計算思維能力培養為導向的中醫院校計算機基礎課程教學改革探索

王 蘋 張未未 翟 興 唐 燕

北京中醫藥大學信息中心，北京100029

計算思維能力培養為導向的中醫院校計算機基礎課程教學改革探索

王 蘋 張未未 翟 興 唐 燕

北京中醫藥大學信息中心，北京100029

大學計算機基礎是面向高校非計算機專業學生開設的一門通識必修課程，是信息時代培養大學生綜合素質和創新能力的重要環節，而計算思維能力的培養是目前計算機基礎課程教學的核心任務。本研究通過界定計算思維的基本概念，介紹了以計算思維能力培養為導向的計算機基礎課程的教學改革現狀，探討了其中存在的問題，提出了相應的解決策略。

計算思維；中醫院校；計算機基礎；教學改革

近年來，隨著個人計算機的迅速普及和易學易用，以及互聯網技術的迅猛發展，計算機科學技術呈現出了平民化和泛在化的發展趨勢，致使面向我國高校非計算機專業學生開設的計算機基礎課程的發展現狀不容樂觀，該門課程的教學課時被不斷縮減。而中醫類院校由于學科專業以中醫藥相關專業為主，則更是看輕計算機基礎課程教學的必要性，甚至有取消計算機基礎課程的傾向，可見，計算機基礎課程的發展已經到了生死存亡、必須改革的地步[1]。

國內以陳國良院士和李廉教授為首的一些計算機教學人士致力于尋求高校計算機基礎課程改革的方法和途徑，經過國內外調研，發現自2006年來計算思維在國際上引起了多方關注，而且計算思維能力的培養與訓練對未來人才培養具有重要而深遠的意義，于是較早地將計算思維引入到國內的高校計算機課程教學中來，發起了以計算思維能力培養為切入點的計算機基礎課程教學改革。

1 計算思維

美國卡內基·梅隆大學周以真教授2006年3月在美國計算機權威期刊Communications of the ACM雜志上首次正式提出并定義了計算思維：“計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動”。計算思維的本質是抽象和自動化，如同所有人都具備是非判斷、文字讀寫和進行算術運算一樣，計算思維也是一種所有人都必須具備的思維能力[2]。

計算思維是一種科學思維，與理論思維和實驗思維一起構成了推動人類文明進步和科技發展的三大思維[3]。計算思維對不同學科專業大學生的創新思維能力培養具有非常重要的作用，在計算機基礎課程的教學中應著重于利用計算機技術進行問題求解的思路和方法的教學，為大學生今后應用計算手段進行學科專業創新研究奠定扎實基礎。

2 計算思維能力培養導向下計算機基礎課程教學改革的研究現狀

計算思維概念自2006年正式提出到現在，經歷了8年左右的時間，這8年里計算思維的概念在國內教育界廣泛傳播，如星星之火一般，所到之處為計算機基礎課程教學注入了新的生命活力，也為計算機教育工作者帶來了機遇與挑戰，并已顯現出其燎原之勢。教育部高教司在2012年設立了以計算思維為切入點的“大學計算機課程改革項目”，教育部大學計算機課程教學指導委員會在2013年發表了旨在大力推進以計算思維為切入點的計算機教學改革宣言。在2012年之前有關計算思維的研究大部分還處于理論層面的探討研究，而2013年之后的研究方向則是側重于探討將計算思維具體落實到課程教學實踐中去，要著重解決計算思維的“落地”問題。

但是，國內真正在計算機基礎課程中開展基于計算思維教學的高校還是為數不多，大家理論概念上談的比較多，真正教學實踐中做的較少，只有北京交通大學、哈爾濱工業大學、合肥工業大學、浙江大學和東北農業大學等幾所高校基于計算思維開展了探索性的教學實踐，并取得了一些有益的教學成果。究其原因，不是大家不想做，而是不知如何去做，因此，目前急需在教學層面形成一個清晰的表達體系，從實踐層面去推動一批高校按照不同層次的培養目標、不同專業的應用需求來開展基于思維的大學計算機基礎課程的改革探索，為其他高校開展基于計算思維的計算機教學提供范例以參考借鑒[4]。

