以計算思維能力培養為導向的大學計算機基礎課程教學

馬曾　賈瑞鳳　趙時

摘要：以計算思維為導向的大學計算機基礎課程旨在培養學員的思維模式，使學員具備應用計算思維、計算工具解決問題的能力。因此需要明確課程理念、梳理課程內容、設計教學模式。

關鍵詞：大學計算機基礎;計算思維;教學

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）14-0107-02

1 背景

隨著科學技術地進步和計算機技術的深入發展，在以大數據為主的背景下，以培養學生計算機應用能力為目標的教學要求，已經遠遠不能滿足現在的社會需求。取而代之的是培養學生的思維模式，讓學生具備解決問題的能力和創新能力。由計算機應用能力培養轉變到思維方式培養，這給高校計算機教學提出了一個更高的目標和要求。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廣度的一系列思維活動。思維教育是一種思維模式的培養和訓練，采用傳統的教學內容和方式顯然是行不通的，要在傳授知識的基礎上，更加注重能力的培養和思維的訓練，培養學生嚴謹的科學態度和思維習慣。因此，為更好地步入計算機基礎課程教學的快車道，為人才培養奠定堅實的基礎，有必要深入探討一下以計算思維能力培養為導向的大學計算機基礎課程的教學理念、課程內容設置、教學方法、考核評價方法和實驗室建設等方面的問題。

2以計算思維能力培養為導向的大學計算機基礎課程教學理念

新的人才培養模式不再是僅僅的傳授知識和培養應用能力，而是在此基礎上提出了更高的要求。因此，大學計算機基礎課程應該是集基本知識、能力培養和思維訓練于一體的大學通識教育課程。

從這點出發，計算機基礎課程的理念應當立足于培養學員思維方式和解決問題的能力。計算思維的本質是抽象和自動化，一個重要的體現是利用計算機解決計算問題，即如何將實際問題通過分析、抽象和構造，最終轉化為可利用計算機自動執行解決的過程。

因此，將大學計算機基礎課程的教學理念設定為： 立足于學生未來職業發展的需要，結合學生崗位專業的特點，以計算思維能力培養為導向，以培養計算機素養為目標，按照學為主體、教為主導的教學思路，鼓勵學生自主學習，引導學生利用計算思維解決問題，培養良好的學習習慣，為將來崗位任職打下堅實的基礎。

3以計算思維能力培養為導向的大學計算機基礎課程教學內容的設置

3.1課程定位

融合培養模式下，課程內容既要體現通識教育的需要，又要結合學科專業的特點。大學計算機基礎課程在原有知識內容的基礎上，通過重新組織和與安排，形成層次遞進、有所側重的內容組織形式。首先使學生了解信息技術對人們工作、生活和學習方式所帶來的變化。了解信息技術與自然科學、工程技術、人文社科等相互滲透、交叉融合;其次使學生理解和掌握計算科學的基礎知識和基本方法，掌握基本的信息技術應用能力，掌握利用計算工具解決專業領域問題的思路和做法：最后要求學生掌握計算思維能力解決專業領域問題的思路和做法【3】。因此，教學內容不僅緊緊圍繞計算機基礎知識展開，更要突出計算思維訓練的內容，體現計算機學科培養的本質——計算思維與能力。

3.2課程內容組織與安排

以計算思維為導向的課程內容應突出利用計算機解決問題能力的培養。總的來說主要包括計算機基礎知識和計算思維兩大部分，其特點是知識體系覆蓋面廣，內部包含的知識點多。因此，要在有限的學時內達到預期的教學目的，需要將課程的教學內容重新進行組織和調整。

（1）教學內容突出主線。

教學內容的組織以計算思維作為主線，重新組織知識內容，突出與計算思維訓練相關的知識點。以計算思維為導向的課程內容應包括：Python語言，可以實現計算機問題求解自動化的工具;信息編碼和數據表示，最基本的問題對象的組成，也是問題求解的基礎;計算機工作原理，是計算機問題求解的關鍵，要利用計算機解決問題首先要懂計算機，知道計算機組成，及計算機工作的原理;計算機網絡、數據庫和多媒體技術，既是計算機應用的部分，也是計算機問題求解的對象。

（2）融合專業實例。

在教學中適當地引用跨學科、跨專業內容，也是培訓和訓練計算思維的一種措施。在課程教學內容中加入涉及專業領域的實例內容，讓學生切實體會如何用計算機解決專業中的實際問題，在學習用計算思維解決專業領域問題的方法過程中，體會計算思維、培養計算思維、訓練計算思維。

（3）擴展課程資源。

為了達到培養計算思維的目的，教學內容可以不停留在計算機學科本身，可以跨專業、跨學科，那么學生獲取學習資源的渠道也應該不再是僅限于書本、教材，而應該面向于更廣的范圍，比如已有的優秀網絡課程、微課、慕課等開放的多媒體資源，作為課堂學習的拓展，滿足不同學員個性化自學需要，同時為教員開展信息化教學提供資源。

