基于計算思維的大學計算機基礎課程教學改革

安洛生 王利敏

（洛陽師范學院信息技術學院，河南 洛陽471022）

0 引言

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廣度的一系列思維活動[3]。計算思維教育著眼于一種思維模式的養成和訓練，因此對現有的教育觀念和方式提出了新的挑戰，不僅僅是傳授知識，而是要將知識的傳授與能力培養相結合，培養一種科學嚴謹的學習與思維習慣。大學計算機基礎課程對培養和訓練非計算機專業學生的計算思維起著重要的作用。

2010年在西安交大舉辦的首屆“九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會”（以下簡稱C9會議），發表的《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》的核心要點是：正確認識大學計算機基礎教學的重要地位，把培養學生的“計算思維”能力作為計算機基礎教學的核心任務和目標，由此建設更加完備的計算機基礎課程體系和教學內容，進而為全國高校的計算機基礎教學改革樹立標桿[1]。

1 大學計算機基礎課程的現狀急需培養計算思維能力

1.1 大學計算機基礎課程的教學現狀分析

2010年，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會針對非計算機專業的本科畢業生在計算機知識與能力培養，提出“4個領域3個層次”的教學知識體系；同時強調深化“1+X”課程體系[2]。大學計算機基礎教學現狀隨著計算機及其入門教育的普及，大學計算機基礎課程的教學為適應新這一變化而不斷做出調整這使其出現了很多問題。出現這些問題的原因是計算機基礎課程的定位及設計出現了偏差。

當前計算機基礎課程的教學模式是一種知識型/技能型教學，更多關注于知識點的傳授以及軟件的使用操作，如二進制、Word和Excel等。而非計算機專業學習，特別是文科學生未來需要應用計算機來進行各學科的專業研究和創新突破。但現在的教學模式往往只能讓學生學習相關的知識點和軟件的操作技能，卻不能很好的把計算手段應用到自己的專業領域。

1.2 計算思維應用到大學計算機基礎課程的必要性

2010年，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會針對非計算機專業的本科畢業生在計算機知識與能力培養，要求非計算機專業的本科畢業生具有判斷和選擇計算機工具與方法的能力；能有效地掌握并應用計算機工具、技術和方法，解決專業領域中的問題；能夠適應信息技術和信息社會的快速發展變化。而培養學生的這種能力，恰恰和計算思維的思想不謀而合。

計算思維概念的出現與發展為“大學計算機基礎”課程的改革提供了全新的思路和方向。以計算思維為核心的課程改革力求在教學內容和課堂設計等多個教學環節中滲透“計算思維”的思想和概念，深入剖析計算機科學的內涵。旨在培養利用計算機分析問題和解決問題的意識和能力。

2 基于計算思維的大學計算機基礎課程內容組織

目前，大學計算機基礎課程內容以應用為主，相互之間毫無關聯；開課對象通常是新生學生對計算機科學的認識毫無概念，并且學習內容繁雜而又相互獨立使得學生毫無興趣。教師在教學中重視技術和應用，計算機的學習對大學生來說變成了簡單的工具學習。基于計算思維的大學計算機基礎課程的教學內容將依然立足于應用需求，但這里的“應用”并非指傳統方式的應用軟件，而是指學生在將來的職業生涯中所必備的計算機素質與技能，包括科學計算、信息檢索、辦公自動化、模擬訓練、指揮和管理等。

完整的大學計算機基礎課程內容豐富，但是對于不同專業的學生并不是完全必要。因此針對專業特點有選擇的介紹知識模塊，這種方式將會把學生從繁雜的內容中解放出來，同時突出了學習重點。因此筆者建議課程內容建設基本思路為學生分類、內容分塊、分類與分塊相結合的方式。學生分類是將學生按其專業分成類，即普通理工類，文科、管理類以及體育、藝術類。內容分塊是將計算機基礎的教學內容分成若干模塊。如表1所示：

