“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)理念的變革：思維創(chuàng)新

摘? 要：在分析了國內(nèi)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程改革形勢、授課對象的知識技能現(xiàn)狀、現(xiàn)有教師能力及教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生知識訴求差距的基礎(chǔ)上，本文從課程內(nèi)容調(diào)整、師資能力提升、教學(xué)手段革新、教學(xué)切入點(diǎn)選擇等多個(gè)角度，探索了“如何進(jìn)行計(jì)算思維教學(xué)改革，在什么范圍和程度上進(jìn)行教學(xué)改革”等操作層面的落地問題。并自2013年秋季學(xué)期具體實(shí)施，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，分析不足，為“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的深化改革奠定了基礎(chǔ)。本文強(qiáng)調(diào)“以計(jì)算思維為切入點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革”不僅僅要更新教學(xué)內(nèi)容，更需要變革任課教師的思維模式，只有不斷拓展教師的知識、技能、視野、能力，教學(xué)工作才能真正做到以學(xué)生為本。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;管理模式創(chuàng)新;課程交叉;教學(xué)切入點(diǎn)

一、“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)主流趨勢

提高大學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力，是國家創(chuàng)新戰(zhàn)略對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)提出的重大要求。以此為契機(jī)，2010年，西安交通大學(xué)等9所高校推出《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》^[1，2]，其核心議題是呼喚教育的轉(zhuǎn)型。2011年，陳國良院士撰文《計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育》，指出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中“狹義工具論”的危害，闡述了計(jì)算思維和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要性^[3]。

2012年，教育部啟動了“以計(jì)算思維為切入點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目”^[4]，專為一門課程的改革而設(shè)置了研究課題，足見“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程存在的問題亟待解決。2013年5月，教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會在深圳發(fā)布了《計(jì)算思維教學(xué)改革宣言》，主旨有“必要性：為什么要推進(jìn)以計(jì)算思維為切入點(diǎn)的教學(xué)改革;緊迫性：為什么要強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維培養(yǎng)是當(dāng)前教學(xué)改革的重點(diǎn);系統(tǒng)性：如何進(jìn)行計(jì)算思維教學(xué)改革;操作性：在什么范圍和程度上進(jìn)行教學(xué)改革。”

石家莊鐵道大學(xué)于2013年5月在廣泛調(diào)研、研討后，統(tǒng)一思想，果斷對現(xiàn)有“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程實(shí)施全方位變革。并以所承擔(dān)的“河北省二級學(xué)院綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目”為契機(jī)，確定了以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向，以提升學(xué)生思維創(chuàng)新能力、強(qiáng)化教師業(yè)務(wù)素質(zhì)和教學(xué)理念為改革目標(biāo)，從系統(tǒng)層面和操作層面，就課程實(shí)施辦法、教師結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等具體細(xì)節(jié)，進(jìn)行大膽的探索與嘗試。

二、“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的調(diào)查分析

1.授課對象的知識技能

目前，“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”授課對象是1995年前后出生的一代，他們生活在信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，絕大多數(shù)學(xué)生都有智能電子產(chǎn)品（如手機(jī)、IPad等），上網(wǎng)成為他們生活不可缺少的組成部分。

2013年秋季，在承擔(dān)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)改革課程的授課期間，通過問卷調(diào)查方法，收集了“90后”的學(xué)生對這門課程的一些看法。從問卷中選擇兩個(gè)代表性問題：“你會使用哪些軟件，喜歡哪類游戲”，“談?wù)凲Q、微博、微信對自己生活和學(xué)習(xí)的影響”。關(guān)于“你會使用哪些軟件，喜歡哪類游戲”問題，學(xué)生的回答引起了承擔(dān)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課教師們的反思與自省;針對第二個(gè)問題“談?wù)凲Q、微博、微信對自己生活和學(xué)習(xí)的影響”，學(xué)生們的回復(fù)令我們很多老師不得不思考“自己與信息時(shí)代同步的能力是否有待加強(qiáng)”。

