基于計算思維與翻轉課堂的計算機應用基礎教學改革

鄧波+付衛平

摘 要： 針對計算機應用基礎課程教學現狀，運用計算思維，通過任課老師制作教學視頻等教學資源，使學生成為學習主體，并及時進行教學評價，快速了解學生的學習情況，打造翻轉課堂。

關鍵詞： 計算思維 翻轉課堂 計算機應用基礎 微視頻

一、計算機應用基礎課程教學現狀

1.教學內容多，知識龐雜。現在計算機基礎課程內容主要包括：計算機基礎知識、操作系統、OFFICE辦公軟件的應用、網絡基礎知識等，課程內容龐雜，而課時又普遍較少，教師無法深入講解，學生學的深度不夠。

2.生產實踐與教學內容脫節。教學內容滯后，比如操作系統內容是Windows7時，大家已大范圍在用Windows8等更高版本，這讓學生所學理論與生活實際應用有出入，影響學生的積極性。

3.不同區域學生差異大。由于學生來自全國不同的地方，接收到的計算機知識差異大，傳統的課堂教學模式是集中式的，采用固定的時間和地點，學生學習是被動型的，教師傳授知識，學生被動地接受知識，所授的信息完全一樣，進度相同，從而忽視了學生的個性、基礎及學習能力的差異，不利于個性化教學。

二、計算思維、翻轉課堂的概念及特征

計算思維就是運用計算機科學的基礎概念去解決問題、設計系統和理解人類行為等涵蓋計算機科學的一系列思維活動[1]。該概念是由美國卡內基·梅隆大學的周以真教授提出的。他認為計算思維的本質是抽象和自動化。抽象是把一個看起來復雜的問題通過簡約、嵌入、轉化和仿真等方法轉換成多個簡單的小問題的求解過程；自動化是充分利用計算機來加快海量數據的處理能力，從而彌補人類速度慢的不足。隨著現代科學的發展，計算思維已成為大家都會用到的工具，它是一種科學思維，并能與邏輯思維及實證思維共同組成人類的三大思維，用來認識和改造世界。計算思維具備如下主要特征：

1.明確性。計算思維的目標明確就是為了解決實際問題。它就是將實際生活中的問題以抽象化和程序化的形式表現出來，包括發現問題、分析問題、確定問題、求解問題。在教學過程中，要注意培養學生依據已有的知識體系，利用計算思維的方式描述和解決問題。

2.可行性。計算思維方法是計算思維的核心。計算思維的方法很多，各種算法及各類問題的求解方法都是計算思維方法。一個完整的算法必須符合相應的語法規則及要求，必須保證每一步的操作都是正確可行的。

3.重構性。計算思維強調用啟發式思維解答問題，通過計算海量數據，在時間和空間、處理能力和存儲容量之間進行權衡，通過算法過程的構造及實施解決給定的問題。

翻轉課堂就是在當前信息化教學環境中，教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前應完成對教學視頻等資源的觀看和學習，教師和學生在課堂上共同完成作業答疑、互動交流和協作探究等一系列活動的新型的教學模式[2]。在翻轉課堂教學中，課前、課上和課后，所有學生都能夠依據自身的實際情況，設定不同的學習步調，真正實現了分層次學習，解決了非計算機專業學生計算機應用基礎水平的差異的問題。學生在學習中遇到困難時，能得到教師有針對性地指導，教師也可以根據不同專業學生布置不同的任務，真正實現個性化學習，因材施教，培優補差。翻轉課堂的優點如下：

1.由于學生的學習節奏和時間由學生自行安排，學生可以反復觀看重點難點視頻或跳過自己已知曉的內容，這樣避免了學習節奏和時間被教師左右的現象，有利于培養學生主觀能動性，是一種真正意義上的多層次學習活動。同時，對學生的弱勢科目學習有所幫助。

2.翻轉課堂學習是在寬松環境下進行的，而且有實驗視頻和情境素材的配合，使預習內容由呆板、單調的枯燥文字變成了有聲有色的視頻，這樣更好地激發了學生的學習興趣。

3.網絡資源可以供學生隨時查閱、復習、共享，有利于學生靈活利用學習資源。可以反復再現實驗視頻，更好地幫助學生掌握好課本的基礎知識，真正實現教育資源共享，充分發揮集體智慧。

