化工類院校視域下高校計(jì)算機(jī)課程計(jì)算思維培養(yǎng)

曾兆敏 王宏旭 王坤

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，促使無(wú)數(shù)不同的專業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，化工專業(yè)同樣如此。在我國(guó)高校化工類專業(yè)的教學(xué)中，通過(guò)培養(yǎng)在校生的計(jì)算思維，能夠有效幫助學(xué)生提升利用計(jì)算機(jī)解決化工工業(yè)問(wèn)題的思維能力。研究針對(duì)當(dāng)下我國(guó)高校教育提出的計(jì)算思維培養(yǎng)概念，進(jìn)行了培養(yǎng)方法的針對(duì)性研究，通過(guò)化工特色的案例分析和分層教學(xué)的方法，幫助化工類專業(yè)學(xué)生掌握計(jì)算思維，提升計(jì)算機(jī)實(shí)踐工作能力。

關(guān)鍵詞：化工院校;計(jì)算機(jī)課程;計(jì)算思維

中圖分類號(hào)：C434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）10-0162-03

計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)逐漸幫助全球社會(huì)實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)物互聯(lián)。身處網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，計(jì)算思維是每—個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的工作人員必備的—項(xiàng)思維能力。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，幫助化工領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出了更多的解決化工專業(yè)生產(chǎn)、加工、物流及銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)問(wèn)題的思路。在高校化工類專業(yè)領(lǐng)域教學(xué)中有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，能夠幫助化工類專業(yè)學(xué)生意識(shí)到計(jì)算機(jī)不僅僅是信息技術(shù)方向的工具，同樣也能夠幫助化工領(lǐng)域的工作人員解決問(wèn)題;計(jì)算思維能力的提升也能夠有效啟發(fā)眾多學(xué)科和領(lǐng)域的研究人員的思考深度和高度;有助于提升高校課堂授課質(zhì)量和化工類院校學(xué)生的工作實(shí)踐能力。

我國(guó)高校化工類專業(yè)計(jì)算機(jī)課程改革最早開(kāi)始于2013年5月，是伴隨“高校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)”發(fā)表關(guān)于利用計(jì)算思維對(duì)高校各類型專業(yè)計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行改革的指導(dǎo)而進(jìn)行的，化工類專業(yè)計(jì)算機(jī)課程第三次改革。本次改革要求化工類專業(yè)從根本上解決該專業(yè)學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)不足，無(wú)法利用計(jì)算機(jī)解決化工專業(yè)實(shí)際問(wèn)題等現(xiàn)狀。要求改革后的計(jì)算機(jī)課程，能夠幫助化工類專業(yè)學(xué)生提升本專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)和技能的同時(shí)，從更高、更深的視角解決專業(yè)問(wèn)題-圳。

1計(jì)算思維與專業(yè)能力培養(yǎng)

1.1通過(guò)培養(yǎng)應(yīng)用能力提升計(jì)算思維水平

由于計(jì)算思維本身具有一定的抽象特征，針對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該通過(guò)與實(shí)踐進(jìn)行—定的結(jié)合來(lái)進(jìn)行，從而讓學(xué)生更容易理解和運(yùn)用。通過(guò)對(duì)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，促使學(xué)生在對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行解決的過(guò)程中掌握計(jì)算思維。對(duì)于非計(jì)算機(jī)相關(guān)的化工專業(yè)來(lái)說(shuō)，首先應(yīng)培養(yǎng)該專業(yè)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)和工作的意識(shí)，建立完成該類型習(xí)慣和意識(shí)之后，才能夠通過(guò)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題來(lái)掌握計(jì)算思維針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和處理的方法。同時(shí)分析和處理化工領(lǐng)域問(wèn)題的過(guò)程也要盡可能利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本研究認(rèn)為培養(yǎng)化工類專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維，首先要培養(yǎng)該專業(yè)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力來(lái)將計(jì)算思維能力的培養(yǎng)具體化、實(shí)際化。

