基于計算思維的計算機基礎教學研究與實踐

劉金月，吳雅娟，曲明國 （ 東北石油大學計算機與信息技術學院，黑龍江 大慶163318）

王莉利，時貴英 （ 東北石油大學計算機與信息技術學院，黑龍江 大慶163318）

隨著計算機技術和網絡的迅猛發展，計算機教育的重要性被提到空前高度，迎來難得的歷史發展機遇。計算機技術與眾多專業的融合極大豐富了專業課的教學內容，這種融合已成為一種新的科技發展趨勢。然而大學計算機基礎課程面臨著知識型教學與未來計算能力需求之間的問題，使得計算機教育存在嚴重的危機：一方面來自計算機基礎教學和相應專業教育之間的聯系；另一方面許多挑戰和機遇來自計算機基礎教學自身。針對目前大學計算機基礎課程教學過程中存在的問題和面臨的挑戰，改革勢在必行

1 大學計算機基礎教學現狀

由于計算機的迅速發展，計算機基礎教育和社會需求之間存在著很大的差距。現有的課程內容和教學方法已不能適應社會的需求，造成了教育和社會需求的脫節。其主要表現在以下3個方面：

1）學生計算機基礎水平參差不齊 目前高校新生的計算機基礎水平參差不齊，有的學生已具備了一定的計算機應用能力，而有的學生連最基本的文件操作都不會。隨著中小學計算機信息教育的開展，很多學生有條件接受計算機基礎教育，不過由于目前應試教育體制的影響，中小學對計算機基礎教育的重視程度往往不夠。除此之外，地域差別和學生家庭環境背景也是造成學生計算機水平差異的重要原因。

2）教學內容與社會需求脫節 高校的計算機教學中，普遍存在教學內容與社會需求嚴重脫節、學生缺乏實際操作能力等問題。經調查研究，大部分學生對老師講授的枯燥的理論知識不感興趣，而且有些理論與他們的專業需求聯系不大；相對而言，學生對實用的操作與技能更感興趣。同時，許多教師在教學時側重于知識點的全面系統，卻忽略了知識的實用性，導致學生所學知識陳舊，與社會需求不符；信息技術的發展日新月異，高校計算機課程所用教材的更新遠遠落后于計算機技術的發展，學校采用的教材常常幾年都沒有更新，從而導致學生所學知識難以滿足社會需求。

3）評價體系不夠合理 提高學生的信息素養是計算機基礎教學的最終目的。而許多高校的課程考核往往強調學生對知識掌握程度的考查，反而忽略了對學生利用所學知識去解決實際問題的能力的考查。另外，很多學校把計算機等級考試的通過率作為衡量教師教學質量的標準，造成有些教師以計算機等級考試大綱作為教學重點，教學內容側重講解計算機等級考試內容，導致學生只是掌握了通過計算機等級考試的方法，忽略了部分計算機基礎知識內容的學習與掌握，從而偏離了計算機等級考試開設的初衷。

2 計算思維和計算機基礎教學

2.1 關于計算思維

美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授提出了計算思維的基本概念，她指出：“計算思維是運用計算機科學的基本概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等，它涵蓋了計算機科學廣度的一系列思維活動［1］”。周教授認為，計算思維是一種本質的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫字、做算術一樣，成為人們最基礎、最普遍、最適用和不可缺少的基礎思維方式［2］。

目前，在人們的學習、工作和生活之中，利用信息技術手段幫助人們解決實際問題已變成一種現實。因此，如何將一個問題轉化成利用信息技術手段能夠解決的問題成為人們研究的熱點。計算思維概念的提出，加快了該研究領域的系統化，改變了關于計算機“狹義工具論”的觀點，使得計算機基礎課程改革有了堅實的理論基礎。

2.2 計算機基礎課程教學目標

大學計算機基礎教學作為培養大學生計算思維能力的重要課程載體。教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會提出了大學計算機基礎教學的目的是培養大學生對計算機的認知能力、利用計算機解決問題能力、基于網絡的協同能力以及信息社會終身學習能力。教學目的的提出說明了計算思維能力培養的核心要素是這些能力的培養。

3 大學計算機基礎課程中以計算思維能力培養為核心的教學研究與實踐

近幾年來，培養計算思維能力已經成為國際和國內研究的熱點，計算思維將成為21世紀大學生必須具備的基本能力。培養計算思維的教學重點不在于如何解決某個問題上，而是解決問題的思想［3］。作為大學計算機基礎教學除了講授計算機專業知識外，更要培養學生的計算思維方式，提高學生的綜合素質。筆者就以計算思維能力培養為核心的教學研究與實踐主要做了以下3個方面的研究工作。

