大學計算機基礎課程的計算思維教學探索

劉艷

摘 要：針對如何通過大學計算機基礎教學培養非計算機專業學生的計算思維能力這一熱點問題，首先從不同側面分析了大學計算機基礎教學面臨的三個實踐困局，然后闡述了計算思維教學路徑對大學計算機基礎教學改革的緊迫性和必要性，最后，提出了為培養學生的計算思維能力，在大學計算機基礎教學中采取的專題教學、“任務驅動”教學及案例教學等幾種較為有效的教學方式。

關鍵詞：大學計算機基礎；計算思維；教學方式

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2014）06-0219-03

大學計算機基礎課程是非計算機專業學生進入大學的一門必修公共課，是高校通識教育的重要組成部分。信息技術的飛速發展，對大學計算機基礎教學的教學內容、教學模式、教學方式方法等提出了新的要求。表現在三個方面：一是計算機技術迅猛發展，社會對人才的計算機技能要求不斷提高；二是計算機應用無所不在，各專業亟待提高人才的計算機高級應用能力；三是計算機的普及，使得其在改變當代人生活方式的同時，潛移默化地影響著當代人的思維方式，這就要求當代大學生不僅能夠充分利用計算機處理日常復雜事務，同時能借助計算機科學的基礎概念去分析、處理現實事務。總之，我們應認清大學計算機基礎教學所面臨的嚴峻形勢，加快改革步伐，使之適應信息社會的發展，滿足社會對信息技術人才的需求。

一、大學計算機基礎教學面臨的三個困局

當前，隨著電腦的普及化和信息全球化的發展，尤其是平板電腦和手機智能化的突飛猛進，大學計算機基礎教學面臨著前所未有的挑戰和困局，主要表現在：一是普及化與專業化的需求悖論；二是理論化與實戰性的二律背反；三是趣味性與邏輯性的內在沖突。

（一）普及化與專業化的需求悖論

根據最新網絡數據顯示，截至2011年底，城鎮居民計算機擁有率超過70%；截至2012年12月底，互聯網普及率達到42.1%，我國網民中農村占比為27.6%；截至目前，一些省市城區的中小學信息技術普及率達到100%，部分地區的農村中小學信息技術普及率甚至高達80%。計算機對于當代大學生而言已成為生活、娛樂等的必需品。他們在進入大學前就已經能夠熟練地操作計算機，有的甚至具備了一定的編程能力。課堂上“普及化”的計算機基本理論和技能對于他們來講已不再神奇，非但不能吸引他們的眼球，反而使他們在一定程度上排斥計算機基礎課程。然而，在有限的學時內，能普及那些計算機基礎薄弱的同學計算機知識，已非易事，又如何擴展知識呢？

（二）理論化與實戰性的二律背反

理論學時與實踐學時的配比問題，一直是大學計算機基礎教學改革中備受爭議的問題。很多高校以培養學生計算機操作技能為主，然而，實際教學中，實踐學時并沒有得到有效利用，學生的實踐技能并無顯著提高，反而使學生因課程設置過于簡單，而忽視這門課程。針對這一問題，一些高校嘗試將原有的以技能性知識為主的教學內容，改為計算機導論的精簡版。學生們在無形之中被從其熟知的計算機世界帶入到了一個充滿陌生的概念和符號的計算機世界，他們不能理解為何要學習那些似乎很高深而又對自身似乎毫無用處的原理和思想，從而使他們走向另一個極端——因厭惡而對計算機基礎課程失去興趣。

（三）趣味性與邏輯性的內在沖突

大學計算機基礎是一門偏理工類的課程，其教學內容決定了這門課程邏輯性較強，缺乏趣味性。通常僅有那些求知欲或好奇心很強的學生會被那枯燥的理論和復雜的代碼所吸引。為提高學生的學習興趣，很多高校對教學方式方法進行了一系列改革，如采用多媒體教學，試圖通過聲音、圖像等外在因素增強課程的趣味性。然而，對于像計算機的發展、特點等敘述性的知識點以及程序設計這類邏輯性很強的課程內容，即便采用多媒體教學，效果依然不明顯。

目前，鑒于大學計算機基礎課程的教學效果不佳，很多專業都在考慮刪減這一公共必修課的學時，甚至取消這門課程，并將其列入專業改革方案中，使得大學計算機基礎教學陷入了內外交困的困境。

