淺談計算機基礎課程教學中計算思維的培養(yǎng)

萬李，宋梅（湖南科技學院電子與信息工程學院，永州 425199）

淺談計算機基礎課程教學中計算思維的培養(yǎng)

萬李，宋梅
（湖南科技學院電子與信息工程學院，永州 425199）

0　引言

2007年，美國正式啟動了以計算思維為核心的本科教育模式，提出“計算思維教育要與思維科學理論與方法相結合，多維度、多層次開展計算機思維研究與實施，并在多類學生中推廣”，這在國內外學術界和教育界引起了廣泛關注。計算機基礎課程作為高校非計算機專業(yè)學生開設的第一層次的計算機基礎教育課程，是培養(yǎng)學生計算機文化意識和學習其他計算機課程的基礎課，具有很強的基礎性和實踐性。為此，如何在計算機基礎課程教學中貫穿計算思維的培養(yǎng)成為大學計算機基礎教育的重要課題。

1　計算機基礎課程教學現(xiàn)狀

隨著信息技術的發(fā)展，計算機基礎課程教育呈現(xiàn)出泛在化、平民化、邊緣化、隨意化等特征，主要可以從以下兩方面進行分析：一是學生學習目的不明確，他們普遍認為計算機基礎課很“簡單”，即使沒有教師教也可以自學得很好，而對于計算機的“編程”，他們認為應該是計算機專業(yè)學生的事，非計算機專業(yè)的學生學了以后作用不大，與今后的工作和生活沾不上邊；二是教師的引導和幫助不夠。某些教師自身對計算機基礎課程在本科教育中的定位和認識比較模糊，認為讓學生學習一些實用技術，不僅能比較快地收到學習成效，且能讓他們在以后的工作中“學以致用”，或者單純以計算機等級考試過級率高低指導學生學習，而 “計算思維”的培養(yǎng)是一個長期的過程，與短時間內的計算機基礎教學關系不大。長此以往，計算機基礎課程教學面臨的瓶頸越來越大，學生提不起興趣，教師缺乏教學動力，漸漸陷入到教學越來越可有可無的惡性循環(huán)之中。

基于此，要改變傳統(tǒng)計算機基礎教育的現(xiàn)狀，進一步增強學生計算機知識及應用技能方面的教育，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)和計算思維能力是十分必要且迫切的。本文結合湖南科技學院的實際，在緊緊圍繞“建設特色鮮明的應用技術型地方本科院?！焙蜑榈胤浇?jīng)濟社會發(fā)展提供人才和技術支撐的基本辦學定位的基礎上，結合學校本科培養(yǎng)方案要求和課程性質，探討如何結合計算機課程教學，有機地融入計算思維培養(yǎng)的內容，使之潛移默化，融會貫通，培養(yǎng)學生的計算思維能力。

2　圍繞計算思維進行課程建設的基本思路

計算機基礎教學不應僅注重培養(yǎng)學生的動手能力，還應將課程提升到思想教學的高度，在教學過程中貫穿對學生計算思維的培養(yǎng)，是解決課程建設問題的有效途徑。換而言之，就是在引入這門課程時，應向學生指明，計算機基礎課程不僅是培養(yǎng)計算機的基本操作技能，更要注重在此基礎上，真正掌握利用計算機來解決問題的基本方法和步驟，這也就是我們常說的“知其然，更要知其所以然”。做到了這一點，也就在一定程度上實現(xiàn)了對學生計算思維能力的訓練和培養(yǎng)。

圍繞計算思維進行課程建設，基本思路有：一是緊緊圍繞應用型人才培養(yǎng)關于知識、能力、素質的培養(yǎng)要求，按照“基礎、實用、新型、能力”的教學思想精心設計教學內容。二是以夯實基礎、面向應用、培養(yǎng)創(chuàng)新為培養(yǎng)目標，以課程建設為基礎、以等級考試為抓手、以創(chuàng)新競賽為舞臺，提高學生的學習興趣，提升學生自主學習的積極性與主動性，從而提高他們的計算機素養(yǎng)，培養(yǎng)他們的計算思維。

3　培養(yǎng)計算思維的教學方案

在計算機基礎課程教學中，我院主要開設了三門課程，分別是 《大學計算機基礎》、《程序設計基礎》和《Access數(shù)據(jù)庫技術》。下面，分別從這三門課程的教學目標、教學內容等出發(fā)，探討以計算思維能力培養(yǎng)為核心的教學方案。

