基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)優(yōu)化研究

王玉

【摘要】隨著信息時(shí)代的不斷發(fā)展，在我國(guó)的高等教育學(xué)院當(dāng)中計(jì)算機(jī)教學(xué)課程也正在逐漸的運(yùn)用計(jì)算思維進(jìn)行教學(xué)，其主要目的就是為了優(yōu)化計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容以及改善教學(xué)方法。本文主要分析計(jì)算思維的具體含義和現(xiàn)實(shí)意義，在把計(jì)算思維運(yùn)用在教學(xué)當(dāng)中，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)；優(yōu)化研究

計(jì)算思維其最早出現(xiàn)在美國(guó)計(jì)算思維專(zhuān)題的討論當(dāng)中，而且在美國(guó)的計(jì)算思維專(zhuān)題當(dāng)中具有專(zhuān)業(yè)的名詞解釋?zhuān)核菍儆谀軌蚪鉀Q在課堂上所有問(wèn)題的工具，當(dāng)這一個(gè)名詞誕生的那一天起就已經(jīng)轟動(dòng)了全世界，甚至是在中國(guó)也有大量的教育工作者和科學(xué)工作者都針對(duì)這一理念進(jìn)行深入的研究，以此來(lái)適應(yīng)于我國(guó)的教育工作。

一、大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

在2010年的時(shí)候，教育部高等學(xué)校當(dāng)中的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)有明確的指出非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的本科畢業(yè)生在計(jì)算機(jī)知識(shí)和能力培養(yǎng)的時(shí)候需要針對(duì)“4個(gè)領(lǐng)域3個(gè)層次”進(jìn)行開(kāi)展教學(xué)，與此同時(shí)還需要進(jìn)行強(qiáng)調(diào)“1+X”的課程體系。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，當(dāng)前的計(jì)算機(jī)教學(xué)形式都是屬于知識(shí)型和技能型的教學(xué)方法，知識(shí)過(guò)多注重知識(shí)點(diǎn)的傳授以及計(jì)算機(jī)軟件的操作使用能力，例如，二進(jìn)制、Word和Excel等基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)操作，而非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的科目就是指文科學(xué)生在未來(lái)所需要進(jìn)行應(yīng)用的計(jì)算機(jī)科學(xué)研究和創(chuàng)新方式。但是現(xiàn)階段的教學(xué)模式只是讓學(xué)生進(jìn)行了解基本知識(shí)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)軟件的操作技能，不能夠把計(jì)算手段運(yùn)用在自己的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。

二、計(jì)算思維下計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的設(shè)定

（一）計(jì)算思維下大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)課程內(nèi)容制作

在大學(xué)的計(jì)算機(jī)教學(xué)課程當(dāng)中進(jìn)行開(kāi)展計(jì)算機(jī)教學(xué)方式其主要的教材內(nèi)容就是屬于閑散和繁瑣，但是目前隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)逐漸的應(yīng)用在每家每戶當(dāng)中，學(xué)生們對(duì)計(jì)算機(jī)的知識(shí)熟悉度也是正在逐漸的增高，然而學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的時(shí)候總是存在著厭學(xué)、煩躁的心理，那么這就對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。基于計(jì)算思維的理念之下進(jìn)行開(kāi)展計(jì)算機(jī)教學(xué)，根據(jù)計(jì)算思維為原則進(jìn)行開(kāi)展教學(xué)，主要的教學(xué)內(nèi)容就是二進(jìn)制，以及計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)置等。

（二）計(jì)算機(jī)教學(xué)方法的設(shè)定

1.重視概念含義

在思維含義內(nèi)容當(dāng)中最為主要的內(nèi)容就是概念，根據(jù)科學(xué)的名詞進(jìn)行概念，所以在計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中我們應(yīng)該適當(dāng)引入正確的概念，但是在大學(xué)的計(jì)算機(jī)課程當(dāng)中對(duì)于相關(guān)概念的含義只是一帶而過(guò)，并沒(méi)有深入的分析和探討，這使學(xué)生很難養(yǎng)成計(jì)算思維，而且還對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的效果有著嚴(yán)重的影響，只有不斷的擴(kuò)大深究概念教學(xué)方法，才能更好的促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)。