二、破解困境的實踐探索與理論思考

（一）破解困境的實踐探索

面對種種困境，我們曾從教學模式、教學方式方法等多方面入手，對大學計算機基礎課程進行改革。

1.分層次教學模式

學生入學初始，對其計算機基礎知識掌握情況通過網考形式進行摸底。各任課教師根據授課班級考核的各項得失分情況，制定分層次教學的教學目標，教學的展開主要以占多數的中等層次學生為主，通過課堂提問、實驗指導等多多關注低層次同學。通過課外思考等方式滿足高層次學生的學習需求。此外，每次實驗課的實驗內容包括基礎實驗和實戰思考，基礎實驗是必須完成部分，而實戰思考則由學生結合自身學習情況，自由選擇完成。

2.案例教學法

主要是針對理工科學生開設的計算機程序設計課程使用的教學方法。因為個體的思維方式不同，因此每一個具體問題都存在一個以上的解決方案。采用案例教學法，使學生在交流各自方法的優缺點的同時，吸納彼此的精華，這不僅能增進學生計算機基礎知識的掌握，同時也拓展了思路，提高了解決問題的能力。

3.教學資源網絡共享

教學課件、歷年全國計算機等級考試真題等資源均實現網絡共享，為學生自主學習提供了廣闊空間。此外，還采用QQ群等方式加強師生間溝通。這種開放的學習環境，不僅增強了學生的自主學習能力，更重要的是在一定程度上提高了學生的學習興趣。

4.上機網絡考核

期中、期末課程考核方式均采用上機網考，考試題目從題庫中隨機抽取。題目的隨機性增加了考試的難度，學生為了通過期末考試，則必須化壓力為動力，用心地去練習。這種間接的自主學習，著實使學生的計算機操作技能、編程技能更上一層樓，并大大提高了全國計算機等級考試的過級率。

除了以上幾種改革外，有些高校還引入E-Learning[1]等學習交流的新的教學模式，雖然都能在一定程度上改善大學計算機基礎教學現狀，但是均無法從本質上改變大學計算機基礎教學所遇到的困境。

（二）破解困境的理論思考

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能力培養目標[2]，可歸納為三種能力[3]，即計算機使用能力；計算機系統認知能力；計算思維能力。

很多高校的大學計算機基礎課程將重點鎖定在前兩種能力的培養，即通過實驗課程增強學生的計算機使用能力，通過計算機基本概念和原理的講解，增強學生的計算機系統認知能力。但實踐證明這條路是行不通的，雖然沒有偏離培養目標，但卻沒能很好地權衡三種能力的輕重。以程序設計課程為例，教師常常將語法、讀程序、編寫程序作為教學重點，由于學生沒有好的思維方式的引導，常常在遇到一些陌生問題時無從下手。在程序設計課程中，語法都是固定的，而待解決的問題是千變萬化的，那么如何用固有的語言基礎知識來解決紛繁復雜的問題，就成了計算機程序設計課程教學成敗的瓶頸。

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出并定義了計算思維，為解決大學計算機基礎教學改革提供了理論基礎。2010年7月在西安交通大學舉辦了首屆“九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會”，并隨后發表了《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》將“計算思維能力的培養”作為計算機基礎教學的核心任務[4]。2010年10月中國科學技術大學陳國良院士在“第六屆大學計算機課程報告論壇”倡議將計算思維引入大學計算機基礎教學，進一步確認了計算思維能力培養在大學計算機基礎教學中的核心地位。

三、大學計算機基礎課程計算思維教學的注意事項及實施路徑

（一）計算思維教學的注意事項

在大學計算機基礎教學中灌輸計算思維，目的是培養學生像擁有閱讀、寫作和算術基本技能一樣擁有計算思維能力，并能自覺地應用于日常的學習、研究與將來的工作中[5]。培養大學生養成用計算思維方式解決問題的能力是計算機基礎教學的核心任務，這并不意味著需要將現有的計算機基礎教學課程體系和教學內容“推倒重來”[6]，而是要在原有計算機基礎課程內容的基礎上進行提高和優化[7]。

（二）計算思維教學的實施路徑

筆者根據教學內容的不同，同時考慮到當代大學生的敏感點、興趣點，在教學中選取各種不同的教學方式恰到好處地將計算思維融入原有的計算機基礎知識體系當中。從而達到培養學生計算思維能力的教學目的。

