計(jì)算思維視野下信息技術(shù)概論課教學(xué)優(yōu)化研究

摘要：在非計(jì)算機(jī)專業(yè)中開設(shè)信息技術(shù)概論課程，目的是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和提高其綜合素質(zhì)，計(jì)算思維的引入是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的重要舉措。為此，要深入剖析教學(xué)過程中存在的問題，優(yōu)化基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的信息技術(shù)概論課教學(xué)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；信息技術(shù)概論；教學(xué)優(yōu)化

一、信息技術(shù)概論課教學(xué)存在的問題

1．對(duì)課程本身認(rèn)識(shí)上的偏差

大學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)大多停留在“計(jì)算機(jī)是工具”的層面上，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)缺乏基本了解，長(zhǎng)期以來一直存在“計(jì)算機(jī)就是程序設(shè)計(jì)”“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程就是講解軟件工具使用”等片面觀點(diǎn)。這些問題的存在給信息技術(shù)概論教學(xué)，特別是大學(xué)第一門信息技術(shù)課程帶來了挑戰(zhàn)。

2．教學(xué)內(nèi)容涉及的范圍廣、知識(shí)點(diǎn)多，系統(tǒng)性弱

該課程的培養(yǎng)目標(biāo)是盡可能使非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的主要領(lǐng)域有一個(gè)基本的了解，如計(jì)算機(jī)是什么、能做什么、如何做等，課程教學(xué)內(nèi)容廣泛，知識(shí)點(diǎn)豐富且相互交叉，基本上是各領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)和基本技術(shù)的濃縮。現(xiàn)有課程包含十多個(gè)知識(shí)模塊，學(xué)時(shí)接近；各個(gè)模塊間無(wú)太多相關(guān)性和順序關(guān)系，基本相當(dāng)于若干講座性內(nèi)容的集成，系統(tǒng)性弱。

3．教與學(xué)方法陳舊，缺乏計(jì)算思維能力培養(yǎng)

這樣的課程體系帶來的問題是教和學(xué)的困難。由于涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，而授課教師又有各自不同的研究領(lǐng)域和專業(yè)方向，難以做到對(duì)所有知識(shí)模塊都有較深入的理解。由于知識(shí)點(diǎn)多、概念多，理解教學(xué)內(nèi)容十分困難，基礎(chǔ)和課程之間的斷層很難彌補(bǔ)。多數(shù)學(xué)生學(xué)完該課程后，獲得的只是一些零散的概念以及對(duì)辦公軟件的基本應(yīng)用能力，難以有系統(tǒng)性的理解，無(wú)法達(dá)到“建立利用計(jì)算機(jī)求解問題的基本思路”的要求。

二、計(jì)算思維與信息技術(shù)概論課教學(xué)

2005年，美國(guó)總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會(huì)（PITAC）提交的報(bào)告《計(jì)算科學(xué)：確保美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力》認(rèn)為，雖然計(jì)算本身也是一門學(xué)科，但是其具有促進(jìn)其他學(xué)科發(fā)展的作用，21世紀(jì)科學(xué)上最重要的、經(jīng)濟(jì)上最有前途的前沿研究都有可能通過先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)和計(jì)算科學(xué)而得到解決。2006年，美國(guó)周以真教授提出計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解的思維活動(dòng)。計(jì)算思維是與形式化問題及其解決方案相關(guān)的一個(gè)思維過程，其解決問題的表示形式應(yīng)該能有效地被信息處理代理執(zhí)行。

2010年，全國(guó)9所“985工程”建設(shè)高校在西安交通大學(xué)舉辦了首屆“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”，并在會(huì)后發(fā)表了聯(lián)合聲明。聲明指出，培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的一個(gè)重要內(nèi)容，就是要潛移默化地使他們養(yǎng)成一種新的思維方式，即運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念對(duì)問題進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行為理解，即建立計(jì)算思維。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)的核心任務(wù)，并由此建立更加完備的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而為全國(guó)高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革樹立標(biāo)桿。

以計(jì)算思維能力培養(yǎng)作為信息技術(shù)概論教學(xué)的核心任務(wù)，不僅可以緊緊圍繞現(xiàn)有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的根本任務(wù)和核心知識(shí)內(nèi)容，而且反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科的本質(zhì)，也體現(xiàn)了通識(shí)教育應(yīng)有的特征，更為重要的是可以使學(xué)生掌握在計(jì)算環(huán)境下的問題求解方法，這是今后學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決專業(yè)問題的重要基礎(chǔ)。顯然，這樣的教學(xué)定位，不僅擺脫了以“操作技能”培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)能力造成的“危機(jī)”，也更好地詮釋了課程建設(shè)的目標(biāo)，體現(xiàn)了信息技術(shù)概論課程的基礎(chǔ)特征。