3.1 優化現有課程體系

按照“面向應用，強化能力，培養計算思維”的要求，課程體系要根據計算機應用、專業特點與社會需求進行構建，這不是某些課程設置的問題，而是優化整個基礎課程體系的問題。計算機基礎教育的課程體系建設應以“計算機文化基礎”、“計算機技術基礎”和“計算機應用基礎”為基礎，來深化課程體系的改革［4］，其體現了循序漸進的教學原則。

目前，根據學校的實際情況和專業特點采用“1＋X＋Y”課程體系。其中“1”是大學計算機基礎課程；“X”是適應不同專業設計的基礎課程；“Y”是面向專業應用的計算機選修課程。考慮到計算機技術的迅猛發展，將計算機基礎系列課程劃分成2類：一類是在一定時間內教學內容相對穩定不變的課程；另一類是變化相對較快的一些課程；并且要根據專業特點分別規劃這2類課程，從而實現計算機基礎教育和專業教育的有機結合。

3.2 改革教學內容，創新教學方法

對于非計算機專業學生來說，計算機基礎課程作為一門工具課，其學習目的是能夠利用這種工具為所學專業服務，因此教師應把計算機應用作為教學重點。計算機基礎教學要使學生感到課堂、作業和實驗內容與其專業發展的相關性，掌握用計算思維和計算工具解決專業領域問題的思路和方法。在教學方法上，改變傳統的單純講述知識的教學方法，靈活采用問題驅動式、啟發式、專題研討式、反思和自我構建等教學方法［5］。根據計算機基礎教學的特點，在講授計算機知識的基礎上，重點培養學生能夠利用計算機去解決和實際有關的問題，理論講解結合實例進行，用理論來概括實例，以實例說明理論。從專業應用實際出發，由于不同專業的學生學習的側重點不同，將計算機應用融入到專業課程之中，提高學生利用計算機技術解決專業問題的能力，改善計算機基礎教學與專業需求相脫節的局面，以便滿足社會對復合型人才的需求，如理工科學生重點介紹計算方法、算法與程序設計模塊；文科學生重點講解數據庫技術模塊。

3.3 構建以能力為導向的計算機基礎課程考核體系

根據計算機基礎課程的特點，以應用能力為指導，培養學生具有較強的計算機基礎綜合能力作為考核目標，制定相應的課程考核評價體系。針對原有考試方式比較單調的缺點，增加了過程考核方式。實驗課上，強調學生動手能力的考核，每次實驗課都有明確的實驗內容和目標，同時還會布置一些綜合性作業要求學生完成，作為期末考核的一部分，從而培養學生利用計算機工具進行創新思維和個性求解的能力。

通過借鑒國外先進的計算機教育理論，對傳統的課程考核方式提出改革，采用課程設計方式考查學生對所學課程內容的掌握情況。在該考核方式中，教師應對課程設計所包含知識點和工作量等方面進行硬性要求的同時，允許學生根據自己的專業特點和愛好等實際情況進行課程設計，雖然整個學生作品的完成可能要花費相當長的時間，但可使學生始終保持一種主動學習的動力，鍛煉了其用計算機技術對實際問題求解的能力，培養了學生的計算思維和創新思維。

4 結語

目前計算思維能力的培養仍處于探索階段，還未形成一套完整的方法體系。計算機基礎課程作為非計算機專業學生的基礎性必修課程，對于學生計算思維能力的培養，承擔著重要的啟蒙作用。計算機基礎教學應該從培養學生的計算思維能力出發，使用恰當的教學方法，使學生在學習知識的同時鍛煉其計算思維能力。

［1］ 龔沛曾，楊志強 .大學計算機基礎教學中的計算思維培養 ［J］.中國大學教學，2012（5）：51－54.

［2］ 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的探討 ［J］.中國大學教學，2012（3）：33－25.

［3］ 劉風華 .基于計算思維能力培養的計算機基礎課程教學改革探索 ［J］.中國電力教育，2014（6）：65－66.

［4］ 滕艷平，鄭影 .計算機基礎課程體系與教學內容優化整合 ［J］.高師理科學刊，2007，27（3）：109－110.

［5］ 徐燕，潘亞平 .計算思維與計算思維能力培養——談大學計算機基礎教學改革 ［J］.江蘇技術師范學院學報，2013，19（2）：92－95.