1.2計(jì)算思維培養(yǎng)應(yīng)貫穿整個(gè)高校生涯

對(duì)于非計(jì)算機(jī)方向的眾多專業(yè)來(lái)說(shuō)，往往很難做到在整個(gè)高校四年的時(shí)間里均具備充足的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)。這也是造成我國(guó)高校非計(jì)算機(jī)方向?qū)I(yè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)思維匱乏的重要原因之一。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的，是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)從本質(zhì)和全局上解決學(xué)習(xí)和工作中的實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)提升學(xué)生的計(jì)算饑應(yīng)用能力。然而，僅僅通過(guò)計(jì)算機(jī)公眾課或者一兩門課程的培養(yǎng)，并不能充分培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。通過(guò)十幾年的實(shí)踐，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的四大領(lǐng)域、八大模塊已經(jīng)被證實(shí)為行之有效的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)的模版。因此，研究認(rèn)為與運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問(wèn)題類似，運(yùn)用計(jì)算思維提升學(xué)生能力的培養(yǎng)也應(yīng)貫穿化工專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的整個(gè)高校牛涯。

1.3專業(yè)案例教學(xué)

作為計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中的重要途徑和載體，專業(yè)案例教學(xué)能夠有效幫助學(xué)生計(jì)算思維學(xué)習(xí)的效率。同時(shí)，計(jì)算機(jī)與化工領(lǐng)域結(jié)合越來(lái)越深入的今天，化工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)優(yōu)化、仿真、各類型化工機(jī)械設(shè)備的操作等環(huán)節(jié)都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的幫助。特別是各類型化工反映的模擬和仿真過(guò)程，更是對(duì)從業(yè)人員計(jì)算機(jī)能力提出了極高的要求。通過(guò)案例進(jìn)行教學(xué)，—方面提升了學(xué)生專業(yè)能力與計(jì)算思維的結(jié)合，另一方面針對(duì)性的教學(xué)大大提升了課堂教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，研究認(rèn)為專業(yè)案例教學(xué)是計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中的重要途徑和載體。

2化工類院校基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容

以我國(guó)某高校為例，該校之前開(kāi)設(shè)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程共有八門，基本全部針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)方向教學(xué)。在引入計(jì)算思維培養(yǎng)概念之后，該校在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容教學(xué)之外，增設(shè)了針對(duì)各種不同專業(yè)的計(jì)算思維案例教學(xué)，從而適應(yīng)新時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)的需求。

為改善傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教學(xué)中，非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對(duì)課程的重視程度不足的問(wèn)題，專門選擇案例教學(xué)法對(duì)化工類專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行教學(xué)。通過(guò)案例教學(xué)，督促學(xué)生積極、有意識(shí)地使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)，將化工工業(yè)流程中的專業(yè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行處理的流程。通過(guò)計(jì)算機(jī)處理化工領(lǐng)域中的實(shí)際問(wèn)題，幫助學(xué)生掌握利用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題的方法。

該學(xué)校除化工類專業(yè)外，其他如機(jī)電、經(jīng)管、材料等材料也同樣進(jìn)行了有針對(duì)性的案例教學(xué)來(lái)適應(yīng)計(jì)算思維培養(yǎng)模式的要求。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)積累大量的應(yīng)用案例，確定了授課內(nèi)容，根據(jù)不同的內(nèi)容與不同的教學(xué)階段進(jìn)行結(jié)合和層次劃分，形成專門的化工類專業(yè)計(jì)算思維培養(yǎng)教學(xué)素材，如表1所示。

通過(guò)進(jìn)行案例教學(xué)，將化工領(lǐng)域?qū)I(yè)案例與學(xué)生的日常計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生使用各種軟件有意識(shí)地進(jìn)行化工類專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)及相應(yīng)問(wèn)題的解決。并且，通過(guò)課題組專門研討敲定的教學(xué)案例具有非常強(qiáng)的典型性和針對(duì)性，與學(xué)生未來(lái)實(shí)際工作中即將遇到的問(wèn)題是高度相似或相同的，達(dá)到了知識(shí)與實(shí)踐的有節(jié)融合。同時(shí)推行的教學(xué)模式，能夠有效促使學(xué)生養(yǎng)成提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題同時(shí)對(duì)疑難知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析一獲取新知識(shí)—繼續(xù)提高的計(jì)算思維方法，有效落實(shí)了教學(xué)計(jì)劃關(guān)于學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的要求。 3基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法

3.1分級(jí)分層次培養(yǎng)

3.1.1分級(jí)培養(yǎng)