3 計算思維能力培養導向下計算機基礎課程教學改革存在的問題

針對目前高校計算機基礎課程越來越被看輕、不受重視的情況，我們不得不認真審視這樣一個問題：計算機基礎課程真的無用嗎？答案當然是否定的！之所以會造成高校對計算機基礎課程存在種種偏見和輕視，是由于長久以來在計算機基礎課程的教學中存在著嚴重的“工具論”的傾向。在教學中過分側重于對軟件功能的講解，過分側重于學生操作能力的培養，而忽視了思維方法層面的教學，或者說我們的計算機基礎課程教學一直停留在一個較低層次的操作技能的教學水平上，致使學生和學校產生了計算機課程不重要的錯誤認識，因此，急需在計算機基礎課程教學中加強引導學生思考解決問題方法的教學，必須重視學生計算思維能力的培養，這也是計算機基礎課程教學改革的重要方向。

當前，為了培養能夠參與國際競爭的創新人才，計算思維的培養已經得到中國部分高校的重視[5]，但是，在當前全國各高校計算機基礎課程課時被不斷消減、不受重視的大環境下，不難發現計算思維的“落地”問題是個難題，計算思維背景下高校計算機基礎課程教學改革過程中還存在許多迫切需要解決的問題。

3.1 計算機教師對計算思維的認識不夠深入

基于計算思維開展計算機基礎課程教學，教師是改革最主要的推動者和實施者，計算機教師應該對計算思維有深入地理解，本身應具有計算思維能力，并掌握了培養學生計算思維能力的方法，才能勝任這次改革任務?？蓪嶋H情況卻很不樂觀，首先計算機教師都是傳統模式教育出來的，應該說也缺少計算思維能力，雖然最近幾年剛剛接觸了計算思維的概念，但理解并不是很深入很透徹，以至于在實際教學改革中不能得心應手。

3.2 教學內容未能與學生專業深度整合

現在的學生具有明顯的“應用型”特征，他們希望所學的知識與自己的專業、學習和生活實際能結合起來，但是，目前大部分高校的計算機基礎課程的教學內容仍然都是計算機學科的普適內容，設計上沒有結合學生的專業，使學生感覺計算機的學習與專業無關，從而大大降低了學生的學習興趣和求知欲。

3.3 教學方法仍沿用原有模式

計算思維背景下開展計算機基礎課程教學，教學內容改變了，教學模式也應隨之改變。但當前雖然是基于計算思維開展計算機教學，可還沒有探索出適宜的教學模式，教學中仍主要是沿用基于知識和技能的傳統的項目驅動教學法，未能達到最好的教學效果。

3.4 缺少與計算機基礎課程相呼應的系列計算機課程

只在大學一年級的計算機基礎一門課程中開展基于計算思維的教學，似乎培養學生的計算思維能力只是計算機基礎一門課程的事情，與其他計算機課程無關。而僅憑一門計算機基礎課程，就能實現學生計算思維能力的培養是不切實際的，會讓學生感覺剛剛開了一個頭就結課了，沒有后期計算機選修課程的學習支持，使計算思維能力的培養不能得以充分體現與實現。

3.5 如何在不斷縮減課時的情況下完成計算思維能力的培養

近年來，各高校計算機基礎課程的地位不斷被降低，教學課程不斷被縮減，許多學校已經被縮減到36學時，在如此有限的學時內完成計算思維能力的培養難度較大。因此，如何重新組織教學內容，合理安排教學進度在有限的學時內完成教學任務并在教學中貫穿計算思維能力的培養是目前急需解決的一個重點難題。

4 解決策略

計算機基礎是中醫院校大一學生接觸的第一門計算機課程，講好這門課責任艱巨，意義重大。應該講什么？怎么講？如何評價學生的學習效果？這些都是計算機教師應該認真思考的問題。為了扭轉中醫院校計算機基礎課程的教學現狀，筆者于2013年在計算機基礎課程中引入了計算思維能力的培養理念，重新梳理和組織了教學內容，采用了“翻轉課堂”教學模式和“項目驅動+案例”教學法，從以前的單純強調操作技能的培養轉變為強調解決問題方法的思維能力培養來開展教學。經過近兩個學期的教學實踐，針對計算思維能力導向下計算機基礎課程中存在的以上五個問題，經過教學實踐的探索與驗證，提出以下五個相應的解決策略。

