面向計算思維的《計算機應用基礎》課程建設的探究

余田

摘要：該文構建了面向計算思維能力培養的《計算機應用基礎》課程建設，對課程內容融合了計算思維概論、計算思維經典算法、“互聯網+專業”主題教育;對課程的教學模式進行了線上線下混合教學模式的改革，對教學評價提出了多維評價，旨在提高學生的計算機操作能力，能夠利用計算思維有效解決現實難題。

關鍵詞：《計算機應用基礎》;計算思維;“互聯網+”;課程建設

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）31-0134-03

Thoughts on the Construction of “Computer Application Foundation Course”for Computational Thinking

YU Tian

（Nanjing Institute of Industry Technology， Nanjing 210023， China）

Abstract： This paper constructs the course of "Computer Application Foundation" for the cultivation of computational thinking ability. It integrates the introduction of computational thinking， the classical algorithm of computational thinking， and the "Internet + professional" theme education. The online teaching and learning mode of the course is mixed online and offline. The reform of teaching mode has proposed a multi-dimensional evaluation of teaching evaluation， aiming at improving students' computer operation ability and using computational thinking to effectively solve practical problems.

Key words： “Computer application foundation”; computational thinking; "Internet +"; course construction

1 引言

大學計算機是面向高校開設的計算機基礎教育課程，是培養信息時代大學生綜合素質和創新能力不可或缺的重要環節。教育部高等教育司組織“大學計算機課程改革研討會”提出：合理定位大學計算機教學的內容，形成科學的知識體系、穩定的知識結構，使之成為重要的通識類課程之一，是大學計算機教學改革的重要方向;以計算思維為切入點是今后大學計算機課程深化改革、提高質量的核心任務。教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會于2015年最新編發了《大學計算機基礎課程教學基本要求》一書指出：計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為的一系列思維活動。以計算思維能力培養為核心的大學計算機基礎教學，能夠使各專業的學生廣泛接受計算思維方法的訓練，對普遍提升大學生的創新思維能力、具備復合交叉知識結構，進而提升中國未來在科技與教育領域的核心競爭具有重要的意義。

2 計算思維是什么

2.1 計算思維定義

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出，并定義的計算思維（Computational Thinking）。周教授認為：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。通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個人們知道問題怎樣解決的方法。它如同所有人都具備的“讀、寫、算”能力一樣，是必須具備的思維能力，是數學思維和工程思維的集合，是每個人面對問題時的思維路徑和有效工具。它是一種選擇最優的方式描述一個問題然后對問題建模并迅速處理問題的方法和途徑。計算模型和計算思維的工作步驟如圖1所示。

2.2 計算思維方法

當人們遇到難題時首先會問這個問題難處在哪？應該如何解決？已經具備了哪些條件？所處的環境是如何的？還需要做哪些工作？做了這些工作最壞的結果是什么？最好的結果是什么？也許人們還沒有意識到這一系列的思考過程其實就是計算思維的雛形。計算思維包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動，計算機科學根據堅實的理論基礎來準確地回答這些問題，表述問題的難度就是工具的基本能力，必須考慮的因素包括機器的指令系統、資源約束和操作環境。為了有效解決這個難題，人們可能還會自問：是不是只有這一種解決辦法，是否需要查找其他辦法，以及是否允許誤報（false positive）和漏報（false negative）。計算思維就是利用計算機科學中的多種理論方法建立計算模型，結合現有環境，創造有利條件完成最終目標。

3 基于計算思維的《計算機應用基礎》課程建設

3.1 課程建設目標

《計算機應用基礎》課程是面向全院的公共基礎必修課，著重講授計算機的基礎知識和基本操作技能。隨著“互聯網+”的發展，新理念的運用和新技術的誕生提高了學生對計算機認知和操作的要求，引導學生理解計算機基礎知識、掌握基本操作技能、解決計算機實際問題、鍛煉計算思維解決問題，將專業與互聯網相融合是《計算機應用基礎》課程教學的新目標。

3.2 課程教學內容建設

3.2.1 計算機思維概述

計算機組成及工作原理具有基礎性、應用性，可以為進一步學習、研究、推動計算思維落地，計算思維概述介紹計算思維的概念、特征、方法和應用，讓學生具備計算思維的認識，了解計算思維是通過計算機科學技術的方法解決問題，使用抽象分解、冗余糾錯、約簡仿真、遞歸并行等方法處理龐大復雜的任務或設計復雜的系統。

