以計(jì)算思維為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)方案研究

【摘要】計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類(lèi)普適的技能，對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)成為當(dāng)前教育的一個(gè)重要目標(biāo)。將“計(jì)算思維”引入教學(xué)中，是當(dāng)前我們面臨的教育教學(xué)技術(shù)改革的新挑戰(zhàn)、更是機(jī)遇。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在實(shí)現(xiàn)大學(xué)教育目標(biāo)方面起著非常重要的作用，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。本文探討了基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方案。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；教學(xué)方案；計(jì)算思維

1.計(jì)算思維簡(jiǎn)介

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展，計(jì)算思維作為問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和人類(lèi)行為理解的一種思維方式受到廣泛關(guān)注。計(jì)算思維（Computational Thinking）是由美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在2006年3月在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出和定義。

國(guó)際21世紀(jì)教育委員會(huì)向聯(lián)合國(guó)教科文組織提交的報(bào)告中指出，教育應(yīng)圍繞四種基本學(xué)習(xí)加以安排：一是學(xué)會(huì)認(rèn)知，即學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)；二是學(xué)會(huì)做事；三是學(xué)會(huì)共同生活；四是學(xué)會(huì)生存。從計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)能力培養(yǎng)目標(biāo)看，涉及計(jì)算機(jī)學(xué)科專(zhuān)業(yè)能力的是：對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的問(wèn)題求解能力。這兩方面的能力恰好反映了計(jì)算思維的兩個(gè)核心要素：計(jì)算環(huán)境和問(wèn)題求解。

2.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的基本定位

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算環(huán)境的認(rèn)識(shí)，更重要的應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生掌握在計(jì)算環(huán)境下的問(wèn)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(zhuān)業(yè)問(wèn)題的重要基礎(chǔ)。另外，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)還展現(xiàn)了計(jì)算機(jī)學(xué)科獨(dú)特的思維方式，為將來(lái)創(chuàng)新性地解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。以計(jì)算思維能力培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，不僅緊緊圍繞現(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。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)，更好地體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)特征。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在實(shí)現(xiàn)大學(xué)教育目標(biāo)方面起著非常重要的作用。表現(xiàn)在：計(jì)算機(jī)不僅為解決專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題提供有效的方法和手段，而且提供了一種獨(dú)特的處理問(wèn)題的思維方式；計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)有了極其豐富的信息和知識(shí)資源，為終生學(xué)習(xí)提供了廣闊的空間以及良好的學(xué)習(xí)工具；善于使用互聯(lián)網(wǎng)和辦公軟件是培養(yǎng)良好的交流表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的重要基礎(chǔ)；在信息社會(huì)里，計(jì)算機(jī)使用者的道德規(guī)范與社會(huì)責(zé)任是培養(yǎng)良好道德情操和社會(huì)責(zé)任感的重要內(nèi)容。因此，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不僅是大學(xué)通識(shí)教育的重要組成部分，更在大學(xué)生全面素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)中承擔(dān)著重要的職責(zé)。

高素質(zhì)的創(chuàng)新人才是國(guó)家建設(shè)所不可缺少的。復(fù)合型的知識(shí)結(jié)構(gòu)、良好的思維方式以及勇于探索的實(shí)踐能力是創(chuàng)新人才的重要特征。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)，不僅承載著優(yōu)化大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的使命，也是培養(yǎng)大學(xué)動(dòng)手實(shí)踐能力的重要課程載體，更是訓(xùn)練大學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域獨(dú)特思維方式的教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在我國(guó)高等教育中已有30多年的發(fā)展歷史，已經(jīng)成為我國(guó)高等教育的必然組成部分，在學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。

3.具體做法

計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類(lèi)普適的技能，將發(fā)揮越來(lái)越大的作用，因此，對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)成為當(dāng)前教育的一個(gè)重要目標(biāo)。針對(duì)這一目標(biāo)，本課題面向應(yīng)用型本科院校的學(xué)生，對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方案、教育技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，依托精心設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程和科學(xué)的考核方式，使學(xué)生構(gòu)建起基本的信息素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力，能夠“自覺(jué)”的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的相關(guān)技術(shù)和知識(shí)，以達(dá)到有興趣和會(huì)用計(jì)算機(jī)來(lái)解決問(wèn)題，培養(yǎng)他們對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行抽樣、分解的能力，并能夠?qū)?fù)雜問(wèn)題歸納推倒至他們熟悉的簡(jiǎn)單問(wèn)題上去，終身受益。

