將計(jì)算思維融入大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的思考

余梅

摘要：計(jì)算思維的培養(yǎng)是當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的主要方向，通過對(duì)學(xué)生的現(xiàn)狀分析，以結(jié)合專業(yè)的教學(xué)案例為載體，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，將計(jì)算思維融入到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；計(jì)算思維；教學(xué)思考

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）35-8500-02

Thought of integrating Computational Thinking within University Computer Fundamental Courses

YU Mei

（Educational Information and Network Technology Center， Guizhou Normal College， Guizhou 550018， China）

Abstract： At present ，the main direction of teaching reform of university computer fundamental courses is Computational Thinking training. This writer analyzes present situation of freshmen，depends on the teaching cases of combining with disciplines，reforms traditional teaching method and content， integrates Computational Thinking within every link of teaching.

Key words： Fundamentals of University Computer； Computational Thinking； Teaching Thinking

1 概述

計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)際、國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)科學(xué)界、教育界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。2010年7月，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等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)”，并發(fā)布了《九校聯(lián)盟（C9） 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，確定了以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革[1]。在隨后的幾年，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)組織了多次“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革研討會(huì)”，并在深圳發(fā)布了“計(jì)算思維教學(xué)改革宣言”，在宣言中再次強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)計(jì)算思維研究和教育的重要性，再次明確以計(jì)算思維培養(yǎng)為切入點(diǎn)是大學(xué)計(jì)算機(jī)課程深化改革、提高教學(xué)質(zhì)量的核心任務(wù)[2]。

作為學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后首先學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)課程，《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的重要載體。如何以計(jì)算思維為切入點(diǎn)，改革傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和方法，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力是我們長(zhǎng)期致力于研究的課題。

2 現(xiàn)狀分析

信息技術(shù)課在高中已被列為會(huì)考科目，大一的新生對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作在一定程度上應(yīng)有所了解。為了摸清新生在中小學(xué)階段對(duì)信息技術(shù)課程的實(shí)際掌握情況，針對(duì)2013屆的大一非計(jì)算機(jī)專業(yè)新生進(jìn)行了問卷調(diào)查。此次調(diào)查共1063位同學(xué)參加，他們來自21個(gè)不同省份，分別屬于7個(gè)學(xué)院。為了保證調(diào)查的真實(shí)性，調(diào)查采用不記名網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查方式進(jìn)行。通過對(duì)問卷結(jié)果進(jìn)行分析，我校2013屆大一新生有以下特點(diǎn)：

1） 具備一定計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，但水平參差不齊，不容樂觀。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，學(xué)生首次接觸信息技術(shù)課程的時(shí)間如表1所示。學(xué)生在高中參加信息技術(shù)會(huì)考的成績(jī)?nèi)绫?所示。學(xué)生對(duì)自己計(jì)算機(jī)水平的評(píng)價(jià)如表3所示。

通過表1可知，有98%的學(xué)生中小學(xué)已開設(shè)了信息技術(shù)課，其中有36%的學(xué)生在小學(xué)就開始接觸計(jì)算機(jī)了，可見學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)并不陌生，但在表3中，我們又看到62%的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的使用僅僅停留在打字上網(wǎng)。且從表2和表3中的數(shù)據(jù)我們能發(fā)現(xiàn)，學(xué)生計(jì)算機(jī)水平差異很大，大部分學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)仍顯薄弱。

2） 學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)課程有興趣，持較高的期望值。

從表4可以看出，絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)課程感興趣，其中有超過70%的學(xué)生希望通過計(jì)算機(jī)課程的學(xué)習(xí)能提升自己。

3 基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法

3.1分層次培養(yǎng)

通過前面的現(xiàn)狀分析，我們已經(jīng)知道，在中小學(xué)時(shí)期由于地域、學(xué)校、教師以及個(gè)人的差異，學(xué)生進(jìn)入大學(xué)前的計(jì)算機(jī)水平參差不齊，差距很大?？赏ㄟ^摸底測(cè)試來掌握學(xué)生的情況，為分層教學(xué)提供依據(jù)。我們?cè)?013屆新生中抽取了14個(gè)班級(jí)，共432名學(xué)生進(jìn)行入學(xué)摸底測(cè)試，此次測(cè)試由計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)自動(dòng)生成試卷，考試要求和期末考試相同，難度相當(dāng)，滿分100分。

