基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究與實(shí)踐

劉金月，吳雅娟，曲明國(guó) （ 東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶163318）

王莉利，時(shí)貴英 （ 東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶163318）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)教育的重要性被提到空前高度，迎來(lái)難得的歷史發(fā)展機(jī)遇。計(jì)算機(jī)技術(shù)與眾多專(zhuān)業(yè)的融合極大豐富了專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容，這種融合已成為一種新的科技發(fā)展趨勢(shì)。然而大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面臨著知識(shí)型教學(xué)與未來(lái)計(jì)算能力需求之間的問(wèn)題，使得計(jì)算機(jī)教育存在嚴(yán)重的危機(jī)：一方面來(lái)自計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)和相應(yīng)專(zhuān)業(yè)教育之間的聯(lián)系；另一方面許多挑戰(zhàn)和機(jī)遇來(lái)自計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)自身。針對(duì)目前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn)，改革勢(shì)在必行

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀

由于計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育和社會(huì)需求之間存在著很大的差距。現(xiàn)有的課程內(nèi)容和教學(xué)方法已不能適應(yīng)社會(huì)的需求，造成了教育和社會(huì)需求的脫節(jié)。其主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1）學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平參差不齊 目前高校新生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平參差不齊，有的學(xué)生已具備了一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，而有的學(xué)生連最基本的文件操作都不會(huì)。隨著中小學(xué)計(jì)算機(jī)信息教育的開(kāi)展，很多學(xué)生有條件接受計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，不過(guò)由于目前應(yīng)試教育體制的影響，中小學(xué)對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的重視程度往往不夠。除此之外，地域差別和學(xué)生家庭環(huán)境背景也是造成學(xué)生計(jì)算機(jī)水平差異的重要原因。

2）教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)需求脫節(jié) 高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)中，普遍存在教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)需求嚴(yán)重脫節(jié)、學(xué)生缺乏實(shí)際操作能力等問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查研究，大部分學(xué)生對(duì)老師講授的枯燥的理論知識(shí)不感興趣，而且有些理論與他們的專(zhuān)業(yè)需求聯(lián)系不大；相對(duì)而言，學(xué)生對(duì)實(shí)用的操作與技能更感興趣。同時(shí)，許多教師在教學(xué)時(shí)側(cè)重于知識(shí)點(diǎn)的全面系統(tǒng)，卻忽略了知識(shí)的實(shí)用性，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)陳舊，與社會(huì)需求不符；信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，高校計(jì)算機(jī)課程所用教材的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)校采用的教材常常幾年都沒(méi)有更新，從而導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)難以滿(mǎn)足社會(huì)需求。

3）評(píng)價(jià)體系不夠合理 提高學(xué)生的信息素養(yǎng)是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的最終目的。而許多高校的課程考核往往強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握程度的考查，反而忽略了對(duì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題的能力的考查。另外，很多學(xué)校把計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的通過(guò)率作為衡量教師教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，造成有些教師以計(jì)算機(jī)等級(jí)考試大綱作為教學(xué)重點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重講解計(jì)算機(jī)等級(jí)考試內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生只是掌握了通過(guò)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的方法，忽略了部分計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)與掌握，從而偏離了計(jì)算機(jī)等級(jí)考試開(kāi)設(shè)的初衷。

2 計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)

2.1 關(guān)于計(jì)算思維

美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授提出了計(jì)算思維的基本概念，她指出：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等，它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動(dòng)［1］”。周教授認(rèn)為，計(jì)算思維是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫(xiě)字、做算術(shù)一樣，成為人們最基礎(chǔ)、最普遍、最適用和不可缺少的基礎(chǔ)思維方式［2］。

目前，在人們的學(xué)習(xí)、工作和生活之中，利用信息技術(shù)手段幫助人們解決實(shí)際問(wèn)題已變成一種現(xiàn)實(shí)。因此，如何將一個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成利用信息技術(shù)手段能夠解決的問(wèn)題成為人們研究的熱點(diǎn)。計(jì)算思維概念的提出，加快了該研究領(lǐng)域的系統(tǒng)化，改變了關(guān)于計(jì)算機(jī)“狹義工具論”的觀點(diǎn)，使得計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革有了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2.2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)目標(biāo)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)作為培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的重要課程載體。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的目的是培養(yǎng)大學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力、利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題能力、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同能力以及信息社會(huì)終身學(xué)習(xí)能力。教學(xué)目的的提出說(shuō)明了計(jì)算思維能力培養(yǎng)的核心要素是這些能力的培養(yǎng)。

3 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)研究與實(shí)踐

近幾年來(lái)，培養(yǎng)計(jì)算思維能力已經(jīng)成為國(guó)際和國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，計(jì)算思維將成為21世紀(jì)大學(xué)生必須具備的基本能力。培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)重點(diǎn)不在于如何解決某個(gè)問(wèn)題上，而是解決問(wèn)題的思想［3］。作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)除了講授計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，更要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維方式，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。筆者就以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)研究與實(shí)踐主要做了以下3個(gè)方面的研究工作。

