基于計(jì)算思維的高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)構(gòu)建

王 洋

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)是高等教育中的重要組成部分之一，其教學(xué)目的是傳授學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生基本的計(jì)算機(jī)技能，讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)的應(yīng)用能力和解決計(jì)算機(jī)問題的能力。2006年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)教授周以真提出了計(jì)算思維這一詞匯，并給予了定義，如果說數(shù)學(xué)教學(xué)培養(yǎng)的是學(xué)生的邏輯思維的能力，那么，計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)的則是學(xué)生的計(jì)算思維能力。近年來，我國各高校對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中培養(yǎng)計(jì)算機(jī)思維能力的研究和關(guān)注越來越多，如何培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維的能力，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用計(jì)算思維去分析問題和解決問題成為各高校共同研究的課題。

一、計(jì)算思維的概述

自計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程產(chǎn)生以來，高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的主要目標(biāo)是計(jì)算機(jī)軟件工具的介紹和應(yīng)用，這種教學(xué)方式使得高職學(xué)生缺乏足夠的計(jì)算機(jī)理論與方法方面的基礎(chǔ)。計(jì)算思維是美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授周以真提出來的，并得到了計(jì)算機(jī)教育界的廣泛支持。周教授指出：“計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類普遍實(shí)用的技能。”孫家廣院士指出：“計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)界最具有基礎(chǔ)性和長期性的思想”[1]。

計(jì)算思維是在數(shù)學(xué)思維和工程思維的基礎(chǔ)上提出來的，計(jì)算思維具有抽象性和多層次性，計(jì)算思維的范疇很廣，遠(yuǎn)不止計(jì)算機(jī)的編程，計(jì)算思維還是每個(gè)人都應(yīng)該掌握的一種基本技能。也就是說，計(jì)算思維通過計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念建立起模型，目的是方便處理計(jì)算問題，計(jì)算思維的內(nèi)容包含了計(jì)算機(jī)科學(xué)中一系列的思維活動(dòng)。計(jì)算思維作為一種基本的技能，是現(xiàn)代人必須掌握和具備的，也是現(xiàn)代社會(huì)中不可或缺的一種基礎(chǔ)思維。

二、我國高職院校在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中遇到的問題

（一）教學(xué)模式的問題

我國目前各高職院校中計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)模式普遍還局限在課堂教學(xué)和一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的模式，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法學(xué)生的需求，也適應(yīng)不了現(xiàn)階段高職學(xué)生的認(rèn)知水平，整個(gè)教學(xué)過程枯燥乏味，嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量。

（二）教學(xué)手段的問題

我國現(xiàn)階段高職院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)方法普遍停留在傳統(tǒng)的“一刀切”上，單一陳舊的教學(xué)方法抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和動(dòng)力，最終影響學(xué)習(xí)成果。

（三）教材問題

我國高職院校中文科、理科和工科的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材是一樣的，忽略了不同專業(yè)不同層次學(xué)生的需求和學(xué)習(xí)水平，教師按照相同的教材教學(xué)，使得不同專業(yè)的特點(diǎn)凸顯不出來。

三、計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的關(guān)系

美國信息技術(shù)咨詢委員會(huì)（PITAC）于2005年提高了一份《計(jì)算機(jī)科學(xué)：確保美國競爭力》的報(bào)告[2]。報(bào)告中指出，計(jì)算機(jī)科學(xué)屬于一門學(xué)科，對(duì)其他學(xué)科具有促進(jìn)的作用，在未來社會(huì)中，不管是最有前途的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域內(nèi)的前沿研究還是其他方面的研究，都可能需要借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算科學(xué)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是學(xué)習(xí)其他學(xué)科和進(jìn)一步掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)，在現(xiàn)代社會(huì)中，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是培養(yǎng)高職學(xué)生綜合素質(zhì)，強(qiáng)化高職學(xué)生創(chuàng)新能力過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)對(duì)高職血紅色呢夠的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等方面起著重要的影響。