4.翻轉課堂的教學方式極大地豐富了教學內容，增加了教學信息量，學有余力的學生可以獲得更多課外延伸的學習資源，這對拓寬學生的視野、培養學生的各方面綜合素質起到顯著的作用。

三、采用計算思維、翻轉課堂教學方法探討教學改革

計算機應用基礎的很多內容都對計算思維提供了生動的案例和很好的詮釋。教師在教學內容的組織上應按照教學大綱首先歸納出知識單元，然后梳理出知識單元中所涉及的計算思維，這樣就要求教師改變傳統的教學方法。在傳授知識的同時引出思考，將知識的傳授轉變成基于知識的思維的傳授，講授可以實現的思維，凸顯計算思維能力的引導。

學習目標是教學內容設計和實施的落腳點和出發點，對課堂教學的順利運行具有導向作用，而教學大綱則是教學內容設計的依據所在。因此，在計算機應用基礎教學設計過程當中，教師要首先引導學生對問題進行抽象和分析，掌握所涉及的計算原理，然后通過抽象與自動化，讓學生形成問題求解思路，重點是要設計好教師與學生的互動環節，要給學生提問題的機會，然后要善于引導廣大學生積極有效地思考和討論，給學生足夠的時間，鼓勵學生回答問題，探索問題求解的方法。這就要求教師必須事先精心設計好每堂課的教學內容，重點要放在培養學生的思維能力上。如在講計算機系統組成時，可介紹圖靈機模型設計思想；在講操作系統時，介紹進程控制等引出的思維，并注意引導學生在學習中進行知識的總結和歸納。

利用翻轉課堂實現教學，首先要針對計算機應用基礎課堂教學的特點，第一，學校應具有基本而良好的硬件和軟件資源環境，可以有效保證翻轉課堂的開展。第二，授課對象均為不同專業的大一學生，學習積極性高，具備有一定的知識獲取能力和自主學習的能力；第三，班級人數一般有50人左右，因而可以將學生進行分組教學，如每5人作為一組，授課教師要盡可能地兼顧各個小組協作、交流的學習過程，對學生要有個性化的指導。具體的教學環節設計包含以下三個方面的內容：

1.課前：一方面，授課教師需要多方面準備好課程教學資源，從參考書籍、往年課件、電子教案、微視頻及相關的學習網站等盡可能多地搜集素材，采用較為專業的視頻錄制與后期制作軟件，制作出翻轉課堂的微視頻，制作完后，要將該視頻及其他相關文檔上傳到網絡課堂中，方便廣大學生隨時下載。同時，教師要將課前的學習任務、目標布置給學生，安排學生們在靈活的時間內進行自學，及時統計好學生在學習過程中反映出的問題，了解學生們的學習進度和其他教學反饋情況。另一方面，學生在了解教師布置的學習任務后，可以根據自身的實際情況選擇學習資源，自由地掌握學習時間觀看教學視頻，精力富余的學生還可以瀏覽相關的網絡公開課及其他擴展的資源。學生要不斷總結自己學到的知識并發現自己在學習中出現的問題，將問題及時反饋給每個組的組長，組長然后將問題匯總后統一反饋給教師，教師再將問題進行分類，提供解題方案。

2.課中：課堂上教師作為課程的指導者，要引導學生進行分組討論、鞏固性練習和復習，通過合作探究、鞏固練習、個性化指導、總結點評等教學過程，在實施過程中注重交流，在協作探究的過程中促進知識的消化吸收。

3.課后：教師要及時進行客觀評價，并作為平時成績進行登記，作為對學生所學成績的反饋，對學生有很好的鞭策作用。

總之，采用計算思維與翻轉課堂相結合的模式，通過實踐教學，教學優勢比較明顯，凸顯了學生的學習主觀能動性培養，課程教學的關鍵在于教師的具體授課方式、方法及學生主動學習的態度，但在師生之間的直接交互性上還是受到了一定的限制，教師不可能在課堂上及時地解決課程教學中學生存在的所有問題，因而翻轉課堂更強調要提高學生自主學習的能力。

參考文獻：

[1]王文禮.MOOC的發展及其對高等教育的影響[J].教學研究，2013（2）：53-57.

[2]康葉欽.在線教育的“后MOOC時代”：SPOC解析[J].清華大學教育研究，2014（1）：85-93.