上述調(diào)查結(jié)果，反映了我校40%～60%學(xué)生的計(jì)算機(jī)技能情況。任課教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到：首先，授課對象（“90后”學(xué)生）的計(jì)算機(jī)技能已經(jīng)發(fā)生本質(zhì)的飛躍。他們基本掌握了傳統(tǒng)的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程體系所涉及的相關(guān)概念，對計(jì)算機(jī)新技術(shù)的了解高于現(xiàn)有傳統(tǒng)課程中的知識訓(xùn)練點(diǎn)。其次，智能手機(jī)的普及，使得學(xué)生們在信息獲取、應(yīng)用等方面的能力迅速提升。通過自學(xué)，他們能夠駕馭服務(wù)于個(gè)人學(xué)習(xí)和生活的各種社交、游戲、娛樂類工具軟件。最后，有一部分學(xué)生已經(jīng)初步掌握代碼編寫、平面設(shè)計(jì)、動畫制作、影音編輯等技巧。學(xué)生們的這些能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.課程內(nèi)容及教師能力與學(xué)生需要的差距

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是按照教指委提出的“1+X”課程方案，在學(xué)生入學(xué)第一學(xué)期開設(shè)的通識課。近幾年，省內(nèi)很多高校的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)工作都存在以下問題。

（1）課堂教學(xué)內(nèi)容缺乏對計(jì)算機(jī)知識闡述的系統(tǒng)性和連通性，忽視了對學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決領(lǐng)域問題的思維方法與能力的培養(yǎng)。

（2）實(shí)驗(yàn)上機(jī)內(nèi)容過分地強(qiáng)調(diào)常用文檔軟件的操作技能訓(xùn)練，與學(xué)生在中學(xué)所學(xué)知識大面積重合，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（3）課程考核內(nèi)容與河北省計(jì)算機(jī)等級考試綁定，學(xué)校把等級考試通過率作為任課教師的業(yè)績考核方式。這種以證代考模式，使得課程教學(xué)內(nèi)容長期被認(rèn)證考試束縛，無法及時(shí)吸取計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)和新理念。

（4）現(xiàn)有“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”任課教師，由于長期從事基礎(chǔ)課、通識課的教學(xué)工作，絕大多數(shù)教師既不承擔(dān)計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程，也不承擔(dān)科研課題，導(dǎo)致他們對計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展缺乏跟蹤。在知識、技能、教學(xué)模式、思維理念方面與“90后”學(xué)生的知識訴求逐步脫節(jié)，從而嚴(yán)重影響到學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

三、突出計(jì)算思維與創(chuàng)新能力的課程“變革”endprint

1.課程內(nèi)容的調(diào)整

以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)，弱化對計(jì)算機(jī)操作技能的訓(xùn)練，突出對計(jì)算科學(xué)的全方位展示，讓學(xué)生對計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的知識和用途有相對完整的認(rèn)識和了解，以便他們在今后自己專業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用。本文以2013年開始設(shè)立的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——計(jì)算思維導(dǎo)論”為例，介紹課程內(nèi)容調(diào)整情況。

（1）壓縮學(xué)時(shí)。原有“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程總計(jì)48學(xué)時(shí)，其中理論占24學(xué)時(shí)、上機(jī)占24學(xué)時(shí)。課程內(nèi)容調(diào)整后，總學(xué)時(shí)為32，其中理論仍保持24學(xué)時(shí)，上機(jī)壓縮為8學(xué)時(shí)。

（2）課程內(nèi)容。調(diào)整后的課程內(nèi)容由“計(jì)算思維基礎(chǔ)知識、計(jì)算理論與計(jì)算模型、算法基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)語言、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)、計(jì)算文化與計(jì)算機(jī)職業(yè)道德”七部分組成。課程考核用學(xué)生平時(shí)成績加上大作業(yè)成績方法。