表1 《大學計算機基礎》課程設置

采用分類與分塊相結合的方式將不同專業的學生安排不同的教學內容模塊，教學中結合實例，重點介紹計算機在不同學科的應用和解決問題所涉及的方法和思想。達到既闡釋計算學科的普通思維，又給出面向特定學科專業的案例的教學效果，以提高學生對本專業計算機應用的認識和理解。

3 基于計算思維的大學計算機基礎課程教學方法

“大學計算機基礎”課程是計算機基礎教學的第一門課程，也是計算思維培養的關鍵。任務驅動、案例教學、課堂研討等教學方法，是典型的基于計算思維的教學方法，這些方法有助于培養和提高學生學習的自主性、主動性、創新性和協作性。這些教學方法的有機結合和恰當的運用，有助于奠定學生在教學活動中的主體地位，創建和諧、活躍的教學氛圍，提高教學效率，培養學生的計算思維能力。

3.1 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。例如，在學習辦公軟件powerpoint時，教師事先制作一份個人的求職簡歷，并制作PPT，向學生展示，引起學生的學習興趣；然后再逐步向學生講解這份個人簡歷是如何規劃，如何利用PowerPoint的功能實現的，最后要求學生做一份關于自己的個人簡歷。通過該項目的完成，可以培養學生“獲取信息、理解信息、運用工具、處理信息、表達信息以及創新信息”的全方位的信息處理的能力。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。

該驅動教學方式目標明確，每個任務的分析、構思和實現方式反復被使用，有助于學生培養積極主動思考，尋求解決問題的條件和工具,逐步培養面向各種問題和解決各種問題的思維能力，并將這個能力主動自然的延伸到專業問題的求解上,達到了計算思維能力培養的同時學科思維能力的同步培養。

3.2 案例教學教學法

案例教學是以行動為導向，由教師引導、組織學生對教學案例進行思考、分析和設計，促使學生對相關基礎理論、技術和基本原理理解。“大學計算機基礎”課程的很多內容都對計算思維提供了很好的詮釋和生動的案例。在傳授知識的過程中，引出思考點，將知識傳授轉變為基于知識的思維傳授，講授可見的、可以實現的思維，突顯計算思維能力的引導。比如，通過引入與學生日常生活密切相關的計算機技術，例如，通過條形碼、二維碼的應用，來講解信息技術的編碼知識。通過微信、云計算、比特幣等技術的講解，讓學生掌握計算機、網絡與其它相關信息技術的基礎知識和基本操作技能。

3.3 課堂研討法

課堂研討更多體現了教學活動中學生之間的互動，凸顯學生在思維教學中的中心地位，更好地讓學生在思維活動中學習，同時也學習思維本身。課堂研討活動開始于研討主題的設置，學生的分組和任務布置，由學生根據分組及任務在課后完成基本概念的理解、相關技術資料的收集與消化，課堂上以交流學習成果，探討與主體相關的重難點為主，之后形成結論，完成并提交研究報告。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。

4 結論

基于計算思維的“大學計算機基礎”課程教學改革，以培養學生的“計算思維”能力為目標，在教學全過程中，注重于展示和解釋“計算思維”的基本內涵和方法，力爭將計算思維的培養滲透到各個知識點和模塊的教學中，為學生將來利用計算機和計算思維解決實際問題奠定基礎。教學實踐表明，學生學習興趣和主動性得到較大提高，初步具備利用計算機分析問題和解決問題的意識和能力，具有基本的計算思維能力，能夠更好的對非計算機專業學生所表現出的創新能力進行培養，進而真正的為各個學科的計算機使用奠定堅實的應用基礎和創新基礎，讓計算機技術的應用能夠貫通到各個不同的領域之中。

［1］九校聯盟（C9）.計算機基礎教學發展戰略聯合聲明[J].中國大學教學，2010(9).

［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戰略研究報告及計算機基礎課程教學基本要求[M].北京:高等教育出版社,2010.

［3］周以真.計算思維[J].中國計算機學會通訊，2007，3(11)：83-85.

［4］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.

［5］王移芝，金一，周圍.基于“計算思維”能力培養的教學改革探索與實踐[J].中國大學教學，2014(3):49-53.