三、計(jì)算思維視野下的課程教學(xué)改革

1．課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化研究

信息技術(shù)概論課需要有相對(duì)穩(wěn)定、體現(xiàn)計(jì)算機(jī)學(xué)科核心思想和思維方式的內(nèi)容，不但要解釋相關(guān)知識(shí)是什么，還要回答它們?yōu)槭裁?，特別是要在不局限于特定機(jī)器的條件下，抽象表達(dá)計(jì)算模型和原理、方法及其實(shí)現(xiàn)，因此需要在更高層次上進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容建設(shè)。

圍繞計(jì)算思維的核心思想，梳理和刪減現(xiàn)有課程教學(xué)內(nèi)容，避免概念的堆積，建立圍繞計(jì)算思維核心思想的內(nèi)容組織體系，突出核心的基礎(chǔ)內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容上形成特色鮮明、層次清晰的特色模塊，用不同模塊間的組合構(gòu)建信息技術(shù)概論知識(shí)體系。同時(shí)強(qiáng)化與不同專業(yè)的橫向聯(lián)系。通過研究不同專業(yè)的需求，有針對(duì)性地設(shè)置與專業(yè)相關(guān)的信息技術(shù)概論課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)科能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，充分考慮學(xué)生個(gè)性需求和專業(yè)有機(jī)結(jié)合，建立前后呼應(yīng)、相互聯(lián)系的多層次信息技術(shù)概論課程內(nèi)容體系。表1展示了筆者所在學(xué)校信息技術(shù)概論課的主要知識(shí)模塊及學(xué)時(shí)安排。

2．融合計(jì)算思維的教學(xué)手段、方法

教學(xué)改革不僅僅是教學(xué)內(nèi)容體系的梳理，更重要的是在各部分內(nèi)容的具體教學(xué)中如何組織和呈現(xiàn)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)理解計(jì)算思維的基本方法，而不是簡(jiǎn)單的概念堆積和知識(shí)堆積?；谟?jì)算思維，實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段與教學(xué)方法的創(chuàng)新，建立和完善圍繞問題求解作為基本過程的教學(xué)過程，即能否通過問題引入，尋求解決問題思路，進(jìn)而引出問題解決方法或?qū)崿F(xiàn)方法的教學(xué)組織形式。實(shí)踐過程中我們主要做了以下幾點(diǎn)：

建立全新學(xué)習(xí)模式。在課程教學(xué)中逐條分解學(xué)習(xí)目標(biāo)，按照學(xué)習(xí)任務(wù)“提出——目標(biāo)——實(shí)現(xiàn)——總結(jié)”的一體化思路，逐漸健全為能力培養(yǎng)為主的全新學(xué)習(xí)模式。

實(shí)施任務(wù)及問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)。打破常規(guī)教學(xué)思路和教材章節(jié)的制約，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以任務(wù)及問題為驅(qū)動(dòng)，明確每節(jié)課的目標(biāo)，可操作性強(qiáng)，讓學(xué)生輕松掌握所學(xué)知識(shí)。

分類別教學(xué)。分專業(yè)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，對(duì)文史類和理工類專業(yè)分別編寫不同的教學(xué)大綱，針對(duì)專業(yè)特性進(jìn)行側(cè)重教學(xué)。同時(shí)，文史類和理工類的考試試卷也有所區(qū)分，以適應(yīng)對(duì)不同類別學(xué)生進(jìn)行課程知識(shí)與技能的考查。

3．培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力

信息技術(shù)概論課程教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，計(jì)算思維的核心是基于計(jì)算模型（環(huán)境）和約束的問題求解。圍繞計(jì)算思維相關(guān)的內(nèi)容體系，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例和解決問題的過程，在較高的層次上去理解計(jì)算過程、計(jì)算原理和相關(guān)方法。面向各專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用需求，培養(yǎng)學(xué)生基本的計(jì)算思維能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科獨(dú)特的思維方式，為將來創(chuàng)新性地解決專業(yè)問題奠定基礎(chǔ)。

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責(zé)編：一蕭