依據(jù)表5統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，可考慮分三個(gè)層次對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)：免修、提高班、基礎(chǔ)班。在教學(xué)時(shí)間、教學(xué)內(nèi)容、考評(píng)方式等方面按層次制定計(jì)劃，教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況做到因材施教。

3.2以“問題”為中心的案例教學(xué)

傳統(tǒng)的以“知識(shí)”為中心的教學(xué)模式，由老師按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。將以“知識(shí)”為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皢栴}”為中心，讓問題貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，用“問題”驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主地去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，讓學(xué)生在這個(gè)過程中去應(yīng)用知識(shí)、吸取知識(shí)，提高計(jì)算思維能力?！皢栴}”為中心的教學(xué)過程可分為四個(gè)步驟：①教師提出問題；②啟發(fā)學(xué)生思考；③教師提供協(xié)助，學(xué)生小組協(xié)作解決問題；④總結(jié)提高，拓展遷移。整個(gè)過程教師運(yùn)用計(jì)算思維方法準(zhǔn)備課程、設(shè)計(jì)案例，學(xué)生根據(jù)教師的引導(dǎo)，運(yùn)用計(jì)算思維方法去解決問題[3]。其中，教學(xué)案例的設(shè)計(jì)尤為重要，一個(gè)好的問題可以激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲，能起到事半功倍的效果。當(dāng)然，這就對(duì)教師提出了更高的要求，教師必須深入挖掘課程教材，梳理出知識(shí)單元中所涉及的計(jì)算思維，精心準(zhǔn)備案例內(nèi)容。

4 基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容

4.1將計(jì)算思維滲透在教學(xué)案例中

過去在設(shè)計(jì)教學(xué)案例時(shí)，往往注重對(duì)學(xué)生技能的訓(xùn)練，計(jì)算思維活動(dòng)是在無意識(shí)中進(jìn)行的。其實(shí)培養(yǎng)計(jì)算思維與技術(shù)應(yīng)用之間并不是一對(duì)矛盾體，關(guān)鍵的是要在其中形成聯(lián)系。“計(jì)算思維”的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化，其包含一系列方法有：關(guān)注點(diǎn)分離、啟發(fā)式推理、分解任務(wù)、遞歸思維回推、并行處理、仿真、折中思維處理等[4]。在《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》中有很多能反映計(jì)算思維精髓而被我們忽略的內(nèi)容。例如計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)案例中，硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正體現(xiàn)了抽象化、自動(dòng)化的計(jì)算思維思想，馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的五大硬件部分就是基于對(duì)任務(wù)的分解。當(dāng)介紹存儲(chǔ)器時(shí)，通過對(duì)Cache、內(nèi)存、磁盤存儲(chǔ)器的比較，可強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)中速度與容量的折中思想。

4.2結(jié)合專業(yè)背景開展計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的重要目標(biāo)是能夠利用計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維來分析、解決各自專業(yè)領(lǐng)域中的實(shí)際問題。因此，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程必須要與專業(yè)相結(jié)合，針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同的教學(xué)案例，將專業(yè)問題轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能解決的問題。如表6所示，在介紹Office軟件時(shí)可根據(jù)不同專業(yè)設(shè)計(jì)不同的案例。

在制作專業(yè)案例前，制作團(tuán)隊(duì)必須和相關(guān)專業(yè)的教師進(jìn)行交流、探討，了解不同專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的需求；案例制作完成后，也要送交各專業(yè)教師審閱。教學(xué)中通過結(jié)合專業(yè)案例，達(dá)到既能闡釋計(jì)算學(xué)科的普適思維，又能幫助學(xué)生解決專業(yè)問題的教學(xué)效果。

5 結(jié)束語

在當(dāng)今信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)課程不僅要教給學(xué)生有用的知識(shí)，更要教給學(xué)生知識(shí)背后的思想[2]。將計(jì)算思維融入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，提升了課程的內(nèi)涵，鍛煉了學(xué)生的綜合能力，促進(jìn)了學(xué)生的發(fā)展。當(dāng)然，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)仍然處于一個(gè)摸索階段，下一步還有很多方面值得去研究，例如怎樣在多學(xué)科交叉中去提煉計(jì)算思維、怎樣利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)去促進(jìn)計(jì)算思維訓(xùn)練等等。這些都需要我們不斷去分析、探索、實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

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