MOOC支撐下的以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)模式研究

丁琳　王穎　馬淑萍

摘要：針對傳統(tǒng)大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)存在的問題，在分析MOOC理念的基礎(chǔ)上，闡述利用MOOC促進(jìn)大學(xué)計算機(jī)課堂教學(xué)改革、構(gòu)建新的大學(xué)計算機(jī)課堂教學(xué)模式的觀點，為新形勢下計算機(jī)課程教學(xué)改革和創(chuàng)新實踐型人才培養(yǎng)提供策略。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計算機(jī)；MOOC；課堂教學(xué)；計算思維

0、引言

隨著信息化社會對大學(xué)生計算機(jī)知識與應(yīng)用能力要求的不斷提高，大學(xué)計算機(jī)課程作為大學(xué)非計算機(jī)專業(yè)的第一門計算機(jī)基礎(chǔ)課程要充分體現(xiàn)時代特征，不斷改革創(chuàng)新。當(dāng)前，計算思維已經(jīng)成為推動人類文明進(jìn)步和促進(jìn)科技發(fā)展的三大手段之一，是大學(xué)生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)的重要組成部分，因此，大學(xué)計算機(jī)課程不應(yīng)僅著眼于培養(yǎng)學(xué)生在計算機(jī)方面的知識和技能，更要培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)解決和處理問題的思維能力，與大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)物理一樣成為培養(yǎng)和構(gòu)建學(xué)生思維意識的基礎(chǔ)課程?？紤]計算思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)，構(gòu)建新的課程教學(xué)模式已成為當(dāng)今高校教學(xué)改革的新課題和首要任務(wù)。

最近一種新的教育學(xué)習(xí)模式——大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程MOOC（Massive Open Online Course）的出現(xiàn)開啟了在線教育的新模式，引起高等教育界的廣泛關(guān)注。越來越多的高校將MOOC引入到教學(xué)實踐中，以期深化大學(xué)的課程與教學(xué)改革，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

對我們來說，MOOC時代下的大學(xué)計算機(jī)課程無疑產(chǎn)生了新的需求和形態(tài)，MOOC與課堂教學(xué)的有機(jī)融合為大學(xué)計算機(jī)教學(xué)改革的落實、教育質(zhì)量提升等深層次變革帶來新的契機(jī)。

1、大學(xué)計算機(jī)教學(xué)改革

1.1 培養(yǎng)學(xué)生的計算思維是改革的方向

大學(xué)計算機(jī)課程的核心價值是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，以計算思維為導(dǎo)向進(jìn)行大學(xué)計算機(jī)教學(xué)改革，人們對此已形成共識。如何將共識變?yōu)閷嵺`，形成一套完整而清晰的方法體系，還需要做大量的工作。

當(dāng)前大學(xué)計算機(jī)課堂教學(xué)大多以教師為中心，以教為主。教師關(guān)注計算機(jī)及其通用計算手段應(yīng)用的描述和表達(dá)，偏重知識灌輸；學(xué)生是知識的被動接受者，其學(xué)習(xí)主要是“遵從、記憶和模仿”，這樣的教學(xué)難以讓學(xué)生的思維和能力得到發(fā)展。

計算思維不僅反映了計算機(jī)的原理，更重要的是體現(xiàn)了基于計算技術(shù)以及計算機(jī)問題求解的思路與方法，為未來應(yīng)用計算機(jī)手段進(jìn)行學(xué)科的研究與創(chuàng)新奠定堅實的基礎(chǔ)。對學(xué)生而言，掌握計算機(jī)知識很容易，但將這些知識貫通形成思維，最終化為能力則需要不斷訓(xùn)練。大學(xué)計算機(jī)課程要實現(xiàn)思維性教學(xué)改革，關(guān)鍵要將貫通計算機(jī)知識的思維以可視化、可實現(xiàn)的方式而不是簡單化、概念化的方式傳授給學(xué)生。因此，將計算思維注入大學(xué)計算機(jī)的教學(xué)改革是對現(xiàn)有教學(xué)模式的挑戰(zhàn)，其重心是教育教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)內(nèi)容的改革、教學(xué)方法與手段的再創(chuàng)新。

