基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革與實(shí)踐研究

黃穎 謝茜

摘要：以計(jì)算思維為牽引、面向不同專(zhuān)業(yè)要求分類(lèi)指導(dǎo)的理念，定位計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)達(dá)到的知識(shí)、技能、能力要求，明確相應(yīng)的知識(shí)與實(shí)踐體系，解決目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的主要瓶頸問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，把“計(jì)算思維”和Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言增加到課程知識(shí)體系中；在教學(xué)設(shè)計(jì)方面，運(yùn)用案例式的任務(wù)驅(qū)動(dòng)和啟發(fā)式的教學(xué)模式相結(jié)合的探究式設(shè)計(jì)方案，通過(guò)強(qiáng)調(diào)計(jì)算與邏輯、計(jì)算機(jī)文化與計(jì)算思維導(dǎo)論等模塊強(qiáng)化“計(jì)算思維”能力培養(yǎng)。教學(xué)實(shí)踐證明，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)學(xué)生具備了一定的計(jì)算思維和信息系統(tǒng)應(yīng)用能力，進(jìn)一步推進(jìn)了以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；課程教學(xué)改革；自主學(xué)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）33-0255-02

計(jì)算思維概念的出現(xiàn)與發(fā)展為“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的改革提供了全新的思路和方向。以計(jì)算思維為核心的課程改革力求在教學(xué)內(nèi)容和課堂設(shè)計(jì)等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中滲透“計(jì)算思維”的思想和概念，深入剖析計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)涵。旨在培養(yǎng)利用計(jì)算機(jī)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的意識(shí)和能力。

一、基于計(jì)算思維的課程教學(xué)安排

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程重點(diǎn)突出計(jì)算思維中的邏輯思辨能力培養(yǎng)，統(tǒng)籌培養(yǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心理念與計(jì)算技能，培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握計(jì)算理論、計(jì)算思維和信息系統(tǒng)應(yīng)用能力，以計(jì)算思維、系統(tǒng)觀(guān)等理論思維為牽引，以計(jì)算方法和跨學(xué)科知識(shí)為載體，堅(jiān)持思維培養(yǎng)與應(yīng)用能力訓(xùn)練的統(tǒng)一，突出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、信息獲取能力。相應(yīng)的知識(shí)模塊包括信息編碼與處理、計(jì)算系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)等基礎(chǔ)模塊。課程實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)及過(guò)程設(shè)置如表1所示。

課程總學(xué)時(shí)數(shù)為48+24學(xué)時(shí)，其中教學(xué)學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，自主學(xué)訓(xùn)（課外實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)）24學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括計(jì)算與社會(huì)、Python簡(jiǎn)介、計(jì)算思維、信息、編碼及數(shù)據(jù)表示、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)。與改革前相比，差別體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.以信息處理的過(guò)程為主線(xiàn)，以信息處理方法為重點(diǎn)，用通俗的語(yǔ)言和案例介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心內(nèi)容。整個(gè)課程的內(nèi)容以信息為主題，系統(tǒng)地講授了信息編碼、存儲(chǔ)、傳輸、表示、組織、處理。

2.將“計(jì)算思維”增加到課程知識(shí)體系中。第一章計(jì)算與社會(huì)部分介紹計(jì)算思維的基本概念，第三章專(zhuān)門(mén)講授了計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解。

3.增加了第二章Python簡(jiǎn)介。通過(guò)對(duì)Python語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在整個(gè)的課程學(xué)習(xí)中，掌握現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、算法設(shè)計(jì)以及Python編程的過(guò)程和基本方法，進(jìn)行常見(jiàn)算法的實(shí)際操作。

4.增加了自主學(xué)訓(xùn)的學(xué)時(shí)，建立成熟的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有利于交流和共享。通過(guò)自主學(xué)訓(xùn)，掌握Office等常見(jiàn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的使用方法和技能，能夠達(dá)到國(guó)家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試一級(jí)基本水平。

二、基于計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，理解和掌握計(jì)算理論、計(jì)算思維和信息系統(tǒng)的應(yīng)用能力。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，采用案例式的任務(wù)驅(qū)動(dòng)和啟發(fā)式的教學(xué)模式相結(jié)合的探究式設(shè)計(jì)方案，注重問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生走向思維方法的層面。以計(jì)算思維、系統(tǒng)觀(guān)為核心的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程如圖1所示。

三、基于計(jì)算思維的教學(xué)手段

采用案例式、啟發(fā)式、自主學(xué)習(xí)等教學(xué)方法。運(yùn)用計(jì)算思維和計(jì)算工具完成解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。這些方法是典型的基于計(jì)算思維的教學(xué)方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新協(xié)作能力。有助于奠定學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，創(chuàng)建和諧、活躍的教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

案例式的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，以教師引導(dǎo)，組織學(xué)生對(duì)教學(xué)案例進(jìn)行思考、分析和設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。在課堂講授中，特別是講解新知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，大部分采用實(shí)際案例進(jìn)行演示，逐步引出相關(guān)概念。如，通過(guò)“教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”案例，貫穿“數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)”的學(xué)習(xí)之中，使得學(xué)生更容易理解數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)Python語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，貫穿整門(mén)課程相關(guān)知識(shí)的動(dòng)手操作。

啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的興趣和熱情。例如，通過(guò)提出問(wèn)題“信息在計(jì)算機(jī)中如何編碼？”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)信息編碼相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。通過(guò)Python語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)的理解和學(xué)習(xí)。

自主學(xué)習(xí)更多的是體現(xiàn)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)Office應(yīng)用軟件的能力。自主學(xué)習(xí)開(kāi)始于任務(wù)的布置，由學(xué)生根據(jù)分組及任務(wù)在自主學(xué)訓(xùn)時(shí)間完成Office軟件的相關(guān)操作。

四、結(jié)論

教學(xué)改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，以計(jì)算思維、系統(tǒng)觀(guān)等理論思維為牽引的課程教學(xué)模式，摒棄“狹義工具論”思想，更好地詮釋了“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的核心價(jià)值。教學(xué)實(shí)踐表明，提高了學(xué)生對(duì)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程學(xué)習(xí)的興趣和熱情，學(xué)生具備了一定的計(jì)算思維和信息系統(tǒng)應(yīng)用能力。

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