以實(shí)踐為主線、以計(jì)算思維為導(dǎo)向，從教學(xué)方法與手段的改革與創(chuàng)新入手，在不弱化“計(jì)算機(jī)軟件的使用”的前提下，提升到“計(jì)算思維”訓(xùn)練的層面，全面提升學(xué)生的綜合能力。圍繞以下三個(gè)方面開(kāi)展課程的教育教學(xué)技術(shù)研究和實(shí)踐：

（1）結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，構(gòu)建計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)平臺(tái)。

從計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)的角度進(jìn)行整體教學(xué)設(shè)計(jì)，如計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程、圖靈獎(jiǎng)、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備展臺(tái)，還有組織學(xué)生進(jìn)行微機(jī)組裝實(shí)驗(yàn)以及市場(chǎng)調(diào)研等活動(dòng)。從計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)的角度進(jìn)行整體教學(xué)設(shè)計(jì)，如計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程、圖靈獎(jiǎng)、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備展臺(tái)，組織學(xué)生進(jìn)行微機(jī)組裝實(shí)驗(yàn)以及市場(chǎng)調(diào)研等活動(dòng)。建立“開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境”，供學(xué)生隨時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，以改變傳統(tǒng)教學(xué)方法中理論講解與實(shí)際操作內(nèi)容不同步的矛盾。

（2）按分類(lèi)分層的原則進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重組；優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。

我校在校學(xué)生有本科和專(zhuān)科層次的學(xué)生，有理科專(zhuān)業(yè)（數(shù)、理、化）和文科專(zhuān)業(yè)（中文、英語(yǔ)、政治、教育等），還包括藝體類(lèi)專(zhuān)業(yè)（美術(shù)、音樂(lè)和體育），層次和類(lèi)別較多。以前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式是不同層次、不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生采用相同的教學(xué)大綱，講授相同的內(nèi)容，采用統(tǒng)一的考核和評(píng)價(jià)體制，造成的直接影響是本科層次的理科類(lèi)學(xué)生“吃不飽”，而專(zhuān)科類(lèi)的文科及藝體類(lèi)學(xué)生不能“消化”，這是教師和學(xué)生都不愿接受的事實(shí)。在分層教學(xué)思想的指導(dǎo)下，我們就課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)及考核方式上進(jìn)行了一系列的改革，形成了一套適應(yīng)我校具體情況的教學(xué)體系，取得了理想的效果，也為同類(lèi)兄弟院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)提供了參考依據(jù)。

根據(jù)“1+X”課程設(shè)置方案中的課程整合要求，按照各專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)所要講述的內(nèi)容提出相應(yīng)調(diào)整方案。

一是根據(jù)文科和理科專(zhuān)業(yè)不同的需求特點(diǎn)，實(shí)行按文科、理科等不同的學(xué)科制定不同的教學(xué)大綱，分開(kāi)授課，以滿足不同學(xué)科對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的不同需求。

二是根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)進(jìn)行分層。隨著中小學(xué)對(duì)信息技術(shù)的重視以及地區(qū)上的差異，學(xué)生進(jìn)校時(shí)的計(jì)算機(jī)水平有了很大的變化：鑒于此，采用普通班、提高班及特色班，學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況、興趣愛(ài)好、學(xué)習(xí)能力，自主選擇班級(jí)，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革中，將我校的在校學(xué)生按學(xué)歷分為三個(gè)層次：本科、專(zhuān)科及函授。針對(duì)不同學(xué)歷層次的學(xué)生，在教學(xué)時(shí)間和內(nèi)容上均不相同。根據(jù)文科、理科及藝體類(lèi)專(zhuān)業(yè)不同的需求，分別組織教學(xué)內(nèi)容，制定教學(xué)大綱，確立我校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系結(jié)構(gòu)。

（3）加強(qiáng)教學(xué)方法與手段的改革與創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)、應(yīng)用計(jì)算機(jī)和計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力。

在計(jì)算思維能力教學(xué)中，需要對(duì)計(jì)算思維重新闡釋成如何開(kāi)展教學(xué)的問(wèn)題，簡(jiǎn)單地說(shuō)：應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的意識(shí)和能力。

參考文獻(xiàn)

[1]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[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010（9）.

[2]jeannettem.wing.computational thinking[J].communicationsoftheacm，march2006.

[3]jeannettem.wing.computationalthinkingand thinkingaboutcomputing philosophical transactions[J].seriesa，july，2008.

[4]jancuny，larrysnyder，jeannettem.wing.demystifyingctfornon-computer scientists[J].workinprogress，2010.

[5]李廉.計(jì)算思維——概念與挑戰(zhàn)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012 （1）.

[6]karprm.understandingsciencethroughthe computationallens[J].journalofcomputerscienceandtechnology，july2011，26（4）.

[7]david lazer，et al.computational social science[J].science，february，2009.