計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用

郭瑾 王曉青 朱冬冬

摘 要：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算思維解決實(shí)際問題的能力具有重要作用。通過對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)能力測(cè)試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)出高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)存在的幾個(gè)誤區(qū)。針對(duì)相關(guān)誤區(qū)，提出計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式，以及在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，實(shí)行多主體、多元化評(píng)價(jià)體系，提高教師專業(yè)素養(yǎng)與學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等具體應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程;計(jì)算思維;混合學(xué)習(xí)模式

DOI：10. 11907/rjdk. 181923

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-7800（2019）001-0217-04

Abstract：University computer basic teaching plays an important role in cultivating students' abilities to use computer technology and computational thinking to solve practical problems. Through statistical analysis of the students' computer basic ability test scores， literature analysis and research on the status quo of computer basic teaching at home and abroad， it is found that there are several misunderstandings in the current computer basic teaching in colleges and universities. In response to the misunderstanding， five measures were proposed， namely reconstructing the course teaching content in the university computer basic course teaching， adopting the advanced educational technology theory to practice the “online course-classroom teaching-innovation practice” trinity mixed learning mode， implementing more The main body and diversified evaluation system improve teachers' professional quality and students' enthusiasm for learning.

0 引言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速[1]。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是我國(guó)大學(xué)公共基礎(chǔ)課程中重要的工程類課程[2]，是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算思維解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)課程。然而，目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育主要存在以下問題：①部分高校對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育重視程度不足;②由于不同地區(qū)教育發(fā)展的差異性，導(dǎo)致不同學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)也具有明顯差異[4];③部分高校教學(xué)方式落后，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高;④課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制以知識(shí)性考核評(píng)價(jià)方式為主，難以發(fā)揮對(duì)學(xué)生的激勵(lì)作用[5];⑤教師教學(xué)能力有待提高[3]。

為了解決以上問題，很多學(xué)者提出了針對(duì)性建議，例如楊文正等[6]提出以計(jì)算思維為導(dǎo)向的多元混合教學(xué)模式;張金玲[7]提出整合教學(xué)資源，利用翻轉(zhuǎn)課堂、合作探究等手段提高文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量;任麗芳等[8]提出采用分級(jí)教學(xué)模式，利用現(xiàn)代教育技術(shù)提高財(cái)經(jīng)類專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)質(zhì)量。但在相關(guān)舉措中，有的是從教學(xué)模式角度進(jìn)行闡述，有的是針對(duì)某一專業(yè)的闡述，而缺乏普遍概括性結(jié)論。因此，本文提出計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式，并對(duì)其應(yīng)用策略進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 研究意義

本研究的主要意義為：

（1）提升大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前用于培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算機(jī)理論素養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面存在明顯不足[9]，如何解決這些問題對(duì)于提升計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量，以及培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力具有重要意義[10]。

（2）延伸大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育內(nèi)涵。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是我國(guó)高校普遍開設(shè)的一門課程，其內(nèi)涵可以充分延伸，教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)受限于狹義工具論，而應(yīng)探索計(jì)算思維培養(yǎng)模式[11]，使計(jì)算思維成為學(xué)生除閱讀、寫作、算術(shù)（3R）能力外的另一必備能力。如今計(jì)算思維培養(yǎng)在教學(xué)實(shí)踐中還處于探索階段，尤其在以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主的高校中，如何根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況建設(shè)行之有效的計(jì)算思維培養(yǎng)體系尚有很長(zhǎng)的路要走。

（3）探索教育科技在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的實(shí)踐。在互聯(lián)網(wǎng)+大背景下，互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)合必然會(huì)涉及教育領(lǐng)域[12]。隨著MOOC平臺(tái)、云圖書館、B-Learning等新型教育技術(shù)的誕生[13]，將其與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程相結(jié)合進(jìn)行課程實(shí)踐探索具有重要意義。

（4）為其它課程教學(xué)改革研究提供參考。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育具有工程類教育性質(zhì)，對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段的研究具有樣本充分、數(shù)據(jù)翔實(shí)、檢驗(yàn)環(huán)境完備等特點(diǎn)，對(duì)其它專業(yè)課程的教學(xué)改革研究具有一定參考價(jià)值。

2 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的主要問題

2.1 課程認(rèn)識(shí)誤區(qū)

由于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程多年來側(cè)重于理論和操作技能講解，人們很容易將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育與計(jì)算機(jī)基本操作劃等號(hào)，認(rèn)為大學(xué)生在中學(xué)階段，甚至在日常計(jì)算機(jī)的應(yīng)用中已掌握相關(guān)知識(shí)，無需再次學(xué)習(xí)，從而壓縮甚至取消該課程。事實(shí)上早在2010年，九校聯(lián)盟（C9）已明確表示，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的主要工作是提高學(xué)生的“計(jì)算思維”能力[14]。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的作用在于使學(xué)生熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及計(jì)算思維解決各自學(xué)科與專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)問題，而不僅局限于對(duì)計(jì)算工具的簡(jiǎn)單運(yùn)用。

