基于計算思維的大學計算機基礎課程改革與實踐

覃章榮 孟令娟

摘? 要： 針對目前在大學計算機基礎課程教學中存在的問題，結合我校的實際教學情況，提出以培養學生計算思維能力為導向，從教師教學理念轉變、課程內容重組與優化、教學模式和方法、課程網絡學習平臺構建等方面，對該課程進行改革與實踐，以此提高我校計算機基礎課程的教學質量，提升學生的綜合素質和培養其創新能力。

關鍵詞： 大學計算機基礎; 計算思維; 教學方法; 網絡學習

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）04-66-03

Abstract： Aiming at the existing problems in the teaching of computer fundamentals and the actual situations of our university， the reforms and practices on the course are carried out with computational thinking in the aspects of the change of teacher' teaching ideas， the reorganization and optimization of curriculum content， the teaching mode and method， and the construction of course network learning platform and so on. It is hopeful that the reform and practice can effectively improve the teaching quality， enhance students' comprehensive quality and cultivate their innovative ability.

Key words： computer fundamentals; computational thinking; teaching method; network learning

0 引言

大學計算機基礎是我國高校普遍開設的一門公共必修課，主要目的是培養大學生的信息素養與計算機應用能力。但是隨著社會的快速發展，計算機知識加速更新，計算機網絡與移動通信技術的突飛猛進等，該課程教學面臨著許多新的難題與挑戰[1-2]。自從2006年美國卡內基·梅隆大學周以真教授在美國計算機權威雜志ACM上明確提出計算思維的概念后，計算思維得到了計算機教育界的高度重視和廣泛支持，從而引起了一輪新的教學改革熱潮[3-4]。因此，如何將計算思維引入大學計算機基礎課程中進行有效改革，培養學生的計算思維能力，使其學會運用所學的計算知識去思考和解決實際問題，對提升學生的學習成績和課程教學質量，特別是提高學生的綜合素質和培養其創新能力具有重要的現實意義。

1 課程教學中存在的主要問題

分析我國高校當前大學計算機基礎課程的教育現狀，以及結合我校近年來該課程的實際教學情況，我們列出該課程的教學主要存在的幾方面的問題[5]。

1.1 課程教學強調實用主義，偏重計算機操作技能

長期以來，大學計算機基礎課程教學比較強調“實用主義”以及偏重于教授計算機操作技能，形成了“教計算機應用基礎就是教如何使用計算機軟件工具”等片面觀點，以至于計算機技術更新快，教師不得不疲于跟蹤和更新教學內容，而教學內容的更新往往又跟不上計算機技術的發展速度，從而導致學生學完這些教學內容后隨著計算機技術的更新，很快可能發現所學的內容又已經過時了，在今后的學習和工作中遇到新的問題，也不知如何使用所學的計算機知識去解決。

1.2 教學內容繁多，包羅萬象

大學計算機基礎課程教材內容包羅萬象，計算機文化基礎知識，操作系統，辦公軟件使用、數據庫、多媒體知識、計算機網絡與信息安全等等，基本上是計算機各領域知識的“濃縮版”。課程教學內容繁多，邏輯結構比較混亂，很多知識都是只介紹了一些基本概念和專業名詞解釋，往往只說了“是什么”而難以進一步解釋清楚“為什么”。要掌握如此繁多的知識對于非計算機專業的學生來說是一件非常困難的事情，況且并不是所有知識都需要所有專業的學生都要掌握，直接導致的后果就是學生進入大學后，對第一門計算機課程興趣不大，甚至產生恐懼與厭學心理，逃課率較高。

1.3 忽視學生專業特點，教學方法單一

我國高校一般都涉及到哲學、經濟學、教育學、文學、管理學、理學和工學等多個學科門類，由于各學科門類的差別比較大，再加上計算機信息技術早已廣泛滲透到各個學科領域，不同專業的學生對大學計算機基礎課程的教學內容存在不同層次的需求，如果對于所有不同專業的學生簡單地使用同一本教材和同一種教法，勢必導致部分學生所掌握的計算機知識和技能無法滿足其后續課程學習的需要，可能會直接影響其專業課程的學習效果。

2 計算思維與計算機基礎教學

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學周以真教授在美國計算機權威雜志ACM上提出了計算思維的概念，并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。計算思維是人類求解問題的一個途徑，是每個人應當掌握的一種基本技能[3]。計算思維的提出得到了國內外計算機教育界的高度重視和廣泛支持。2010年7月在西安交通大學舉辦了第一屆“九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會”，在發表的《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》中明確提出了要正確認識大學計算機基礎教學的重要地位，把培養學生的計算機思維能力作為計算機基礎教學的核心任務。2013年7月在東北農業大學舉辦的第二屆全國“計算思維與大學計算機課程教學改革研討會”上，發布了“計算思維教學改革白皮書（征求意見稿）”，進一步明確和堅定了大學計算機基礎課程以計算思維為核心的教學改革方向。

由此可見，在該課程中引入計算思維已經是大勢所趨。目前全國許多高校均已圍繞計算思維對該課程的教學改革進行了實踐和探索，并且取得了一些成果。我校作為一所普通地方性師范類綜合大學也將根據自身的實際情況，提出在大學計算機基礎課程中引入計算思維進行教學改革，在教學理念、教學內容、教材建設、教學方法和模式、網絡學習平臺建設等方面進行初步實踐與探索。

