文科計算機教學的計算思維能力培養“落地”問題

宋秀芹，趙志敏，曹金風（德州學院 信息管理學院，山東 德州 253023）

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文科計算機教學的計算思維能力培養“落地”問題

宋秀芹，趙志敏，曹金風
（德州學院 信息管理學院，山東 德州 253023）

摘 要：根據計算機基礎教學現狀，從高等學校文科類專業大學計算機教學要求、文科生思維特點、計算思維與文科計算機基礎教學的關系等方面，分析文科類學生學情，探討如何通過“教學設計、學生主體地位、計算機大賽、考核方式、教材建設”等方式促使計算思維能力培養在文科計算機教學中落地。

關鍵詞：計算思維；文科；教學設計；計算機大賽；考核方式

1　背　景

我國高校計算機基礎教學的發展經歷了3次重要改革。第一次發生在1997年[1]，確立了非計算機專業計算機基礎教學的3層次課程體系，計算機基礎教學由全面普及向技能培養發展；第二次始于2004年，提出了計算機基礎教學的“4個領域和3個層次”總體框架，形成了“1+X”課程改革方案，計算機基礎教學由技能培養轉向能力培養；第三次始于2010年，提出了“以計算思維為核心的大學計算機基礎課程教學改革”的聯合聲明，培養目標由能力培養上升到計算思維培養。

2015年7月，在大連舉辦的第四屆“計算思維與大學計算機課程教學改革研討會”上，浙江大學何欽銘教授對由教育部高等學校大學計算機課程指導委員會編制的《大學計算機基礎課程教學基本要求》（征求意見稿）進行了解讀，明確了以計算思維為核心的改革方向，初步提煉了計算機基礎教學知識模塊的計算思維核心概念。

2　高等學校文科類專業計算機教育現狀

2.1高等學校文科類專業大學計算機教學要求

由教育部高等教育司組織制訂、教育部高等學校文科計算機基礎教學指導委員會編寫的高等學校文科類專業計算機教學指導性文獻《高等學校文科類專業大學計算機教學要求（第6版——2011年版）》把大學文科涉及的8個學科門類分為文史哲法教、經管、藝術三大系列，并提供了大學文科三大系列計算機大公共課程和小公共課程的教學目標、教學內容及實施建議。大公共課程主要涉及計算機基礎性和通用性的知識、技能和應用，是信息化社會中本科生的應知應會；小公共課程主要與專業融合，培養學生利用計算機解決本專業領域實際問題的能力[2-3]。

2.2文科生思維特點分析

在高中階段，文科生的數理知識儲備較少，其學習方法以記憶性方法為主，容易從事實、現象中產生感性認識，不擅長抽象思維，邏輯推理能力及關聯思維能力較弱。

文科的課程以記憶為主[4]，各個章節之間耦合度較低，但計算機類課程的各個章節之間銜接緊密，如果沒學好前面的章節會導致聽不懂后面的內容。例如，在Visual FoxPro程序設計中，先講述常量、變量、函數、運算符及表達式等基礎知識，學生感覺很枯燥，但這些知識都是編程的基石。

2.3計算思維與文科計算機基礎教學

筆者于2015年8月20日通過中國知網進行了關于計算思維的檢索，其檢索結果如表1所示。由此可知，計算思維的研究目前主要集中在理工科領域。

表1　“中國知網”文獻檢索結果　篇

在“互聯網+”時代，文科學生在畢業后的實際工作中需要有計算機科學相關的知識儲備。比如，法學專業的學生將來作為律師接手IT相關案例時[5]，就必須掌握計算機相關知識；社會學專業的學生研究社會和人類心理時，必須懂得社會計算。讓學生掌握計算思維的方法，通過專業學習鍛煉自己發現問題和解決問題的能力，是計算機基礎教學的核心任務。