4.1 加強教師再學習培訓

一種教學理念的改革如果沒有觸動教師的轉變，那就是流于形式的?；谟嬎闼季S開展計算機基礎課程教學，對計算機教師提出了更高的要求，教師首先應對計算思維有一個全面的認識和深入的理解，轉變教學理念，改進教學方法，進而在教學中自覺地實施基于計算思維的教學改革。

應重視通過教師培訓使教師對計算思維進行再學習，培養出一批具有計算思維能力并善于在教學中培養學生計算思維能力的教師，這樣才能勝任當前基于計算思維的高校計算機課程教學改革。此外，還迫切需要先開展計算思維教學的院校提供一批引領示范的教學資源，為后開展計算思維教學的教師提供教學改革的示范范例[6]。

4.2 教學內容應與學生專業緊密結合

當前社會，各行各業已經越來越多地依賴計算機作為分析和解決問題的工具，計算機已經滲透到各行各業，各專業都在向信息化、數字化方向發展，在這個過程中，最重要的不是如何解決問題的具體技巧，而是如何把專業領域問題轉化成能夠用計算機解決的形式，這正是計算思維培養所強調的內容。顯然，學會使用計算思維的基本方法解決問題比學會具體解決問題的技術更加重要。因此，在計算機基礎課程教材中需要增加與學生專業相結合的案例內容[7]。

計算機基礎課程應面向各學科各專業的計算機應用需求來重新設計、組織教學內容[8]，教學內容的選擇應該是宏觀層面的解決問題的實現方法和過程的介紹，引導學生將計算機解決問題的思想和方法應用到自己的專業領域里，注重學生計算機素質的教育和計算思維能力的培養，至于微觀層面的具體實現的步驟和細節可不要求學生掌握，否則過于強調操作的話將又糾纏在“狹義工具論”的漩渦中[9]。

4.3 構建與計算思維能力培養相適宜的教學方法

在計算機基礎課程教學中融入計算思維，主要是教學方法的改革。所謂“教學有法，教無定法”，筆者認為不應局限于某一種教學方法，應根據計算思維能力培養的特點結合教學內容和學生專業特點來選擇適宜的教學方法。例如，啟發式教學方法有助于引導學生從解決問題的角度出發，強調解決問題的方法和思路；案例教學法通過精心編制的案例情景的描述有助于構建一個解決問題的情境環境，引導學生進行討論、分析、歸納和總結，提出解決問題的各種方案；項目教學法通過布置具體的任務或項目，有助于學生作為學習的主體通過完成這些任務或項目的過程而獲取知識等。只要是有助于培養學生計算思維能力的教學方法都可以應用于教學過程之中，以最大化優化教學過程，取得最佳教學效果。

4.4 加強后續系列計算機課程建設

計算思維能力的培養不是一朝一夕、一個學期兩個學期就能達到的[10]，計算思維包含的內容也不是計算機基礎一門課程所能承擔的，計算思維教學需要貫穿到所有的計算機課程中，需要有一系列的計算機應用課程作支撐和拓展，如數據技術與應用、多媒體技術與應用等課程，來進一步引導學生應用計算思維解決各種專業的問題[11]。大一的計算機基礎課程只能實現激發學生計算思維能力的作用，至于更深更高層次的計算思維能力的培養還需要有大二以上一系列的后續課程的學習才能得以實現。因此，需要重新梳理整個系列計算機課程的教學內容與教學思路。

同時，計算思維能力培養是貫穿大學計算機教學過程中的系統工程，計算思維存在于計算機的許多分支學科中，這就要求在課程內容設置時要充分考慮計算機各分支學科間的關聯，還要關注計算思維及其在各個專業領域中的應用，使課程內容之間、課程與課程之間具有連貫性[12]。