有關(guān)研究表明，高職院校必須充分認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要性，要把培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的重要目的和核心任務(wù)，構(gòu)建完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系和內(nèi)容，把計(jì)算思維應(yīng)用到高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)當(dāng)中，把計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教育融合起來，有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，能夠提高學(xué)生在未來的生活和工作當(dāng)中適應(yīng)各種計(jì)算機(jī)的應(yīng)用環(huán)境，增強(qiáng)他們的計(jì)算思維能力，建立一種長期的可持續(xù)發(fā)展的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，推動(dòng)其他專業(yè)的發(fā)展。

四、計(jì)算思維下現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)教學(xué)模式

目前，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)中，把計(jì)算思維應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)中，現(xiàn)有以下幾種基于計(jì)算思維下的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式，一是分層教學(xué)、二是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)、三是啟發(fā)式教學(xué)、四是循序漸進(jìn)教學(xué)。所謂分層教學(xué)，就是要求教師將教學(xué)按照教材內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行層次化、過程化和結(jié)構(gòu)化的劃分，從而引導(dǎo)學(xué)生從理論起點(diǎn)到應(yīng)用終點(diǎn)的計(jì)算機(jī)思維鏈的升華，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容中基本原理的掌握。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)是通過制定不同的任務(wù)，再依次解決任務(wù)的教學(xué)模式。循序漸進(jìn)的教學(xué)模式是指在教學(xué)活動(dòng)中，教師讓學(xué)生模仿現(xiàn)有的示例，再逐步掌握計(jì)算機(jī)課程中的各種計(jì)算機(jī)原理、結(jié)構(gòu)，通過這種模式能夠提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)興趣。截至目前為止，我國已經(jīng)有不少高校試圖將計(jì)算思維引入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)當(dāng)中，不過在具體的教學(xué)當(dāng)中，高職院校的教學(xué)模式依然是傳統(tǒng)教學(xué)模式。

五、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)施分層教學(xué)的意義

我國高職院校的招生對(duì)象是全國高考生，受地區(qū)差異的影響，導(dǎo)致學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平存在著較大的差異，尤其是受經(jīng)濟(jì)設(shè)備水平的影響，城市與農(nóng)村學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平差異十分明顯，城市學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平已經(jīng)達(dá)到一、二級(jí)的水平，而農(nóng)村學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平普遍還停留在認(rèn)識(shí)階段。這種情況下，高職院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就難以進(jìn)行，簡單的知識(shí)使得部分學(xué)生不想聽，而難度大一點(diǎn)的又有部分學(xué)生聽不懂，最終嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。這就要求高職院校的計(jì)算機(jī)教學(xué)要根據(jù)不同的情況構(gòu)建合適的教學(xué)方法和模式，受學(xué)生計(jì)算機(jī)水平的不同層次的影響，就要根據(jù)學(xué)生不同的計(jì)算機(jī)水平進(jìn)行分層教學(xué)，分層教學(xué)能夠體現(xiàn)出因?qū)W定教、因材施教的原則。采用分層教學(xué)的方式，能夠有效提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平。

六、基于計(jì)算思維的高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)的構(gòu)建

基于計(jì)算思維的高職計(jì)算機(jī)分層教學(xué)的目的是大幅度提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果和質(zhì)量，把基于“知識(shí)框架”的基礎(chǔ)上的新的思想方法運(yùn)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的分層教學(xué)當(dāng)中，能夠引導(dǎo)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)中核心思想和方法，是高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)的新方向。把計(jì)算思維引入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，在計(jì)算思維理念的基礎(chǔ)上，還要構(gòu)建和完善分層教學(xué)結(jié)構(gòu)，具體構(gòu)建分層教學(xué)的思路有以下三個(gè)方面。