（3）教材選擇。在24學(xué)時(shí)之內(nèi)，如何講清楚上述課程內(nèi)容，需要教師根據(jù)學(xué)生能力，對教材二次分解和開發(fā)。不能面面俱到，而是要善于總結(jié)，能夠駕馭教材的核心內(nèi)容，能夠根據(jù)授課對象的基礎(chǔ)，對教材再次解釋與展開，同時(shí)應(yīng)該具有自己的執(zhí)教特色。2013年市場上以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教材主要有：陳國良主編的《計(jì)算思維導(dǎo)論》^[5]，戰(zhàn)德臣主編的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——計(jì)算思維導(dǎo)論》^[6]。通過認(rèn)真比較，最后選擇陳國良院士的《計(jì)算思維導(dǎo)論》為課本。

2.師資能力的提升

從教學(xué)工作的源頭——師資水平著手，加強(qiáng)師資建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)，提升教師自身能力與教學(xué)理念。以課程管理和教學(xué)運(yùn)行方式的不斷改革、優(yōu)化，保障和推動思維創(chuàng)新。只有教師的知識學(xué)精學(xué)透，對“計(jì)算思維”的理解到位，才能處理好非計(jì)算機(jī)專業(yè)的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程“培養(yǎng)什么人、如何培養(yǎng)人”這一根本問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，采用了下述做法：

（1）管理模式創(chuàng)新。為了加強(qiáng)基礎(chǔ)課教師與專業(yè)課教師的融合、交流，對現(xiàn)有師資與課程條塊化分割管理模式實(shí)施改革創(chuàng)新。調(diào)整教學(xué)系室結(jié)構(gòu)，倡導(dǎo)從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教師進(jìn)入專業(yè)系室，逐步融入專業(yè)教學(xué)，拓展自身知識結(jié)構(gòu)、教育理念、思維方式、業(yè)務(wù)水平。通過管理模式的變革與創(chuàng)新，為教師創(chuàng)造換角色、換視角、換位思考的機(jī)會，使他們能夠在課程調(diào)整之后，駕馭教材、分解知識點(diǎn)的能力得到提升。逐步運(yùn)用“計(jì)算思維”方式考慮課程內(nèi)容的傳授與講解，使“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課”的改革真正讓學(xué)生受益。

（2）各類課程交叉。鼓勵長期擔(dān)任專業(yè)課的教師，特別是專業(yè)系室主任主講“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”通識課。這些具有廣闊的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識背景的專業(yè)教師，根據(jù)自身對計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的研究，對“計(jì)算思維”的解讀更接地氣。他們的授課得到非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的高度好評，使更多的學(xué)生受益，也提升了我校“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的整體教學(xué)水平，增加了師資的“實(shí)用效益”。編入專業(yè)系室的基礎(chǔ)課程任課教師，在承擔(dān)一到兩門專業(yè)課程的同時(shí)，參與專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等工作，拓展他們專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，從而以專業(yè)反哺基礎(chǔ)教學(xué)。

（3）定期教學(xué)研討。做好每個(gè)教學(xué)階段的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，注重資深教師、標(biāo)兵、名師們治學(xué)思想和育人理念的傳承與弘揚(yáng)，教學(xué)研討活動全年不斷線。

上述做法，不但提升了所有教師授課能力，而且增進(jìn)了教師們彼此的理解，使他們逐漸成長為多面手。同時(shí)，消除了各專業(yè)之間，以及專業(yè)課與基礎(chǔ)課之間的門戶之見。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)，教師的專業(yè)知識體系更加豐富，承擔(dān)基礎(chǔ)課程時(shí)游刃有余，而最大的受益者是學(xué)生。