1.結合實際教學內容，設置相應的專題課

（1）以講授為主的人物專題

設置以講授為主的人物專題，這一想法主要來自于筆者曾接觸過的哲學專業課程，他們通過介紹與主題相關的一些哲學家的思想，讓學生來理解、掌握某一觀點。同樣，如果想讓廣大的非計算機專業學生了解并走進計算機世界，我們也有必要讓他們熟悉計算機世界的代表性人物。由于人物專題以介紹人物的背景、生平、經歷、思想、主要成就等內容為主線，因此使原本枯燥的教學內容帶有了故事性、趣味性。在授課過程中，利用人物的核心思想吸引和感染學生，使學生在了解人物的同時將其思想融入自身。

（2）以課堂討論為主的知識點專題

針對教學內容的主題，教師在課前設置一系列由淺入深的問題，作為課堂的導向，以學生對問題的看法、疑問為主題進行討論，教師給予參考觀點。如多媒體技術、網絡基礎知識等部分內容，可以讓學生談談他們身邊的多媒體、網絡，以及他們所期待的、喜歡的未來的多媒體、網絡的形態、應用是什么。通過課堂探討，教師可以適時地引出他們所不熟知的一些重要的多媒體、網絡的應用，以及多媒體及網絡的新一代高端技術。這種教學方式雖然從過程來看，內容比較零散，課堂相對無序，但從宏觀上看，是完全按照教師精心設計的環節展開的。這種教學方式不僅能充分發揮學生的想象力、鍛煉學生的發散性計算思維，還為學生的創新能力發展起到了十分積極的作用。

2.啟發式教學法

實際上，在過去的教學中，為解決一些具體問題，我們都或多或少地采用了計算思維教學中的一種教學方式——啟發式教學，即結合實際的教學內容，從學生的實際出發，采用多種方式，以啟發學生的思維為核心，調動學生的學習主動性和積極性，促使他們生動活潑地學習。

（1）“任務驅動”教學法

所謂的“任務驅動”教學法，就是以某個實例為先導，進而提出問題，引導學生思考，通過學和做，培養學生分析問題和解決問題的能力。對于Microsoftword等以操作性為主的課程，我們的理論課通常是以介紹各功能、菜單為主，輔以簡單實例。對于學生來講，聽課的難度系數為0，一看就會。但到實驗課或實際應用時，什么都不記得了。因此，對于這一類的理論課，采用“任務驅動”教學法比較適合。在課堂上，學生不再是被動的觀看者，而是“任務”的執行者，他必須經過思考完成任務的每一個環節，直至任務結束。

（2）案例教學法

案例教學法，早在20世紀80年代就已引入我國，是一種比較成熟的教學方法。大學計算機基礎教學中的案例教學，就是以我們都熟悉并常常需要處理的一些問題作為討論的核心，并為學生提供問題的背景，讓學生利用已掌握的理論知識和技能，提出合理的解決方案。對于每一次案例教學課，要求教師結合實際的教學內容設計合理的教學案例，認真分析案例教學中可能出現的問題，為每個環節分配適當的時間，進而完成教案。在課堂上，教師要針對學生提出的不同方案，進行總評，指出每一種方案的優缺點及實現時的注意事項。這種教學方法主要是用于大學計算機基礎教學中的設計類實驗課。

四、結束語

大學計算機基礎教學改革已勢在必行，每一位大學計算機基礎教學工作者都是這一改革的踐行者。大學計算機基礎課程的計算思維教學改革是一項難度很大、具有開創型的工作，只依靠個人或在短時間內是無法完成的。只有廣大的計算機基礎教學工作者經過努力的思考與探索，積極地、有意識地采用計算思維教學，才能達到培養大學生利用計算思維方式解決實際問題的能力的目的，并為進一步提升大學生的學習潛能、創新能力奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]李容，陳一明.基于E-Learning與ICT的計算機基礎課程資源平臺[J].International Conferenceon Education Tech-nology and Training，2010（3）：285-288.

[2]教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會.高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社.2009.

[3]李波.計算思維與大學計算機基礎[J].中國大學教學，2012（7）：43-45.

[4]何欽銘，陸漢權，馮博琴.計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養[J].中國大學教學，2010（9）：5-9.

[5]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）：33-35.

[6]馮博琴.對于計算思維能力培養“落地”問題的探討[J].中國大學教學，2012（9）：6-9.

[7]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.