2.重視學(xué)生的實(shí)踐操作能力

養(yǎng)成思維的時(shí)候是需要人們進(jìn)行參加各種的社會(huì)活動(dòng)所積累出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，而學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)也是同樣的道理，教師若是想要學(xué)生完全的掌握和了解計(jì)算機(jī)知識(shí)，那么就需要教師能給學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐操作，以此來(lái)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，在教學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作的時(shí)候也需要建立在學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣上，不斷的提升學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)興趣。

三、基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)方法

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是計(jì)算機(jī)教學(xué)課程當(dāng)中最基礎(chǔ)的教學(xué)形式，同時(shí)也是培養(yǎng)計(jì)算思維的關(guān)鍵，計(jì)算思維的教學(xué)方式主要分為任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)以及課堂研討法等教學(xué)模式，它是屬于最基本的計(jì)算思維方式，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用計(jì)算思維方式能夠有效的提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性、主動(dòng)性以及創(chuàng)新性和協(xié)作性，能把學(xué)生在活動(dòng)教學(xué)當(dāng)中的主體位置體現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)而給學(xué)生創(chuàng)造出和諧、活躍、高興的學(xué)習(xí)氛圍，有效的提升教學(xué)效率。

（一）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)模式

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)模式就是指某一個(gè)實(shí)例為導(dǎo)學(xué)方法，在實(shí)例當(dāng)中的主要內(nèi)容進(jìn)行提出問(wèn)題，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的思考，讓學(xué)生能在學(xué)和做的過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。例如，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)辦公軟件powerpoint的時(shí)候，教師就可以先根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行制作關(guān)于自己的求職簡(jiǎn)歷，并以PPT的形式展現(xiàn)出來(lái)，以此來(lái)吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的時(shí)候，就可以給學(xué)生進(jìn)行講解在制作簡(jiǎn)歷的過(guò)程當(dāng)中自己的建立如何進(jìn)行規(guī)劃，怎么樣去運(yùn)用powerpoint的功能去創(chuàng)作，在課后的時(shí)候在讓學(xué)生每一個(gè)人進(jìn)行制作一份關(guān)于自己的求職建立。根據(jù)以上的教學(xué)形式就能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中了解到“獲取信息、理解信息、運(yùn)用信息、處理信息以及表達(dá)信息、創(chuàng)新信息”的全方面處理能力。運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)形式的主要優(yōu)點(diǎn)就是在于教學(xué)方式目標(biāo)的明確，每一個(gè)任務(wù)的分析、構(gòu)思以及實(shí)現(xiàn)等都能夠反復(fù)的進(jìn)行和使用，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思考能力，當(dāng)學(xué)生能把自己的思維能力逐漸延伸到外界的時(shí)候，就已經(jīng)正在不斷的培養(yǎng)計(jì)算思維能力了。

（二）案例教學(xué)模式

案例教學(xué)模式其主要教學(xué)目標(biāo)就是以行動(dòng)為導(dǎo)向，教師先進(jìn)行引導(dǎo)和組織學(xué)生針對(duì)教學(xué)當(dāng)中的實(shí)際例子進(jìn)行深入的思考和分析，讓學(xué)生對(duì)實(shí)際例子擁有相關(guān)的理論知識(shí)、技術(shù)技能和基本原理的理解。“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程當(dāng)中大部分的教學(xué)內(nèi)容都是根據(jù)計(jì)算思維進(jìn)行演變的案例，當(dāng)教學(xué)在對(duì)學(xué)生進(jìn)行傳授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候，需要給學(xué)生設(shè)計(jì)出一個(gè)可以進(jìn)行深入思考的點(diǎn)，在把所要傳授的知識(shí)運(yùn)用思維方式進(jìn)行傳授，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維能力的引導(dǎo)。例如，教師可以舉一些學(xué)生在日常生活當(dāng)中常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)例子，像是條形碼和二維碼的應(yīng)用，讓學(xué)生進(jìn)行解釋信息技術(shù)的編碼知識(shí)，或者也可以運(yùn)用微信、云計(jì)算等信息技術(shù)，讓學(xué)生完全的了解和掌握計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的基本操作能力。