大學(xué)計算機(jī)課堂教學(xué)與學(xué)生計算思維能力需求間的差距，除了有教師自身的原因，也有兩個外在因素：一是教學(xué)內(nèi)容多與課時數(shù)壓縮之間的矛盾。課程兼?zhèn)淅碚撔耘c實踐性，教學(xué)內(nèi)容涉及范圍廣、知識點多，需要學(xué)生具備一定的計算機(jī)基礎(chǔ)知識才能更好地理解和掌握計算思維。通常的做法是用大量的學(xué)時講授理論，少部分的學(xué)時用在實踐上，這使得學(xué)生難以消化課內(nèi)知識。二是入學(xué)時學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)的差異。大學(xué)計算機(jī)課程的教學(xué)一直面臨著學(xué)生“非零起點”和“非同一起點”的“兩非”狀態(tài)，這給課堂教學(xué)的組織帶來困難，而計算思維內(nèi)容的注入會使這種個體差異現(xiàn)象變得更加明顯。

因此，只有保證每個學(xué)生預(yù)先具備一定量的計算機(jī)知識，才能在課堂上更好地開展基于知識的思維性教學(xué)，從而有效解決計算思維能力在課堂教學(xué)中培養(yǎng)難的問題。而MOOC能夠為問題的解決提供新的手段。

1.2 對MOOC的認(rèn)識

MOOC是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和教育技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的教育學(xué)習(xí)模式，能為廣大學(xué)生提供更高質(zhì)、高效和便利的教育資源和學(xué)習(xí)機(jī)會。在我們看來，相比于大學(xué)正規(guī)的課堂教學(xué)，MOOC的優(yōu)勢可以歸納為以下幾點：

（1）更廣闊的視野。MOOC的開放性使學(xué)生能快捷且免費地學(xué)習(xí)到國內(nèi)外高校各學(xué)科最優(yōu)質(zhì)的課程，對不同高校間相似課程進(jìn)行比較和分析，有助于學(xué)生深入、全面地理解和掌握課程知識。

（2）更個性化的學(xué)習(xí)方式。MOOC不需要學(xué)生在規(guī)定的時間、地點和固定的同學(xué)一起學(xué)習(xí)，滿足了不同層次學(xué)生的個性化自主學(xué)習(xí)需求，有利于個性和潛能的發(fā)展。

（3）教學(xué)數(shù)據(jù)的挖掘與利用。MOOC不僅能給出網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)考核分值，還提供了學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的實時收集和分析，這為自主學(xué)習(xí)過程的激勵、監(jiān)控和優(yōu)化提供了更好的途徑，也為針對個體提供個性化指導(dǎo)打下基礎(chǔ)。

盡管MOOC具有上述諸多優(yōu)勢，但并不意味著正規(guī)的課堂教學(xué)可以被其取代，主要有4方面的原因。一是MOOC在給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來靈活性的同時也減弱了外在規(guī)范，學(xué)生容易放棄學(xué)習(xí)。二是MOOC提供開放的課程教學(xué)資源，但無法創(chuàng)造與正規(guī)課堂互動相當(dāng)?shù)姆諊托Ч?，學(xué)生缺乏積極思考問題的熱情，分析和解決問題的能力比較差。尤其不能創(chuàng)造在一起進(jìn)行長時間的思想交流、協(xié)作和互相學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，而這正是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維最為重要的環(huán)境。三是MOOC的受教人數(shù)眾多，教師難以對不同受教者做有針對性的長期輔導(dǎo)。四是MOOC難以為學(xué)生提供高水平的創(chuàng)新實踐體驗。

因此，MOOC應(yīng)是一種輔助型的學(xué)習(xí)方式，作為課堂學(xué)習(xí)的有益補(bǔ)充。比較科學(xué)的做法是將MOOC與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢，相互促進(jìn)。