計(jì)算思維的培養(yǎng)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的培養(yǎng)進(jìn)行結(jié)合以后，認(rèn)為應(yīng)該分為初、中、高三級(jí)進(jìn)行分級(jí)培養(yǎng)。初級(jí)課程中所學(xué)習(xí)的課程包括計(jì)算機(jī)技術(shù)中應(yīng)用較多且難度較低的基礎(chǔ)和程序兩種;中級(jí)課程則要求假如難度較高的課程，如SQL、MySQL、多媒體、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、cs等，學(xué)生可根據(jù)專業(yè)需求不同而任選兩門進(jìn)行學(xué)習(xí);高級(jí)課程為實(shí)踐課程，即學(xué)生在完成初中級(jí)課程學(xué)習(xí)后進(jìn)行實(shí)踐如參加競(jìng)賽、進(jìn)行課程設(shè)計(jì)等。通過(guò)實(shí)踐進(jìn)行競(jìng)賽等被認(rèn)為是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維最有力的輔助課程之一。以競(jìng)賽為導(dǎo)向，將競(jìng)賽作為高校計(jì)算思維培養(yǎng)課程的外延環(huán)節(jié)，通過(guò)與專業(yè)知識(shí)的結(jié)合和運(yùn)用達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生處理化工專業(yè)問(wèn)題和計(jì)算機(jī)專業(yè)問(wèn)題的最好方式。

3.1.2分層次教學(xué)

由于計(jì)算機(jī)課程在我國(guó)為非高考項(xiàng)目，導(dǎo)致全國(guó)不同地區(qū)對(duì)計(jì)算機(jī)課程的重視程度和教學(xué)質(zhì)量存在很大差異，高校生進(jìn)人學(xué)校之后自然存在計(jì)算機(jī)知識(shí)參差不齊的現(xiàn)象。因此，計(jì)算思維的培養(yǎng)除進(jìn)行分級(jí)教學(xué)之外，還應(yīng)盡量做到針對(duì)不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生開(kāi)展因材施教的計(jì)算思維培養(yǎng)。在考試內(nèi)容、考試方式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題上也要有所區(qū)別。該校在2017、2018兩屆新生中實(shí)施了分層次教學(xué)。其中2017年該校化工類專業(yè)新生人數(shù)為77人;2018年為75人。分別針對(duì)兩屆學(xué)生開(kāi)展免修、必修I、必修Ⅱ的三層次教學(xué)。其中免修學(xué)生在學(xué)校的安排下統(tǒng)一完成某項(xiàng)化工專業(yè)計(jì)算思維應(yīng)用水平競(jìng)賽;必修I組則按照24課時(shí)的時(shí)間完成課程學(xué)習(xí)，原則上鼓勵(lì)學(xué)生參與競(jìng)賽，但不做具體要求;必修Ⅱ組則按照48課時(shí)的時(shí)間完成課程學(xué)習(xí)，原則上鼓勵(lì)學(xué)生參與競(jìng)賽，但不做具體要求。最終針對(duì)免修組的考核，按照分級(jí)考試成績(jī)和競(jìng)賽成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定;其余兩組考核方式和標(biāo)準(zhǔn)完全相同。

3.2資源網(wǎng)站

由于參與計(jì)算思維培養(yǎng)的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生通常并不具備較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和應(yīng)用能力，因此針對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和疑點(diǎn)需要建設(shè)專門的資源網(wǎng)站和平臺(tái)來(lái)進(jìn)行答疑解惑。網(wǎng)站和平臺(tái)建設(shè)要求資源豐富、功能齊全，能夠幫助學(xué)習(xí)進(jìn)度較為落后或新生進(jìn)行自學(xué)。同時(shí)，課題組通過(guò)對(duì)網(wǎng)站和平臺(tái)資源的總結(jié)歸納整理，充分保證了學(xué)生在大學(xué)四年期間進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)的可能性。

4結(jié)語(yǔ)

文章針對(duì)高校化工專業(yè)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)進(jìn)行了分析。總結(jié)了計(jì)算思維與專業(yè)能力培養(yǎng)之間的內(nèi)在關(guān)系;結(jié)合某高校的具體案例對(duì)化工類專業(yè)計(jì)算機(jī)課程中進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法進(jìn)行了闡述。通過(guò)對(duì)化工專業(yè)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)能夠有效提升學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)中的積極性;同時(shí)改變了以往非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)過(guò)程中的時(shí)間和資源浪費(fèi)問(wèn)題;充分將學(xué)生未來(lái)的工作實(shí)踐與計(jì)算機(jī)進(jìn)行了結(jié)合，有助于未來(lái)學(xué)生進(jìn)行化工行業(yè)進(jìn)行工作與研究。