2.2 不同地區(qū)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育存在差異

隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深化，中小學(xué)階段的計(jì)算機(jī)教育得以迅速推廣，但由于不同地區(qū)教育發(fā)展?fàn)顩r不同，造成不同地區(qū)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)存在明顯差異。

從對(duì)近三年遼寧師范大學(xué)主校區(qū)大一新生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)能力測(cè)試成績(jī)來看，雖然呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，但總體成績(jī)并不理想，如圖1所示。該事實(shí)說明，迫于學(xué)業(yè)壓力，即使在基礎(chǔ)設(shè)施較好的地區(qū)，中小學(xué)信息課程也可能存在受重視程度不夠等諸多問題，造成學(xué)生整體計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力不強(qiáng)。因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育仍有其必要性，但應(yīng)對(duì)教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。

2.3 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低

在教學(xué)內(nèi)容上，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論有較高概括性[15]，導(dǎo)致新生理解較為困難。再加上教學(xué)方法上依然使用傳統(tǒng)講授模式，實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏創(chuàng)新性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。

2.4 課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制形成制約

考核機(jī)制既可以檢查課堂教學(xué)效果，也可以起到激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。但傳統(tǒng)以教師為主、純粹知識(shí)性考核的評(píng)價(jià)方式，無法充分發(fā)揮對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的激勵(lì)作用。因此，綜合運(yùn)用多元化的考核方式可起到更好效果。

2.5 教師教學(xué)能力有待提高

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育面向幾乎所有高校學(xué)生，不僅需要滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，還需要解決學(xué)時(shí)不足與教學(xué)內(nèi)容繁多的矛盾，因此需要教師與時(shí)俱進(jìn)，積極學(xué)習(xí)相關(guān)教學(xué)理論，研究探索各種教育技術(shù)與技巧。在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下，MOOC、移動(dòng)學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等各種先進(jìn)的教育技術(shù)為教師改進(jìn)教學(xué)方法提供了機(jī)遇，也提出了挑戰(zhàn)，如何將其與自身教學(xué)相結(jié)合是每個(gè)教師應(yīng)積極思考的問題。

3 計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式

3.1 計(jì)算思維

2006年，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真[16]提出“計(jì)算思維”（Computational Thinking）的概念，計(jì)算思維并非只有科學(xué)家才能具備，而是每人都應(yīng)具備的基本技能[17]。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教授中著重于對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)，目前已得到國(guó)內(nèi)外高校的普遍認(rèn)同。斯坦福大學(xué)在未來十年計(jì)算機(jī)課程開設(shè)計(jì)劃中，強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維培養(yǎng)應(yīng)貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過程;卡耐基·梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院提出需在各專業(yè)入門課程中進(jìn)行計(jì)算思維原理介紹。因此，計(jì)算思維能力培養(yǎng)應(yīng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要工作[18-19]。

3.2 混合教學(xué)模式

2012年，三大課程提供商edX、Coursera、Udacity的出現(xiàn)[20]，為學(xué)生提供了多樣化的學(xué)習(xí)方式。中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)提供了可幾乎涵蓋所有專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)課程。混合式學(xué)習(xí)（Blended Learning）的實(shí)質(zhì)是將網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)課堂教育相結(jié)合，不僅可發(fā)揮教師對(duì)教學(xué)過程的導(dǎo)向作用，也充分尊重了學(xué)生的主體性，促進(jìn)了教學(xué)手段的有效實(shí)施。

4 計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式應(yīng)用策略

4.1 重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)計(jì)算思維能力培養(yǎng)

高校傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育通常以技能性知識(shí)、原理與結(jié)論講授為主，而缺乏引導(dǎo)和啟發(fā)，容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性下降，且運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)處理實(shí)際問題的能力較弱，主要原因在于缺乏對(duì)學(xué)生思維能力與實(shí)際問題解決能力的培養(yǎng)。

在“計(jì)算思維”概念被提出后，受到了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究人員的重點(diǎn)關(guān)注，但目前有關(guān)計(jì)算思維的研究大多還停留在理論層面，在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用較少。要在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)過程中加強(qiáng)計(jì)算思維能力培養(yǎng)，還需進(jìn)行大量研究工作[21]。融合計(jì)算思維的部分課程設(shè)計(jì)如表1所示。

4.2 在課程中實(shí)踐“在線課程—課堂教學(xué)—?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐”三位一體混合學(xué)習(xí)模式