3　計算思維教育在文科計算機教學中的實施

培養文科大學生信息素質的計算機教學[6]，其受眾面寬、影響面廣。當今社會需要大量的高素質復合型人才，每個專業都需借助計算思維培養學生發現問題和解決問題的能力。課題主要從以下幾個方面探討了培養計算思維能力的“落地”問題。

3.1以“文科專業特點”為落點，精心設計教學

對文科生來說，計算思維這一概念不能采用直接灌輸[7]的方法，必須找到適合文科專業特點的教學方式。華東師范大學王榮良教授在其所著的《計算思維教育》一書中，提出可采用探究式教學模式、任務驅動教學模式及實驗教學模式等進行計算思維教學。在大學計算機基礎課程中，關于算法、算法的評價標準、并行等概念，文科生難以理解。筆者結合探究式教學模式和實驗教學模式，借用“國王求婚”這一案例，取得了較好的教學效果。

故事背景是：美麗的公主不但漂亮而且很有才華，年輕的國王愛上了這位公主，決定向公主求婚。公主讓其在一天內算出49770428644836899這個17位數的一個真因子，國王從2開始試算，整整算了一天，也不得其解。公主又給了國王一天的時間，這次國王沒有急于求解，而是先召見了大臣。有位大臣提議：公主給出的數不超過17位，較小的因子一定不超過9位，將全國的百姓編號，讓大家記住自己的編號，等公主給出數目后，將這個數通報全國，讓每個老百姓用自己的編號去除這個數，誰能盡快報上來，賞金300兩。國王通過發動全國民眾，再度求婚，終于取得成功。

這個故事中，國王為了求婚成功，執行了一系列解決問題的方法和步驟，這就是算法的概念。其中求真因子的第二種方法蘊含了并行思想，綜合兩種算法，給出了評價算法的兩個基本標準：時間標準和空間標準。接著，筆者提出如果國王生活在信息技術發達的今天，借助計算機的高速運算能力，他的第一次求婚還會失敗嗎？

3.2以“學生的主體地位”為落點，引導學生如何“學”

在大數據時代，你將來從事的任何工作都無法回避計算機，而文科學生在接受計算機知識時往往以文科思維進行思考。授課教師一定要結合其專業特點，深度挖掘學生的學習動力。每個文科類專業都有其自身的特點，只要任課教師深度挖掘，就能找出專業課與計算機的關系，激發學生的學習興趣。

3.3以參與“計算機設計大賽”為契機，強化計算思維能力培養

伴隨著學科的交叉與滲透，計算機知識與技能在文科教學中扮演著越來越重要的角色。為了推動高校文科類計算機課程建設，提高其運用信息技術解決實際問題的能力，展現文科計算機教學成果[8]，從2008年至今，中國大學生計算機設計大賽已成功舉辦8屆。參賽內容也由早期的四大類擴展到目前的軟件應用與開發類、微課（課件制作）類、數字媒體設計類普通組、數字媒體設計類專業組、中華優秀傳統文化微電影競賽、中華民族文化元素競賽、動漫游戲創意設計競賽、軟件服務外包類競賽、計算機音樂創作類等九大類組[9-10]。

每一類作品都來源于現實生活，學生需對具體應用進行抽象和建模，這正是計算思維中系統設計和問題求解的體現。作為課堂教學的補充，計算機設計大賽等綜合實踐活動對計算思維的培養起到了推波助瀾作用。

學生在競賽中分工合作、取長補短，極大地激發了學習計算機知識和技能的興趣，提高了運用信息技術解決實際問題的綜合實踐能力，在參賽活動中逐步培養了計算思維能力。教師通過指導學生參賽，具備了更寬的知識面和過硬的實踐能力，知識結構得到了調整和更新。教師和學生共同受益，實現“雙贏”。

3.4改革考核方式，構建以實踐創新能力為核心的“多維認證”考核模式

為進一步提高大學生的計算機應用水平和實踐創新能力，考核應打破傳統的“一張試卷定分數”模式。以學校計算機技術基礎教學為例，其考核方式采用以實踐創新能力為核心的“多維認證”方式，如圖1所示。