（三）課堂研討法的教學(xué)模式

在大學(xué)的計(jì)算機(jī)教學(xué)當(dāng)中運(yùn)用課堂研討法的教學(xué)模式，其主要目的就是為了能夠促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)秦光，讓學(xué)生能夠在思維教學(xué)當(dāng)中展現(xiàn)出自己的主體位置，促進(jìn)學(xué)生在思維活動(dòng)中更好的進(jìn)行學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)。開(kāi)展課堂研討法教學(xué)活動(dòng)主要先針對(duì)研討的主題進(jìn)行設(shè)計(jì)，先把學(xué)生以班級(jí)為單位進(jìn)行劃分成為不同的小組，在根據(jù)每一個(gè)小組的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生能夠根據(jù)教師所設(shè)計(jì)的任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的基本概念、操作技術(shù)以及搜查相關(guān)資料等，并在課堂上相互交流和探討，最終把探討出來(lái)的結(jié)果總結(jié)成為研究報(bào)告并提交給教師。例如，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)等計(jì)算機(jī)內(nèi)容的時(shí)候，教師就可以先讓學(xué)生進(jìn)行了解自己身邊的多媒體、網(wǎng)絡(luò)等，在讓學(xué)生進(jìn)行描述自己所喜愛(ài)的多媒體、網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)課堂研討法的形式讓學(xué)生了解自己不熟悉的領(lǐng)域，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)用這種教學(xué)模式不僅能夠有效的發(fā)揮出學(xué)生的想象力，還能鍛煉學(xué)生的發(fā)散性計(jì)算思維，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步的發(fā)展。

（四）基于計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著教育時(shí)代的不斷整改，我國(guó)的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)課程當(dāng)中的主要教學(xué)目標(biāo)就是為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的同時(shí)，不僅需要學(xué)生能夠擁有使用計(jì)算機(jī)處理信息的能力和思維方式等，還需要學(xué)生擁有良好的信息素質(zhì)和計(jì)算思維能力，所以教師在給學(xué)生設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和步驟的時(shí)候應(yīng)該運(yùn)用探究式的設(shè)計(jì)方案，重視學(xué)生的計(jì)算思維，指引學(xué)生走向思維方法的層次，并以計(jì)算思維作為主要的核心教學(xué)內(nèi)容。先是從“計(jì)算機(jī)基本信息表示”章節(jié)當(dāng)中的“計(jì)算機(jī)碼制”這一教學(xué)內(nèi)容作為例子，其主要的教學(xué)設(shè)計(jì)根據(jù)以下步驟進(jìn)行：

（1）進(jìn)行提出問(wèn)題：如何才能夠在計(jì)算機(jī)當(dāng)中存儲(chǔ)出一個(gè)整數(shù)。

（2）進(jìn)行描述問(wèn)題：如何進(jìn)行解決符號(hào)（正負(fù)）在計(jì)算機(jī)當(dāng)中的表示情況。

（3）方法1：原碼則是表示為最高位的符號(hào)，其余位為整數(shù)的數(shù)字部分。

（4）方法1分析：以0的原碼和原碼的加法運(yùn)算引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)原碼的缺點(diǎn)。

（5）方法2：反碼，最高位表示符號(hào)，其余位為整數(shù)的數(shù)字部分取反。

（6）方法2分析：以帶進(jìn)位的反碼加法運(yùn)算引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)反碼的缺點(diǎn)。

（7）方法3：補(bǔ)碼，最高位表示符號(hào)，其余位為整數(shù)的數(shù)字部分取反再加1。

（8）方法3分析：編碼唯一，運(yùn)算簡(jiǎn)單。

（9）總結(jié)原、反、補(bǔ)碼編碼方式及優(yōu)缺點(diǎn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中最為重要的基本概念，同時(shí)還是計(jì)算機(jī)教育當(dāng)中需要深入研究的對(duì)象，在大學(xué)的計(jì)算機(jī)教學(xué)當(dāng)中運(yùn)用計(jì)算思維，能夠有效的吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力和意識(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)事業(yè)的發(fā)展方向。