3.1《大學計算機基礎》課程

《大學計算機基礎》教學的目標是：要求學生從宏觀上掌握和理解計算機的工作原理，讓學生在計算機應用層面對計算思維有一個基本認識。很多學生認為學習這門課只要學會了計算機的基礎操作，或者是學會了幾種常用辦公軟件就算學好了。教師也似乎從某種程序上默認了這一情況。為此，我們對原有的教學方案進行調整，在這門課程中弱化Office軟件課堂講解，強化實踐和自主學習。突破以操作為主的教學模式，取而代之的是開展計算思維基礎知識教學，對計算思維及其主要內容、計算思維的作用、馮·諾依曼計算機、存儲程序等問題進行介紹，讓學生在宏觀上了解計算機思維的基本知識和基本理論。在課程教學內容的安排上，從分析基本的計算環(huán)境，到介紹抽象級問題求解的基本方法，將知識傳授與素養(yǎng)培養(yǎng)貫穿于思維教學當中，使學生在對計算系統(tǒng)及環(huán)境有所了解的同時，初步體會計算機問題求解的基本方式，逐步培養(yǎng)學生計算思維的養(yǎng)成。

學習程序設計方法是理解計算機和培養(yǎng)計算思維的最好途徑，計算思維不是編程，但最終卻要通過編程來實現(xiàn)。在以培養(yǎng)計算思維作為教學核心任務的教學過程中，課程的教學應該突出程序設計方法，而不是語言本身。此外，在這門課的實驗教學中，要使學生通過實驗感受計算機問題求解的基本方法和思維模式。對非計算機專業(yè)的學生而言，通過這門課程不是培養(yǎng)成為專門從事程序設計的程序員，而是學習分析和解決計算機問題的基本過程和思路。為此，對《程序設計基礎》該課程的教學內容安排如下：（1）從計算思維的角度出發(fā)，將一些經(jīng)典案例進行重組，將問題的求解從一般高度提升到計算思維的高度，使學生養(yǎng)成用計算思維解決問題的習慣和能力。（2）引入應用程序開發(fā)的教學，開發(fā)一定規(guī)模的應用程序，引導學生探究問題求解的思路和方法，培養(yǎng)計算思維。（3）在教學方法上，尊重學生不同的認知方式，提倡算法的多樣化和變化性。比較計算思維與傳統(tǒng)思維解決問題的區(qū)別和聯(lián)系，從而培養(yǎng)計算思維。

3.3《Access數(shù)據(jù)庫技術》課程

《Access數(shù)據(jù)庫技術》是與具體應用結合得比較緊密的應用技術基礎課程。在《Access數(shù)據(jù)庫技術》課程的教學方案中，應以計算學科基本問題為導向，以經(jīng)典案例為基礎，以項目開發(fā)為目的，以新技術、新開發(fā)平臺為載體，強化學科基礎概念和基本原理的理解，著力培養(yǎng)和提高學生的計算思維能力，使學生的計算機綜合能力得到了很好的鍛煉和提升。主要的做法是：在整個教學中始終貫穿一個核心實例 “教學信息管理系統(tǒng)”，采用總分式任務驅動教學法，讓學生第一堂課就可以看到最終作品，了解學習這門課的目的，激發(fā)學習興趣，并以此為目標，分步式地將最終作品分解為若干個“小任務”，根據(jù)“小任務”的內容，逐步引導學生提出問題、分析問題，從而解決問題。在整個課程結束時，達到“小部分學生熟練掌握整個系統(tǒng)開發(fā)的所有程序，絕大部分學生掌握如何開發(fā)一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，所有學生掌握系統(tǒng)是如何開發(fā)的”教學目標。同時，在講解的過程中，應當注意如下兩個問題：一是要突出相應領域問題求解的核心思路和基本方法；二是要通過小規(guī)模的應用系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，使學生逐步體會應用系統(tǒng)級的問題求解方式。

4　預期目標

通過這些嘗試，我們初步取得了一些成效，學生的學習興趣提升了，學習的主動性增強了，少數(shù)學生能在教師的引導下完成相對復雜程序的設計，并能積極思考教材外的問題。在今后的教學中，我們將結合課程改革，進一步注重計算思維的培養(yǎng)，并希望實現(xiàn)如下目標。