4.5 采用翻轉課堂教學模式和微課來挖掘學生課外學習時間并高效利用課堂教學時間

如果無法增加現有的計算機基礎課程的教學課時的話，那就必須積極拓展課堂以外的學生學習時間。翻轉課堂是一種比較有效的方法，所謂翻轉課堂是指重新調整課堂內外的學習時間，改變以往教師課堂上講課，教授學生知識內容，課下布置作業的教學模式，而是變為由學生在課下借助于各種學習資源，自主完成知識內容的學習，然后回到課堂之上，教師只對學生在自學過程中不理解或存在問題的知識部分進行答疑解惑，并將更多地課堂時間用于組織學生對自學知識進行靈活運用。可見，翻轉課堂教學模式下，教師在課堂上不再是純知識內容的宣講者，而是幫助學生解決自學過程中遇到的問題，并將更多地課堂時間和精力用于引導學生運用知識去解決問題，是相比于傳統教學更高效、更高層次的教學模式，在翻轉課堂教學模式中，由于知識的學習改由學生課下自學完成，因此要求學生應具有較強的自學能力，而大學生完全具備這種能力，通過學生的課下自學可以節省出大量的課堂時間，教師則可以充分利用課堂時間來引導學生運用知識解決專業領域的問題，培養學生的計算思維能力。因此，翻轉課堂教學模式其實非常適合高校各學科的教學活動，而不僅僅是計算機基礎這門課程。

在翻轉課堂教學模式中，用于支持學生自主學習的學習資源的質量是學生自學學習成功與否的關鍵因素。除了教材、講義等靜態資源以外，還需為學生提供學習的視頻資源，教師可以根據課程的內容特點和學生的實際學習情況針對知識點錄制微課。所謂微課，是指為幫助學生自主學習，圍繞某個知識點或教學環節錄制的簡短而完整的教學視頻。錄制微課的目的為了幫助學生獲得自主學習的最佳效果，因此需要對微課進行精心的教學設計，微課的內容是通常是某個知識點或教學環節，時間不宜過長，通常比較簡短的，一般在5～10min，但微課雖短，卻也是完整的教學活動。對教師來說，制作微課最關鍵的是要從學生的角度去設計、制作微課，應體現以學生為本的教學思想，這樣才能獲得最佳的學習效果。

5 小結

計算思維能力的培養關系到培養出來人才的創新能力，我國目前有一個主要的問題就是各領域缺乏創新，國人的模仿能力很強，但創新能力差，所以我國山寨的產品多，自主研發的產品少。這主要是因為我國的教育從小學到大學都是灌輸式的教學方法，極其缺乏啟發學生思維能力的教學，造成今天創新人才的匱乏。因此，還需要計算機教育工作者投入更多的精力去探索和推進計算思維為導向的計算機基礎課程教學改革，抓住大學階段的學習來實現學生計算思維能力的培養，意義重大，任重道遠。

[1]陳國良.計算思維導論[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]Jeannette MW.Computational Thinking[J].Communications of ACM，2006，（3）：33-35.

[3]戰德塵，聶蘭順，徐曉飛，等.“大學計算機”——所有大學生都應學習的一門計算思維基礎教育課程[J].中國大學教學，2011，（4）：15-19.

[4]教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.計算思維教學改革宣言[J].中國大學教學，2013，（7）：7-17.

[5]黃榮勝.《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》呼喚教育的轉型[J].中國大學教學，2010，（10）：14-15.

[6]耿國華.以計算思維為指導提升大學文科計算機教學質量[J].中國大學教學，2013，（10）：12-15.

[7]牟琴，譚良，周雄峻.基于計算思維的任務驅動式教學模式的研究[J].現代教育技術，2011，（6）：44-49.

[8]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.

[9]陳國良，董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學，2011，（1）：7-11.

[10]蔣宗禮.計算思維之我見[J].中國大學教學，2013，（9）：5-10.

[11]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

[12]王志強，劉芳芳.基于計算思維的計算機基礎課程改革研究[J].中國大學教學，2013，（6）：59-60.

Exp loring of reform of college com puter basic course based on com putational thinking

WANG Ping ZHANGWeiwei ZHAIXing TANG Yan
Information Center,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China

College computer basic course is a general education required course for non-computermajor students,is an important part of innovation capability and the overall quality training in information age,and the training of ability of computational thinking is the core task of computer basic course teaching at present.This paper introduces the basic concept of computational thinking,sorts the status of the teaching reform of the computer basic course in universities based on the computational thinking,discusses some existing problems,and explores the corresponding solving strategies.

Computational thinking;Chinesemedicine college;Computer basic course;Teaching reform

G642.0

B

1673-7210（2014）09（c）-0118-04

2014-05-26本文編輯：衛軻）

北京市青年英才計劃項目（編號YETP0820）；北京中醫藥大學校級教育課題（編號XJY13028）。

王蘋（1979-），女，碩士研究生；研究方向：基于計算思維的教學設計。

唐燕（1977-），女，碩士研究生；研究方向：網絡環境下的教學設計。