基于計算思維的大學計算機基礎理實一體化教學

(蘇州大學，江蘇蘇州，215000)

前言

所謂的理實一體化就是將理論和實踐結合到一體，在實踐的過程中檢驗理論的原理，使學生處于學中練，練中學的狀態。該方法突出與強調技術牽引、思維培養與素質教育。理實一體化既可以滿足學生的既能學習要求，同時還可以幫助學生達成實踐技能的養成。為了了解計算思維與大學計算機教學之間的關系，本文將以國內大學計算機教學現狀為依據展開教學問題分析，通過案例實踐的方式檢驗該理論是否可行與有效。

1 大學計算機教育現狀

計算機課程包括多媒體、數據庫、網絡、基本技能、基本知識的學習。有著學時少、內容多、實踐性強、理論性豐富的特征[1]。傳統教學模式下，教師一般會先講述知識的原理，隨后帶領學生上機操作，沒有將操作與理論整合到一起，在學生實際能力參差不齊的影響下，學生很難徹底消化理論知識。

此外因大學計算機教學對象為大學非計算機專業學生，其中很多知識點在計算機專業中其實是單獨的課程。許多學生因計算機課程學時少，所以并不能徹底通透與理會學習問題，無法清楚地掌握與判斷理論知識、復雜知識問題。

所以新時期背景下的大學計算機教學有必要注重實踐，在實踐中不斷強化學生的綜合能力。

2 計算思維的教育價值

2.1 計算思維概念

所謂的計算思維即利用計算機概念求解問題、設計系統與理解人類行為[2]。是一種概念化思考方式，實現了工程思維與數學思維的融合與互補，是思想的體現而非人造物性質。計算思維是自動化、抽象的，能夠在遞歸、轉化、簡化的過程中，降低問題復雜程度。自動化即運用計算機能力解決問題，計算機憑借著強大的運算能力，可以有效提高計算效率。所以計算思維也被認為是人機共存、問題求解、形式規整的思維。

2.2 是計算機教學的核心

教育部為計算機教學設立了四個目標，主要應對的是計算機應用能力、計算機認知能力[3]。這二者所反映的是計算思維的核心要素，即問題求解與計算環境。

計算機教學知識體系共包括四部分要素：應用系統的開發和信息處理系統、數據分析、程序設計以及計算機平臺和系統。其中計算機系統是計算思維的核心，而程序設計則用作解決語言問題。信息處理與數據分析是問題求解目標。系統開發則是問題處理、系統處理的解決方法。從中不難看出計算思維除了包括計算機能力外，同時還包括計算機核心知識。該課的教學除了要注重學生計算機方面內容的學習，同時還要擔負起計算思維學習任務，使學生學會像計算機專家、科學家一樣考慮問題。

3 理實一體化教學分析

將計算思維培養作為大學計算機教學最終目的，是強化學生思維能力的有效方法之一。

而理實一體教學正是將理論與實踐相統一的教學方法。能夠解決過去存在的教學環節過于集中、理實脫節等問題。理實一體化教育強調的是發揮學生主觀能動性以及教師主導性作用，將技能培養與素質培養為目標，在設定好的教學目標、教學任務指導下，邊做、邊學、邊教，完成實踐學習環節。這對提高教學質量，教學有效性而言有很大的意義。在此過程中技能訓練與理論指導需要同步進行，將能力培養、技能訓練、知識傳授統一于一體，在相互印證、緊密結合的過程中，完成教學信息的傳遞。做到實中有理、理中有實，培養學生的專業技能與動手能力，這可以大大激發學生的計算機學習興趣。

4 教學案例

因目前國內絕大多數的高校都存在課程復雜、學時較少的問題。所以開展理實一體化教學的前提便是保持教學時間、空間的一致性，最佳地點為計算機機房。

首先教師需要向學生介紹計算機的上下層結構，包括各個部件的功能與名稱。隨后向學生介紹計算機工作賴以為生的兩項能力為數據存儲、程序執行。計算機正是在執行一道道程序指令的過程中，體現自動化、智能化的。指令包括操作數與操作碼兩部分。指令執行有三個階段分別是取、分析、執行。學生在此階段應當通透的掌握計算機的指令概念，了解計算機的工作原理，時間控制在15分鐘左右。

其次開展虛擬仿真教學。因計算機知識點抽象，工作原理有著較強的理論性特征。因此大部分學生在學習計算機原理時都會遇到較大的學習問題，為激發學生的學習熱情，教師不妨借助于BIT-VRLab軟件進行程序仿真，通過虛擬仿真程序，使學生直觀的了解計算機的工作原理。該實驗利用了人機交互技術，在模擬的過程中幫助學生掌握指令執行狀態、CPU工作機制。

最后是實驗報告撰寫，這是學生積累學習經驗最重要的環節，學生需要仔細歸納之前學習的過程，反思計算機工作原理，尋求計算機問題處理本質。

結語：大學計算機教學應重點突出內容、理論、實驗、原理，采取虛擬仿真實驗方式實現計算機實驗教學與理論教學的統一，探索大學計算機課程體系與知識結構的聯系。為了提高教學有效性，發揮計算思維價值，理實一體化教學的應用有很大的意義。理實一體化教學可以將理論知識應用于實踐教學，使學生在探索的過程中抓住理論知識的寓意。此外理實一體化教學還能夠充分調動學生計算機學習主動性，在實踐的過程中培養學生的思維能力與表達能力。