基于計算思維的計算機基礎課程教學實施過程研究與實踐

曹建英　門瑞

摘 要：貫穿計算思維導向，培養學生計算思維能力，是大學計算機課程教學的改革的途徑之一。文章提供了一種可復制的課堂教學過程，該過程綜合體現了探究式、任務驅動式及網絡自主學習的教學模式的優點，能夠極大地提高學生自主學習的積極性，將計算思維貫穿于教學過程中。以探索問題來引導和增加學生的學習興趣，進行任務分析、探索討論，最后再歸納出結果，從而得到清晰的思路、方法和系統的知識，在完成教學任務的過程中，培養分析問題、解決問題以及用計算機處理信息的能力。

關鍵詞：計算思維；教學模式；MOOC

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，以及人類行為理解的涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動[1]。當計算思維真正融入人類活動的整體時，它作為一個解決問題的有效工具，人人都應掌握，處處都會被使用[2]。當然，它也應當有效地融入我們每一堂課之中[3]。大學計算機基礎課程是大學生進校之后學習的第一門計算機類課程，為了培養學生計算思維，在其教學中，必須真正地從學科價值、思維方式的角度去規劃設計課程，從而達到即使不是程序設計課程也同樣能讓學生養成學科的思維方式，培養計算思維的目的[4]。

把網絡教學手段融入計算機基礎教學體系中來，形成一個計算思維思想指導下的模式化的教學形式，一方面達到思維培養的目的，另一方面，可以提高教學效率。其中，實施MOOC教學方式，優點更為突出，MOOC大規模涌現，人人都可以很方便地獲取各類課程資源，為了更好地培養學生的計算思維能力，作為大學計算機基礎這門課程的教師，應當將教學的重點放在為學生尋找更好的MOOC資源，布置任務，引導學生積極主動的學習，檢查學習效果，及時督促不按時學習的學生等方面，而如何組織課堂教學，有沒有固定的模式可以借鑒，是相關教師最為關心的問題[5]。文章以大學計算機基礎中程序設計這節課為例，對課堂教學的過程展開詳細的描述，供相關教師借鑒。

1 教學過程研究

課堂教學過程可組織為“7步循環大課堂”模式。“7步循環大課堂”就是每節課均以前一節課后10 min的預習為起點，與本節課的學習相對接，形成一個“環狀大課堂鏈”。教學過程主要包括：教學準備、線上學習、督查、串講精講點撥、提問解答、成果展示、分組討論、評價反饋7大環節。

1.1 教學準備

在教學準備階段，本著先學后教的理念，進行學習問題設計、學習方法點撥，預留給學生質疑問題的空間。在每節課最后的10 min，教師要讓學生做好下節課程內容的預習工作（每節的起點就是上一節課的后10 min）。

1.1.1 學生分組

以自愿組合、發揮個人特長為原則，組成互動學習小組，全班30人，每5人一組。

學習小組命名，確定1名小組長，小組成員進行分工合作。建議分工：全體成員共同負責探討問題的實現；一個負責匯報；一個負責制作PPT；一個負責整理測試題中存在問題，匯總在自主觀看視頻中遇到的疑難問題，準備好在上課時解決；一個負責互評；一個負責自評。

1.1.2 安排學生課下學習的任務

（1）觀看在線視頻，認真做好筆記。

（2）完成在線測試題。

（3）布置實驗項目。

（4）布置課前預習思考題。

1.2 教師串講精講點撥

這一環節主要是教師針對學生進行點撥，剖析、分析解決問題的思維方法和思維過程，重點是易混點、易漏點之處的講解和答疑，同時也應規范學生的一些概念、方法、習慣與步驟，指導學生學會系統梳理，總結歸納，形成完善的認知結構和認知能力，注重學生學習能力與思維習慣的培養。

1.3 問題解答

對于線上測試題錯誤率高的題目的進行講解。

教師課前對在線測試題作答情況進行統計分析，對出錯誤率較高的題目進行篩選，在課堂上展示，并隨機選擇同學進行回答，教師作最后的分析補充。現場互相提問討論并作答。

1.4 秀成果

秀成果階段是各小組同學根據本組對課前所布置的實驗項目的完成情況，選出完成較好的作品進行展示交流，共享學習成果，并進行知識的遷移運用與提升的過程。每個小組以選派代表的方式，將成果進行展示講解，交流小組成員解決問題的思維過程和解題方法。交流展示的同學要聲音洪亮，口齒清晰，PPT設計要合理規范，圖文清楚，符號準確，盡可能精煉表達。

1.5 分組討論

（1）根據前一階段的成果，提出自己的意見。

（2）列舉現實生活中和本節課知識點相關的例子。

1.6 評價反饋

在課堂教學過程中，評價反饋是提高教學效益的一個重要手段和途徑，教師本著“適時評價，及時反饋；真實反饋，準確矯正”的基本要求進行自評、互評與教師評價相結合的多元評價方式對學習效果進行全方位評價。

評價理念強調評價內容的全面性和綜合性，強調對學生活動和掌握知識程度的關注，著重考察學生的信息素養，加強對計算思維能力的培養，在評價過程中教師不僅要重視學生的書面成績，更要加大對學生各種新型思維能力和實踐動手能力培養的重視力度，提倡教師在授課過程中注意觀察學生的實際操作過程，并能及時有效地給予指導，能夠綜合分析學生的作品，指導他們將理論知識運用到解決遇到的實際問題當中去，進而考察他們的計算思維能力和動手能力。

2 結語

“7步循環大課堂”教學模式，有效解決了“課上線下”和“課下線上”的矛盾。在我校連續兩年的實施過程中，其顯著特點是學生的課下線上學習任務具體明確，課上線下討論展示開放自主。開放自主展示激發起每個學生心底成功的愿望，成為學生堅持自主學習的長效動力來源。學生代表的講解與質疑、小組的討論與答疑成為課堂的主要形式，從學生精彩的展示與有質量的質疑中，教師充分感受到了學生的思維的深度與效度、課堂的優質與高效。在學生展示環節，既有小組代表的精彩發言，又有其他成員的補充與質疑，充分體現了學生之間的小組合作，充分實現了學習過程與結果的共享。學生在課堂上帶著預習過程中的收獲與感悟、困惑與思考來到課堂進行展示，尋求交流與合作，印證思維過程與解題方法的正確與否，讓教師看到了課堂上的知識生成與學生的情感升華，感受到了思維的碰撞與良好學習習慣的日漸形成。在這樣一種課堂模式下，實施“設計、抽象、實現” 三位一體[6]的計算思維能力培養，更具體、更易于實現，該教學模式具有可復制性的特點。

[參考文獻]

[1]WING J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）：33-35.

[2]陳國良，董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學，2011（1）：7-11，32.

[3]佚名.全國“計算思維與計算機導論”專題學術研討會記要[C].桂林：全國“計算機思維與計算機導論”專題學術研討會，2008.

[4]牟琴.基于計算思維的計算機基礎課程教學與學習的模式研究與實踐[D].成都：四川師范大學，2012.

[5]龔沛曾，楊志強.大學計算機基礎教學中的計算思維培養[J].中國大學教學，2012（4）：106-110.

[6]劉貴松，陳文宇，王曉斌，等.計算機學科本科生計算思維能力培養模式的探索與實踐[J].中國大學教學，2013（10）：25-28.