1.3 利用MOOG優(yōu)勢，以翻轉(zhuǎn)思維促進(jìn)教學(xué)改革

在大學(xué)計算機(jī)教學(xué)改革的思路上，我們可以以翻轉(zhuǎn)式教學(xué)改革為切入點，以自建的或其他高校的大學(xué)計算機(jī)MOOC為依托，實現(xiàn)正規(guī)課堂教學(xué)與MOOC的有機(jī)融合，借助MOOC改變課上講授、課后復(fù)習(xí)的傳統(tǒng)授課模式，將計算思維培養(yǎng)的過程延伸到課堂教學(xué)之前，讓學(xué)生在課前通過MOOC觀看教學(xué)視頻，先自我或通過討論進(jìn)行個性化學(xué)習(xí)，再結(jié)合課堂教學(xué)實現(xiàn)計算思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)。這種安排既考慮了課堂授課時數(shù)限制和學(xué)生個體差異，也考慮了課程定位。MOOC不僅在課堂外為學(xué)習(xí)者和教學(xué)者提供了更好的學(xué)習(xí)和教學(xué)方法，同時也為課堂上進(jìn)行以教師為主導(dǎo)的科學(xué)、高效的思維性教學(xué)活動做好知識、技能上的鋪墊和支撐，提供時間上的保障。課堂教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力無疑是最為重要的環(huán)節(jié)，而設(shè)計好課堂教學(xué)是培養(yǎng)出具有計算思維的高層次人才的關(guān)鍵。endprint

2、新型教學(xué)模式構(gòu)建

2.1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和更新

教師將MOOC作為大學(xué)計算機(jī)課堂教學(xué)的線上環(huán)節(jié)，讓學(xué)生預(yù)先自主學(xué)習(xí)課程理論知識。其中MOOC提供以計算思維為主線組織的知識點的教學(xué)視頻，該方式使課堂教學(xué)在內(nèi)容上，從以知識和技能講解為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算思維解決問題的能力為核心。

基于上述思路，學(xué)生需要通過MOOC預(yù)先學(xué)習(xí)知識模塊，教師在課堂上運用案例開展研討，運用問題求解方法梳理疑難點。案例的選擇要建立在對MOOC中實時記錄的教學(xué)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)注重與學(xué)生的專業(yè)相結(jié)合，重點傳授計算機(jī)在不同學(xué)科的應(yīng)用思想和方法。例如，學(xué)生通過MOOC學(xué)習(xí)構(gòu)成算法思維的一系列知識點，如問題的抽象、數(shù)學(xué)建模、算法的策略設(shè)計、算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)表達(dá)、算法的程序設(shè)計等；在課堂上，教師采用旅行商問題（TSP）案例，以問題為牽引，如TSP本質(zhì)上是一個什么問題？用什么數(shù)學(xué)模型來解決？這個數(shù)學(xué)模型用怎樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法來表達(dá)？算法的程序是什么？學(xué)生根據(jù)教師提出的問題進(jìn)行討論，分析解決問題的相關(guān)思路，判斷哪些方法能有效地解決問題，進(jìn)而在教師的引導(dǎo)下得到問題的解決方法或?qū)崿F(xiàn)方法。學(xué)生通過案例貫通知識點，理解和掌握完整的求解過程和思維方法，親身感受到計算思維的作用及其可實現(xiàn)性。

在MOOC的支撐下，大部分的課堂學(xué)時將用于開展實踐教學(xué)，這為學(xué)生所掌握的計算機(jī)知識內(nèi)化為計算思維能力創(chuàng)造了有利條件。課堂實踐內(nèi)容的設(shè)計要注重綜合性，貼近專業(yè)需要，給學(xué)生留出創(chuàng)新思維的空間，不僅要強(qiáng)調(diào)問題抽象、求解思路和形式化描述，更要增強(qiáng)問題求解的多樣性和重構(gòu)性，其中多樣性可以盡量激發(fā)學(xué)生的思維活動，重構(gòu)性通過變化也能夠強(qiáng)化計算思維的訓(xùn)練。同時，課堂實踐教學(xué)需著重提供基礎(chǔ)知識之上的拓展、創(chuàng)新等豐富的多層次實踐訓(xùn)練和指導(dǎo)，著力提高每個學(xué)生的計算思維意識與創(chuàng)新實踐能力。

在MOOC的支撐下，課堂教學(xué)的組織可打破以往理論教學(xué)和實踐教學(xué)的界限，將這兩者融為一體，教學(xué)場所可以設(shè)在實踐教室里，師生雙方可邊教、邊學(xué)、邊做。

2.2 教學(xué)方法的改進(jìn)

MOOC支撐下的大學(xué)計算機(jī)課堂教學(xué)不僅是教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和更新，更重要的是在具體內(nèi)容教學(xué)中采用怎樣的方法來實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

