等APP適合學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)為媒介，對專業(yè)知識點進行知識點補充，學(xué)會如何有效便利地進行信息統(tǒng)計;“醫(yī)學(xué)導(dǎo)航（www.meddir.cn）”“大數(shù)據(jù)導(dǎo)航網(wǎng)站（http：//hao.199it.com）”等垂直搜索工具的使用可以培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)深度挖掘的能力。

3.5 評價、考核方式的改革

“計算思維”培養(yǎng)結(jié)果評價是一復(fù)雜多樣的過程，因此搭建的評價方式和體系應(yīng)該是一種持續(xù)的過程。需要對學(xué)生在《計算機基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)過程進行跟蹤監(jiān)控，應(yīng)該是一個相對客觀的階段性的量化評價[5]。

首先，應(yīng)該對以往的考試方式進行改革。目前大多數(shù)高校采用的考試模式還是以客觀題考查為主，通過學(xué)生對知識點背誦記憶程度來評價成績。針對“計算思維”培養(yǎng)而言，應(yīng)該減少客觀題的判分模式，以開放式、實操式、討論式為主。

其次，在評分過程中，應(yīng)該采取跟蹤評分，根據(jù)學(xué)生開始接受課程體系培養(yǎng)以來的各種表現(xiàn)為評價標(biāo)準(zhǔn)，例如，在解決實際專業(yè)問題時采用的解決方法，小組作業(yè)時在小組中是否有實質(zhì)性建議和協(xié)同工作能力、是否有通過網(wǎng)絡(luò)信息采集進行自我分析及獨立思考能力，等等。

最后，在進行評分時，應(yīng)該對評分標(biāo)準(zhǔn)采取量化評價的方式，進行多目標(biāo)性評價，客觀充分地進行評分標(biāo)注。

4? 結(jié)語

“計算思維”培養(yǎng)過程中要堅持以學(xué)生為主體，以“培養(yǎng)”而不是“教”為手段，選擇合適的教學(xué)方法，充分調(diào)用學(xué)生的積極性和主動性，通過階段評價體系強化教學(xué)效果。“計算思維”的培養(yǎng)是一個長期的過程，因此在教學(xué)體系中要注重學(xué)生習(xí)慣的養(yǎng)成、方法的運用、思維的發(fā)展，以“導(dǎo)”為手段形成長期的思維習(xí)慣。

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