3.教學(xué)手段的革新

相對于黑板、粉筆、講義這些傳統(tǒng)的教學(xué)工具，像IPad、智能手機(jī)等我們身邊常用的信息化工具，是否也能引入到我們的教學(xué)中呢？答案是肯定的。生活的信息化水平提升了，教學(xué)手段是否也跟著豐富些，很大程度取決于教師是否有變革的意識。

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”曾是最早使用多媒體授課技術(shù)的課程之一。在突出“計(jì)算思維”與模式創(chuàng)新的教學(xué)改革中，我們鼓勵采用“云資源+移動教學(xué)終端”技術(shù)架構(gòu)教學(xué)。通過實(shí)驗(yàn)云平臺與移動教學(xué)終端配合，任課教師隨時(shí)隨地可與學(xué)生進(jìn)行交流互動，可以將各種形式的材料上傳到云平臺實(shí)現(xiàn)共享。授課不再受制于教室、辦公室、計(jì)算機(jī)的位置，拓展了“教與學(xué)”和師生互動的空間與時(shí)間。

4.教學(xué)切入點(diǎn)的選擇

在以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)注重學(xué)生思維方式的訓(xùn)練。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容將計(jì)算思維融入學(xué)生的生活，選擇他們在現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問題，作為描述和求解對象，作為“計(jì)算思維”教學(xué)為切入點(diǎn)，作為學(xué)生的思維方式條理化、解決問題方法科學(xué)化的訓(xùn)練實(shí)例。這有助于讓學(xué)生充分理解計(jì)算科學(xué)的應(yīng)用價(jià)值。

授課對象所學(xué)專業(yè)不同，其前期基礎(chǔ)及對知識的理解能力各不相同，教師在授課過程中需注意教學(xué)技巧。以2013年秋季我承擔(dān)的土木專業(yè)、外語專業(yè)學(xué)生混合班為例，給學(xué)生布置的作業(yè)不能拘泥于教學(xué)內(nèi)容，特別是數(shù)學(xué)運(yùn)算。用我們身邊熟悉的案例，要求學(xué)生寫出其處理算法的流程。其優(yōu)勢在于：選擇學(xué)生身邊熟悉的事物，便于他們把司空見慣的事情，用“計(jì)算思維”的方法梳理出脈絡(luò)，明晰自己的解題思路，消除他們對計(jì)算機(jī)理論的距離感、陌生感和畏懼感。

我給出2013年秋季學(xué)期“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)過程中的兩則案例，都取材于日常生活中，學(xué)生以此為內(nèi)容撰寫的作業(yè)，體現(xiàn)了他們對計(jì)算思維的理解，供讀者分享。

作業(yè)一，鐵大品嘗美食流程圖，如下圖所示。

鐵大品嘗美食流程圖

作業(yè)二，應(yīng)用窮舉法求解旅游過程中所需時(shí)間最少問題。旅游出發(fā)地：河北石家莊;目的地：湖南岳陽;路經(jīng)城市：哈爾濱、北京、成都、西安（4個(gè)目標(biāo)城市，每個(gè)城市停留1天）;乘車方式：火車（乘車時(shí)間按照所能選擇的最快抵達(dá)目的城市的乘車時(shí)間計(jì)算）。

根據(jù)實(shí)際情況可知共有四種不同的旅游路程：① 石家莊-哈爾濱-西安-成都-北京-岳陽;② 石家莊-成都-西安-哈爾濱-北京-岳陽;③ 石家莊-哈爾濱-北京-成都-西安-岳陽;④ 石家莊-成都-北京-哈爾濱-西安-岳陽。

應(yīng)用窮舉法求解，即將四種情況分別列出后，計(jì)算各種情況所需時(shí)間，從而根據(jù)調(diào)查得到四種情況所需時(shí)間：路線①用時(shí)8.19天，路線②用時(shí)7.66天，路線③用時(shí)7.08天，路線④用時(shí)8.17天。于是得出結(jié)論，旅游路線③用時(shí)最短。

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[責(zé)任編輯：余大品]endprint