3.1 優(yōu)化現(xiàn)有課程體系

按照“面向應(yīng)用，強(qiáng)化能力，培養(yǎng)計(jì)算思維”的要求，課程體系要根據(jù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)與社會(huì)需求進(jìn)行構(gòu)建，這不是某些課程設(shè)置的問(wèn)題，而是優(yōu)化整個(gè)基礎(chǔ)課程體系的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的課程體系建設(shè)應(yīng)以“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”為基礎(chǔ)，來(lái)深化課程體系的改革［4］，其體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的教學(xué)原則。

目前，根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)采用“1＋X＋Y”課程體系。其中“1”是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程；“X”是適應(yīng)不同專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程；“Y”是面向?qū)I(yè)應(yīng)用的計(jì)算機(jī)選修課程?？紤]到計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)系列課程劃分成2類(lèi)：一類(lèi)是在一定時(shí)間內(nèi)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)穩(wěn)定不變的課程；另一類(lèi)是變化相對(duì)較快的一些課程；并且要根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)分別規(guī)劃這2類(lèi)課程，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育和專(zhuān)業(yè)教育的有機(jī)結(jié)合。

3.2 改革教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法

對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為一門(mén)工具課，其學(xué)習(xí)目的是能夠利用這種工具為所學(xué)專(zhuān)業(yè)服務(wù)，因此教師應(yīng)把計(jì)算機(jī)應(yīng)用作為教學(xué)重點(diǎn)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)要使學(xué)生感到課堂、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與其專(zhuān)業(yè)發(fā)展的相關(guān)性，掌握用計(jì)算思維和計(jì)算工具解決專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題的思路和方法。在教學(xué)方法上，改變傳統(tǒng)的單純講述知識(shí)的教學(xué)方法，靈活采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式、啟發(fā)式、專(zhuān)題研討式、反思和自我構(gòu)建等教學(xué)方法［5］。根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的特點(diǎn)，在講授計(jì)算機(jī)知識(shí)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生能夠利用計(jì)算機(jī)去解決和實(shí)際有關(guān)的問(wèn)題，理論講解結(jié)合實(shí)例進(jìn)行，用理論來(lái)概括實(shí)例，以實(shí)例說(shuō)明理論。從專(zhuān)業(yè)應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，由于不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)不同，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用融入到專(zhuān)業(yè)課程之中，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力，改善計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)與專(zhuān)業(yè)需求相脫節(jié)的局面，以便滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求，如理工科學(xué)生重點(diǎn)介紹計(jì)算方法、算法與程序設(shè)計(jì)模塊；文科學(xué)生重點(diǎn)講解數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)模塊。

3.3 構(gòu)建以能力為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程考核體系

根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，以應(yīng)用能力為指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)綜合能力作為考核目標(biāo)，制定相應(yīng)的課程考核評(píng)價(jià)體系。針對(duì)原有考試方式比較單調(diào)的缺點(diǎn)，增加了過(guò)程考核方式。實(shí)驗(yàn)課上，強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手能力的考核，每次實(shí)驗(yàn)課都有明確的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目標(biāo)，同時(shí)還會(huì)布置一些綜合性作業(yè)要求學(xué)生完成，作為期末考核的一部分，從而培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)工具進(jìn)行創(chuàng)新思維和個(gè)性求解的能力。

通過(guò)借鑒國(guó)外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)教育理論，對(duì)傳統(tǒng)的課程考核方式提出改革，采用課程設(shè)計(jì)方式考查學(xué)生對(duì)所學(xué)課程內(nèi)容的掌握情況。在該考核方式中，教師應(yīng)對(duì)課程設(shè)計(jì)所包含知識(shí)點(diǎn)和工作量等方面進(jìn)行硬性要求的同時(shí)，允許學(xué)生根據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和愛(ài)好等實(shí)際情況進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，雖然整個(gè)學(xué)生作品的完成可能要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但可使學(xué)生始終保持一種主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，鍛煉了其用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)實(shí)際問(wèn)題求解的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新思維。

4 結(jié)語(yǔ)

目前計(jì)算思維能力的培養(yǎng)仍處于探索階段，還未形成一套完整的方法體系。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)性必修課程，對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，承擔(dān)著重要的啟蒙作用。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該從培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力出發(fā)，使用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)鍛煉其計(jì)算思維能力。

［1］ 龔沛曾，楊志強(qiáng) .大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng) ［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（5）：51－54.

［2］ 朱鳴華，趙銘偉，趙晶，等 .計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)的探討 ［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（3）：33－25.

［3］ 劉風(fēng)華 .基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索 ［J］.中國(guó)電力教育，2014（6）：65－66.

［4］ 滕艷平，鄭影 .計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系與教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合 ［J］.高師理科學(xué)刊，2007，27（3）：109－110.

［5］ 徐燕，潘亞平 .計(jì)算思維與計(jì)算思維能力培養(yǎng)——談大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革 ［J］.江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，19（2）：92－95.