3.2.2 辦公技能綜合訓練

隨著計算機的普及，各行各業離不開計算機的基本操作，學生熟練掌握辦公軟件基本技能為將來就業打下堅實基礎。Windows操作系統部分除了熟練掌握Windows的基本操作，添加學生安裝操作系統環節，鍛煉實際操作能力;Word操作部分添加綜合案例，進行主題文檔的編輯，如制作求職簡歷、論文排版等，提升學生的編輯應用能力;Excel操作部分添加綜合案例，如成績匯總表、銷售表單等，提升學生實踐操作能力;PPT操作部分添加主題匯報展示，如城市介紹、論文答辯等，為學生今后工作匯報奠定基礎;最后添加常用軟件，比如幫助理清思路，梳理方法的思維導圖軟件，繪制流程圖、框圖的Visio軟件，以及編輯圖片，更換證件照背景的修圖軟件等。

3.2.3 計算思維養成

大學計算機教育一直傳授計算機理論和操作的知識體系，但是計算機運行方法，人工智能的思維方式并沒有在教學中體現。計算思維課程主要培養學生的思想、方法、意識、興趣和能力，學會像計算機科學家一樣思考，條理清晰、邏輯嚴謹解決實際問題。計算思維在計算機科學中最直接的體現就是算法的設計，課程介紹經典的算法案例，如表1所示，讓學生感悟算法魅力，并將計算思維方式應用到日常生活中。算法中分析問題、設計算法、實現算法，與日常處事種分析問題、設計方案，解決問題的思路相對應。

3.2.4 “計算機網絡與應用”章節建設

互聯網的普及已經深入到學生日常生活學習中，一部手機可以幫助學生完成支付、出行、學習等，衣食住行的便利無不歸功于計算機網絡，很多學校也已實現教學區和生活區的WIFI全覆蓋，追本溯源了解計算機網絡信息傳輸原理以及網絡設置是大學生必備的計算機網絡技能基礎。在此章節添加搭建網絡環境、路由器設置環節，是大學生走向職場需要具備的基本技能。

表2? ?“互聯網+專業”主題教育

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3.2.5 “互聯網+專業”專題建設

職業院校培養學生的驅動就是為了高質量就業，“互聯網+”是“互聯網+各個傳統行業”，但并不是簡單的兩者相加，而是利用信息通信技術以及互聯網平臺，讓互聯網與傳統行業進行深度融合，創造新的發展生態。在《計算機應用基礎》課程中為學生演示現代社會的互聯網新興應用技術，設置主題教學作為職業計算機導論很有必要。結合學院具體專業開展對應的主題課，如表2所示，為大學生展示講解計算機技術與專業互聯網的應用已是大學計算機基礎教育的必然方向。

3.3 課程教學模式建設

計算思維融合的《計算機應用基礎》課程教學采用建構主義的教學理念，充分發揮學生個體的主觀能動性，學習過程中以原有的經驗為基礎，用探究、討論等方法在頭腦中主動建構學習知識，通過與外界的相互作用來建構新的理解，培養學生使用計算機科學技術的理念分析問題、解決問題和創造性的思維能力。結合網絡發達的學習環境，實現線上線下的混合教學模式，線上整合優質微課資源，線下課堂為學生答疑解惑，拓展練習;采用任務驅動、案例教學、等多種教學方法穿插在不同的教學環節中;使用多種信息化手段，比如藍墨云班課、極域課堂管理軟件等高效完成教學目標，突破重難點，系統優化學習過程，實現現代化信息化教學模式。

3.4 課程教學評價建設

大數據時代計算思維融合的《計算機應用基礎》課程教學評價主體多元化、方式多樣化，通過形成性、終結性評價，合理使用定性和定量的綜合評價。評價指標不僅包括計算機理論知識、操作技能、還應包括學生的學習態度、應變能力和計算機思維意識等。課程評價運用科學的評價方式，使用考試系統當堂檢測學生掌握情況、網絡課程平臺記錄學生課前課后學習軌跡和提問記錄，結合學生的行為投入（出勤、課前準備、課堂表現）、認知投入（學習內容、學習方法）、情感投入（師生交流、學科態度）按照比例給予評價，同時教師通過學生學習反饋和學生評教改進教學，教學相長。

4 總結和展望

面向計算思維的《計算機應用基礎》課程建設是一次巨大的改革實踐，對課程教學內容、教學模式、教學評價多維度改革，以培養學生計算思維能力為目標，踐行學院“手腦并用，雙手萬能”的職業理念，提升學生計算機應用能力和解決問題的能力。面向計算思維的《計算機應用基礎》課程在2018-2019學年第一學期以計算機與軟件學院作為試點教學，教學過程嚴格按照教學標準執行教學計劃，科學考察學生學習效果，根據教學實際情況持續跟蹤、調整教學安排，總結教學經驗，培養大學生計算思維能力，解決實際難題！

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