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中，由于課程理論部分比較抽象、難懂，加上講授方式呆板、枯燥，難以激發(fā)學(xué)生興趣。針對(duì)該問題，不僅需要探索新的教學(xué)方式，還要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。

隨著國(guó)外著名大學(xué)開放式網(wǎng)絡(luò)課程的逐漸完善，國(guó)內(nèi)MOOC也異軍突起，但在完全脫離課堂進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者處于封閉狀態(tài)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性有著很高要求，因而導(dǎo)致輟學(xué)率居高不下，而混合學(xué)習(xí)模式可充分尊重學(xué)生的主體地位。具體過程如下：

（1）依托MOOC等在線課程，搭建開放網(wǎng)絡(luò)資源庫。教師和學(xué)生共同收集優(yōu)秀的課程視頻資料，作為課前學(xué)習(xí)任務(wù)和課后復(fù)習(xí)材料，以充實(shí)課堂教學(xué)內(nèi)容，彌補(bǔ)教學(xué)資源短缺的問題。

（2）發(fā)揮教師在課堂上的引導(dǎo)作用。混合式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)的重要性，發(fā)揮教師對(duì)教學(xué)過程的引導(dǎo)作用，促進(jìn)教師與學(xué)生之間的充分交流。

（3）在實(shí)踐教學(xué)中鼓勵(lì)創(chuàng)新。計(jì)算機(jī)基本技能的培養(yǎng)依賴于實(shí)踐，但傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題能力方面收效甚微。在混合式教學(xué)中，既要培養(yǎng)基本技能，也需要提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，可采用課程任務(wù)、技能競(jìng)賽等手段激發(fā)學(xué)生深入探究的意愿。

4.3 依托互聯(lián)網(wǎng)+與先進(jìn)教育技術(shù)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

（1）情境教學(xué)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育只有與學(xué)生專業(yè)及日常生活相結(jié)合，才能讓學(xué)生學(xué)以致用。情境感知學(xué)習(xí)即根據(jù)生活場(chǎng)景、專業(yè)交叉背景設(shè)定學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生在對(duì)實(shí)際問題的探究中不斷提升能力。

（2）移動(dòng)學(xué)習(xí)。建立基于云存儲(chǔ)的云圖書館，搭建基于Web的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并采用基于移動(dòng)設(shè)備的教學(xué)軟件，使學(xué)生可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4.4 實(shí)行多主體、多元化評(píng)價(jià)體系

多元化考核即將學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定分成多個(gè)部分，既有基礎(chǔ)知識(shí)考核，也有課程實(shí)踐考核，并突出實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性;多主體考核即考核主體不僅包括教師，也包括學(xué)生，尤其在實(shí)踐環(huán)節(jié)，每個(gè)學(xué)生既是作品完成者，也是他人作品的評(píng)定者，以充分提高學(xué)生的課程參與感與學(xué)習(xí)積極性。

為此，研究并建立過程化考核體系網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提供多主體、多元化的考核環(huán)境，收集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)體學(xué)習(xí)效果分析。例如對(duì)于課堂上師生互動(dòng)過程中產(chǎn)生的信息，如學(xué)生課堂問題回答準(zhǔn)確度、討論參與頻度等，該部分?jǐn)?shù)據(jù)由于具有瞬時(shí)性且難以捕捉，很容易被忽略。然而，對(duì)學(xué)生在課堂反饋中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析具有重要價(jià)值，既可幫助教師根據(jù)反饋結(jié)果決定教學(xué)方向，亦可實(shí)時(shí)掌握學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)模式，以便為其提供更具有針對(duì)性的幫助。因此，本文研發(fā)了一個(gè)可對(duì)課堂教學(xué)中產(chǎn)生的瞬時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析的移動(dòng)軟件平臺(tái)。

4.5 提高教師專業(yè)素養(yǎng)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)任課教師大多沒有學(xué)習(xí)過專業(yè)教育理論，所以很多教師采用的教學(xué)方法存在一定弊端，個(gè)別教師對(duì)新的教育技術(shù)和理念甚至存在一定排斥心理，這將很大程度上影響課堂教學(xué)質(zhì)量。因此，在教學(xué)改革中將采用精品示范課、教育技術(shù)學(xué)習(xí)、集體備課、參與有影響力的教學(xué)改革會(huì)議等方式不斷提高教師專業(yè)素養(yǎng)。

5 結(jié)語

針對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中部分高校對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育重視程度不夠、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低、教師專業(yè)素養(yǎng)有待提高等問題，提出計(jì)算思維導(dǎo)向的混合教學(xué)模式，并介紹其具體應(yīng)用策略。然而，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中仍存在課程學(xué)時(shí)不足、項(xiàng)目研究中缺乏技術(shù)支持等問題，將在今后的教學(xué)實(shí)踐過程中不斷進(jìn)行完善。

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（責(zé)任編輯：黃 健）