圖1　多維認證考核方式

（1）學生的課程設計在綜合成績中應占一定比重，設定為30%；

（2）學生通過參加科創大賽，獲得學分，并在期末總評成績中根據獎項的等級獲得不同分數；

（3）對開設Visual FoxPro程序設計的專業學生，若開課前已拿到全國計算機等級考試二級證書，可免修該課程，并根據考試分數折合成期末成績；若學生正常參加課程學習，其總評成績=平時成績（30%）+卷面成績（70%）。

3.5以“優秀教材”為抓手，促進計算思維在文科計算機教學中的落地

教材是教師和學生進行教學活動的憑借材料[11]，在教學活動中起著至關重要的作用。目前，市場上關于計算思維的優秀教材當推哈爾濱工業大學戰德臣教授主編的《大學計算機：計算思維導論》、山東大學郝興偉教授主編的《大學計算機：計算思維的視角》和陳國良院士主編的《計算思維導論》。但這幾本教材的教學內容更適合理工科學生。針對這種情況，亟需高校、出版社、文科教指委聯合推出一批高質量的、符合時代需要的、適合文科計算機教學的優質教材，促進計算思維在文科計算機教學中落地。

4　結　語

計算思維雖然在計算機科學中提出，但計算思維的概念、技術和方法已逐漸成為人們解決問題、處理事務、協同工作以及故障排除等方面的一套強有力工具。計算思維在文科計算機教學中的推廣和落地，需要重新規劃和編寫合適的教材，需要一支熱愛教學的高素質教師隊伍，需要各高校職能部門的助推，更需要與專業應用高度融合，并深度挖掘能夠詮釋計算思維的典型案例。這不是一朝一夕的事，需要從事計算機基礎教學的教師不斷探索。

參考文獻：

[1] 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.

[2] 教育部高等學校文科計算機基礎教學指導委員會. 高等學校文科類專業大學計算機基礎教學（第6版——2011年版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2011.

[3] 教指分委秘書處[EB/OL]. [2015-5-25].http://www.wkjsj.org/Article_Show.asp?ArticleID=285.

[4] 劉琴. 文科大學計算機基礎教育現狀分析[J].計算機時代, 2015(7): 75-77.

[5] 張潔, 陶燁, 金瑩. 計算思維訓練在文科計算機應用課程中的實踐[J]. 工業和信息化教育, 2014(6): 39-43.

[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] 張莉, 黃達明, 金瑩. 文科大學計算機基礎教學的計算思維培養探索: 以計算機在文科專業中的應用為落點[J].工業和信息化教育, 2014(6): 1-4.

[8] 中國大學（文科）計算機設計大賽組委會.中國大學生（文科）計算機設計大賽2009年參賽指南[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2008.

[9] 中國大學生計算機設計大賽組委會. 2014年中國大學生計算機設計大賽參賽指南[EB/OL]. [2015-05-25].http://www.jsjds.org/ Article_Show.asp?ArticleID=261．

[10] 中國大學生計算機設計大賽組委會. 2015年（第8屆）中國大學生計算機設計大賽賽事公告[EB/OL]. [2015-05-25].http:// www.jsjds.org/Article_Show.asp?ArticleID=325.

[11] 宋秀芹, 寧玉富, 曹金鳳. 全國文科計算機大賽對文科計算機基礎教學改革的啟示[J]. 計算機教育, 2010(8): 84-86.

（編輯：孫怡銘）

第一作者簡介：宋秀芹，女，德州學院公共計算機教學部主任、副教授，研究方向為計算機基礎教育及網絡信息安全，dzxy_sxq@163.com。

基金項目：百度與教育部文科計算機教指分委合作教學改革項目（2014-A312）。

中圖分類號：G642

文章編號：1672-5913(2016)04-0124-03