（一）試用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)的方法

通過分層教學(xué)模式把計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)按照層次化、結(jié)構(gòu)化和過程化進(jìn)行劃分，從而引導(dǎo)學(xué)生從理論起點(diǎn)到應(yīng)用終點(diǎn)的計(jì)算機(jī)思維鏈的升華，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容中基本原理的掌握。加深對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)概念的理解，大幅度提高計(jì)算思維的能力，這些都是在計(jì)算思維上進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容?；谟?jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)方法，可以將計(jì)算機(jī)公共課程設(shè)置為基礎(chǔ)和應(yīng)用兩個(gè)部分，并在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上提高兩到三個(gè)層次。分層時(shí)，根據(jù)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)的測(cè)試成績進(jìn)行分層。在理工科的基礎(chǔ)教學(xué)當(dāng)中，針對(duì)“1+X”中的“1”進(jìn)行劃分的思路如圖1所示。

圖1 基于“1+X”課程的分層思路

（二）強(qiáng)化計(jì)算機(jī)思維的教學(xué)理念

分層教學(xué)的構(gòu)建與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)內(nèi)容的更新、教學(xué)方法的變化和教學(xué)資源的優(yōu)化配置有關(guān)。要構(gòu)建分層教學(xué)模式，就要從計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容體系的優(yōu)化方面入手，對(duì)課程體系的定位和構(gòu)成要素進(jìn)行分析，把計(jì)算思維應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論、技術(shù)、工程、工具、服務(wù)和應(yīng)用中。把計(jì)算思維應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)模式中的教學(xué)方法如圖2所示。例如，在計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)教學(xué)等級(jí)考試時(shí)，以知識(shí)點(diǎn)為主要的講解對(duì)象，以演示的方式進(jìn)行教學(xué)，能夠幫助學(xué)生系統(tǒng)的了解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的基本知識(shí)，熟練掌握和運(yùn)用計(jì)算機(jī)理論、技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)能力和解決問題的能力。

圖2 計(jì)算思維應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)模式中的教學(xué)方法

（三）優(yōu)化完善計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系

高職院校中的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系主要包括文科和理工兩大類，文科專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程有三個(gè)層次，分別是計(jì)算機(jī)大公共課程、計(jì)算機(jī)小公共課程和計(jì)算機(jī)背景專業(yè)課程。而理工科的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)結(jié)構(gòu)為“四個(gè)領(lǐng)域三個(gè)層次”，理工科類的課程設(shè)計(jì)方案是“1+X”[3]。這種設(shè)計(jì)方案滿足了不同專業(yè)學(xué)生的需求，其中“1”指的是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，而“X”可以根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行選擇，可供選擇的有《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、《網(wǎng)頁設(shè)計(jì)》等。根據(jù)計(jì)算思維的理念，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)信息的能力構(gòu)建一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論，重新構(gòu)建的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系包括了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)模塊、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與平臺(tái)模塊、程序語言模塊以及計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用模塊。在計(jì)算思維下的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系如圖3所示。

圖3 計(jì)算思維下的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系

結(jié)語

作為高等教育中一門重要的基礎(chǔ)課程之一，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)具有重要的意義，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的過程中，將計(jì)算思維融入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)當(dāng)中，實(shí)施計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)，有利于提高教學(xué)效率和質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力，達(dá)到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的目標(biāo)[4]。

[1]徐長梅，許勁，凌云，等.應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)公共課實(shí)踐教學(xué)模式的創(chuàng)新[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（4）:12-15.

[2]戰(zhàn)德臣，聶蘭順，徐曉飛.“大學(xué)計(jì)算機(jī)”—所有大學(xué)生都應(yīng)學(xué)習(xí)的一門計(jì)算思維基礎(chǔ)教育課程[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（4）:9-10.

[3]彭國星，童啟，劉強(qiáng)，等.圍繞計(jì)算思維進(jìn)行大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2012（1）:3-5.

[4]吳寧，崔舒寧.以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（7）:7-9.