由于課程理論知識的講解由MOOC來完成，因此，課堂教學(xué)能真正轉(zhuǎn)變成“以學(xué)生為中心，以學(xué)為主”，教師角色則轉(zhuǎn)變成“主導(dǎo)者”，發(fā)揮指導(dǎo)和調(diào)控作用，以互動為主開展教學(xué)活動。在師生互動方面，教師以問題為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)引導(dǎo)，并鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，善于引導(dǎo)學(xué)生積極有效地思考、討論并解答。MOOC對教學(xué)內(nèi)容的分擔(dān)使教師在這一環(huán)節(jié)能夠給予學(xué)生更充足的時間。通過MOOC的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備了學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，能夠根據(jù)所學(xué)知識、專業(yè)和自己的興趣愛好在課堂上提出問題，探索問題求解方法，最終解決問題。在生生互動方面，借助MOOC提供的實時教學(xué)數(shù)據(jù)，教師能夠更好地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組，利用激勵機(jī)制和學(xué)生層次差異性所產(chǎn)生的合作意識，形成有利于每個小組成員發(fā)展的集體。在深層次的互動過程中，教師需從思維方面提供問題的解決工具、團(tuán)隊協(xié)作策略的指導(dǎo)，并幫助學(xué)生及時修正錯誤的思路和方法，同時關(guān)注學(xué)生個體差異。這種教學(xué)方法提倡學(xué)生主動參與討論，通過積極地思考、思想交流、協(xié)作、實踐操作，即以“做”而非以往的“聽或看”為主介入到學(xué)習(xí)活動中，讓學(xué)生高效地參與了思維的形成與應(yīng)用過程，使學(xué)生的主動性、能動性和自主合作性得到充分發(fā)揮。

2.3 綜合評價體系的改進(jìn)

考核是為了實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的一種教學(xué)手段。目前，大學(xué)計算機(jī)課程考評體系一般由平時考核（30%）和期末考核（70%）兩部分組成。平時考核一般只注重學(xué)生課堂出缺勤情況，而期末考核是以測試記憶為主的知識性考核。這樣的考核方式不能全面反映學(xué)生對課程知識的學(xué)習(xí)情況，更不可能有效地反映學(xué)生掌握計算思維的程度。我們認(rèn)為，MOOC支撐下的大學(xué)計算機(jī)課程考核應(yīng)以思維能力為本位，改進(jìn)綜合評價體系，充分發(fā)揮考核評價的引導(dǎo)和激勵作用，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)化創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。

根據(jù)上述思路，可以通過合理地采用平時考核（40%，其中MOOC占25%）、課堂實踐考核（20%）和期末考核（40%）綜合評價學(xué)生的計算機(jī)知識水平和教學(xué)效果。在平時考核上，借助MOOC能使考核更加全面和公正，對學(xué)生從課外到課上的實際學(xué)習(xí)情況給予公正的考評。其中，課外學(xué)習(xí)情況由MOOC給出網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)考核分值，而課堂上的學(xué)習(xí)情況不僅注重學(xué)生出勤，更重要的是從教學(xué)過程中的互動環(huán)節(jié)獲得有效反饋。課堂實踐考核成績不僅要反映問題求解的結(jié)果，還要反映問題求解過程的多樣性與重要性，從而鼓勵學(xué)生積極思維，大膽創(chuàng)新。在期末考核上，需轉(zhuǎn)變?yōu)橐詼y試思維為主的知識性考核。

3、結(jié)語

考慮MOOC的支撐作用，新構(gòu)建的大學(xué)計算機(jī)課堂模式“以學(xué)生為中心、以學(xué)為中心”，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)和計算思維解決實際問題的基本能力為核心，是傳統(tǒng)教學(xué)法的充分拓展。這樣的教學(xué)更能符合教育要培養(yǎng)創(chuàng)新實踐型人才的要求，也為終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)創(chuàng)造了條件。

以MOOC為代表的在線教育雖然還需要進(jìn)一步的研發(fā)和推廣，但應(yīng)該看到其對于促進(jìn)高等教育改革與發(fā)展所發(fā)揮的積極作用。筆者希望能與廣大教育同仁共同探索MOOC時代下的計算思維教學(xué)改革的實踐之路。endprint