3 在計算思維導向下的課程改革與實踐

3.1 轉變教師教學理念

在傳統的大學計算機基礎課程教學中，由于受“狹義工具論”以及實用主義等思想的影響，許多教師在多年的教學當中已經形成了一些相對固定的教學模式和方法，許多課程知識教起來“輕車路熟”。而面對計算思維新概念，大家了解甚少，面臨許多困難，感到改革很吃力，甚至有人持懷疑態度，不太愿意主動進行改革。因此，在課程中引入計算思維，首先需要教師對計算思維有比較全面的認識和理解，要引導教師多關注計算思維教學方面的改革，舉行討論會或者公開課進行經驗交流，鼓勵教師外出參加有關培訓和研討等，使教師在教學理念上有所轉變，這些是確保課程教學改革取得成功的前提條件。

3.2 重組與優化課程教學內容

基于計算思維的計算機基礎課程教學內容重組，并不是要全部顛覆原有的課程內容，而是在原有內容的基礎上進行必要的增刪改，以及重新組織及優化。為了讓學生對計算思維概念有基本了解和體驗，在教學中增加了介紹計算思維基本概念的教學內容，增加了程序設計教學內容;為了精簡教學內容，刪除了網頁制作和Flash動畫制作等章節。將原課程理論教學內容，如計算機工作原理、處理機模型、信息編碼與存儲等這些可以明顯體現計算思維的教學案例補充細化，按照計算思維的思路與方法進行教學，不但要讓學生知道“是什么”，更要讓學生知道“為什么”，以此培養學生的計算思維意識。把原課程關于常用工具軟件使用等教學內容全部放到實驗教學中，用典型實例的形式將要求學生掌握的有關知識融合到實例中，通過讓學生多做實例實踐活動來提高和培養他們的實際動手能力以及使用計算思維思考和解決問題的能力。另外，根據教學內容的重新組織和調整情況，我們重新編寫了《大學計算機基礎》和《大學計算機實例操作教程》兩本教材。

3.3 根據專業特點分級教學

我校目前擁有多個不同的專業學科門類，不同專業對計算機基礎知識和計算思維能力的要求是不同的，如果對所有學生的教學采取同一本教材，同一種教法的傳統模式勢必會打擊學生的學習積極性和影響學習效果。因此，根據學校的實際情況和專業特點，將教學分為三個層次：第一個層次只要求了解基本計算機基礎知識和計算思維概念，重點要熟練掌握Word、Excel和PowerPoint辦公軟件的操作應用，通過操作實踐活動初步培養學生簡單的計算思維能力，其主要適用于體育和藝術等專業;第二層次要求掌握基本計算機基礎知識和計算思維的概念，熟練掌握Word、Excel、PowerPoint和Access等辦公軟件的操作應用，并要求設計和完成一定數量的綜合性作品，該層次適用于經濟管理等專業;第三層要求對計算機系統和原理等知識和計算思維要有深入的理解，除了要熟練掌握常見辦公軟件的操作應用與完成綜合作品外，還要求掌握程序設計及會使用編程解決一些實際問題，重點通過程序設計培養學生使用計算思維思考與解決問題的能力，第三層次適用于物理化學等理工科專業。此外，還應在具體的教學中，靈活綜合運用任務驅動型、案例型、主題研究型等教學方法，以有效調動學生學習積極性，提升學習效果。

3.4 構建課程網絡學習平臺

大學計算機課程學習僅靠教師在有限課堂上的教學是遠遠不夠的，還應考慮充分調動學生的主觀能動性，讓他們在課后進行有效的自主學習，從而提升學習效果。隨著計算機與網絡技術的飛速發展，建設課程網絡學習平臺供學生在線自主學習已成為一種新的學習模式。因此，我們設計與構建了該課程的網絡學習平臺，平臺主要由教務、教師以及學習管理三個系統構成，各系統的具體功能模塊如圖1所示。教務和教師管理系統是基于傳統B/S工作模式的網站，運行在PC機上，教務管理系統主要提供對整個平臺的維護管理和教學資源等;教師管理系統主要為教師提供作業任務的發布以及對學生課后利用平臺自學的監管和學習效果的量化評價等;學習管理系統有運行在PC機上的網站和運行在智能手機上的APP兩個版本，兩者功能基本相同，學生既可以選擇相對固定的PC機，也可以選擇使用手機隨時隨地靈活學習。

4 結束語

計算思維是每個人在現代社會中發揮職能必須掌握的一種基本技能，將其引入大學計算機基礎課程中以培養學生的計算思維能力是新一輪教學改革的熱點。我們針對該課程教學中存在的問題并結合我校的實際情況，提出以培養學生計算思維能力為導向，從教師教學理念轉變、課程內容重組與優化、教學模式和方法、課程網絡學習平臺構建等方面對課程進行了改革實踐與探討，初步實踐證明，通過教學改革提高了我校計算機基礎課程的教學質量，提升學生的綜合素質和培養其創新能力。

參考文獻（References）：

[1] 石云.“計算思維”帶給高師院校計算機教育的機遇與挑戰[J].中國校外教育，2012.7：167-168.

[2] 唐培和，徐奕奕，李威龍等.關于計算思維教學改革面臨的思考[J].工業和信息化教育，2013.6：82-86

[3] 陸漢權，何欽銘，徐鏡春.基于計算思維的“大學計算機基礎”課程教學內容設計[J].中國大學教學，2012.9：55-58

[4] 嵩天，李鳳霞，蔡強等.面向計算思維的大學計算機基礎課程教學內容改革[J].計算機教育，2014.3.

[5] 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，2012.15（7）：7-11