4以計算思維能力培養為導向的大學計算機基礎課程教學方法

首先，把計算思維作為教學的主線貫穿在整個教學過程中，要讓學員明確每一部分課程內容具體的計算思維體現在什么方面，讓學員切身體會到計算的魅力，養成計算思維的習慣。具體做法可以是以通過計算思維引入課堂內容，結合計算思維講解知識點、總結過程中突出計算的應用等。其次，突出學員的主體性，以學員為本，關注學員自主學習能力培養，

4.1以計算思維為核心的問題式教學模式

（1）提出問題，設計教學實例。

在問題式教學模式中，教師將教學內容以問題的形式呈現給學生。教師以培養計算思維為出發點設計教學實例問題，以問題為核心來組織開展教學活動，學生以問題為牽引，通過自主學習、分析和解決問題來獲得知識、鍛煉技能和培養解決問題的思維能力。

（2）解決問題，培養學生思維能力。

學生是分析和解決問題的主體，教師則是負責設計問題、構建問題情境、組織問題分析和引導問題解決。首先，教師將解決問題涉及的知識內容等相關輔助信息布置在課前預習當中，并對問題的重點和難點提示給學生，引導學生在解決問題的過程中運用計算思維的相關概念和方法，讓學生體會到整個過程是在學習解決問題的方法，而不是單純的解決一個問題。

在學生運用計算思維解決問題過程中遇到的困難，教師給予指導和幫助，從而幫助學生更好地提升自身解決問題的能力和水平。

（3）拓展問題，提升學生創新能力。

在問題設計環節，教師可以有傾向性的將問題向其他學科或者專業領域傾斜，直接讓學生學習如何應用計算思維解決實際問題。和其他學科或專業領域融合的問題設計，已經超出了計算機課程的基礎性教育內容，是在原有內容上的拓展，而在此類問題的解決過程中，學員不僅可以使自身應用計算思維解決問題的能力得到提高，也會大大提升學生的創新能力和水平。

4.2 以自主學習為主體的開放式學習

大學計算機基礎課程改革后面對的主要問題是教學內容覆蓋面大，知識點多，而教學學時又進行了壓縮，按照以前傳統的以教師為主體的教學模式展開教學，顯然是不可行的，也無法實現教學大綱規定的教學目標。在當今網絡課程、慕課、微課等信息化教學資源非常豐富的時代，以自主學習為主體的開放式學習則是一種最佳的教學模式之一。在自主學習過程中，學生是主體，不再受傳統教學模式的限制，可以根據自己的需求通過可利用的各種渠道獲取學習資源，遇到困難問題可以通過學習小組開展交流討論，一起解決問題，使學生形成團隊協作意識。

為了保證學生自主學習的質量和效果，自主學習的內容同為大綱要求的學習內容，并同時將自主學習過程和成果納入考核評估范圍。

5 考核評估更加重視形成性考核

為了強化能力培養，課程的考核評估會更加側重形成性考核部分，也就是改變學生傳統的一考定結局的觀念，平時不學習，期末考試突擊也可以順利過關，拿到學分。形成性考核是對每名學生課程學習全過程的評估考核，組織的形式可以有網上作業、單元測試、電子作品等，評估考核的形式更加開放式，實施過程也更加自由，學員可以借助網絡資源和工具，也可以形成小組討論交流，共同尋求解決問題的思路和方法，同時也在解決問題的過程中提升自身的應用計算思維解決問題的能力。

形成性考核形式比較開放，這就對教師提出了更高的要求，教師是評估考核題目的設計者，考核的內容既要能客觀公正的評價學生的學習效果，又要給學生留有可以提升能力的空間，始終堅持以培養計算思維為導向。

6 實驗室教學保障條件建設

在實施以培養計算思維為導向的教學過程中，教師不僅要設計問題，也要創設解決問題的情境，這個情境既包括可以輔助解決問題的軟件環境，也必須要有硬件環境。

為培養學生解決問題的能力，鍛煉計算思維，實驗室條件建設硬件方面至少需要有一是可以滿足學生獨立上機的微機實驗室，同時還要具備上互聯網的功能;二是能夠給學生提供解決問題、開展創新實驗的實驗環境，比如說網絡實驗室和硬件實驗室;三是可以和學生課堂上進行交互互動、實時評價學生學習效果的智慧教室，將先進的信息技術與課堂教學緊密融合，是以教為中心向學為中心轉變的基礎平臺，學生參與課堂的程度會顯著提高，幫助教師及時準確地獲取學生學習數據。軟件環境建設方面：一是要是在線學習的多種資源，滿足學生自主學習的條件;而是在線編程實戰環境，與教師課堂內容匹配，課下馬上自主開展實戰練習，提高解決問題能力;三是在線評估考核系統，可以給學生的學習效果一個快速、客觀的評價。

參考文獻：

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[3] 馮博琴.對于計算思維能力培養“落地”問題的探討[J].中國大學教學，2012（9）：6-9.

[4] 安利，趙永梅.大學計算機基礎課程教學改革探索與實踐[J].計算機工程與科學，2014（12）：179-4181.

【通聯編輯：王力】