4.1將學生學習計算機從感性認識上升到理性認識

以往學生的學習目的是如何使用計算機這個工具，學習完計算機基礎課程后，學生能擁有相對抽象的計算思維，所具備的感性認識能足以支撐提升到教學目標所期望的理性認識的高度。

4.2設計出評估指標考核掌握計算機思維的程度

為有效評價計算思維的融入效果，以便從教學過程中獲得有效的反饋，我們需要設計評估指標，以便對學生掌握計算思維的程度進行考核，這對我們有了更高的要求，除了認清計算思維的內容與本質外，還要了解分析計算思維的基本要求。

4.3教學方法和技術得到進一步提高

計算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是一個長期的過程，不是僅僅通過一兩門課程就能達到目標，是需要通過一系列課程的教學及實踐，逐步建立判斷、分析、解決問題的方法和思路。計算機基礎課程教學中計算思維的培養(yǎng)，只是讓學生養(yǎng)成計算思維的一個平臺和過程的一部分，在這個過程中，教師們必須調整已有的教學形式和教學方法，注重學生計算機思維的養(yǎng)成，并采取積極的方法讓計算思維成為學生潛移默化的一種能力。

5　結語

總結計算機基礎教學的發(fā)展規(guī)律，最終的目標就是讓計算思維能力成為學生思維的一部分，使學生養(yǎng)成獨立思考、自主學習、信任自己，能夠有效判斷問題的難易，并能想出解決問題的方法，從而更清晰地理解概念和闡述概念，并從主觀和客觀及辯證的方面去看待事物、分析問題、解決問題、得出結論、總結經(jīng)驗等。建立以計算思維為核心的計算機基礎教學科學化和規(guī)范化的教學方法，仍是值得我們去探索的問題。因此，作為長年從事教學工作的一線教師，應當把提高自身的計算思維知識作為提升自身素養(yǎng)的重要組成部分，深刻領悟計算思維的內涵，充分積累和利用計算思維的示例及資源，盡可能地在課堂上創(chuàng)建一些計算思維的活動。

［1］王麗娜，杜玫芳，趙燕麗.基于計算思維的計算機基礎教學的實踐研究［J］.電腦知識與技術，2012（5）：3632～3641

［2］于曉強，趙秀巖，閆丕濤.計算機程序設計課程中計算思維能力的培養(yǎng)［J］.計算機教育，2011（7）：18～21

［3］何欽銘，陸漢權，馮博琴.計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養(yǎng)［J］.中國大學教學，2010（9）：5～9

［4］董榮勝，古天龍.計算思維與計算機方法論［J］.計算機科學，2009（1）：1～42

［5］李思明，陳曉丹.將計算思維融入計算機基礎教學［J］.現(xiàn)代計算機，2012（9）：48～51

Computer Fundamental Course；Computational Thinking；Teaching Plan

Discussion on Computational Thinking Training in Computer Fundamental Education

WAN Li，SONG Mei
（Deparment of Electronic and Information Engineering，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199）

湖南科技學院教學改革研究項目（湘科院教字［2014］29號）、湖南科技學院計算機應用技術重點學科資助項目

1007-1423（2015）10-0037-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.10.010

萬李（1983-），男，湖北洪湖人，碩士研究生，講師，研究方向為智能計算、算法分析與網(wǎng)絡智能

2015-02-03

2015-03-04

信息技術的飛速發(fā)展使計算機基礎課程教育呈現(xiàn)出泛在化、平民化、邊緣化、隨意化等特征。在計算機基礎課程教學中貫穿計算思維的培養(yǎng)成為大學計算機基礎教育的重要課題。結合湖南科技學院實際，從大學計算機不同課程的教學目標、教學內容等方面對教學方案進行改革，能有效培養(yǎng)學生的計算思維能力。

計算機基礎課程；計算思維；教學方案

宋梅（1980-），女，青海海東人，碩士研究生，講師，研究方向為空間圖像處理、算法分析和人工智能

Some features present in computer fundamental education such as ubiquitous，civilians，marginalization and arbitrary because of the rapid development of information technology.It becomes an important topic in computer fundamental education which is throughout computational thinking training during computer fundamental course teaching.Combined with the actual situation of Human University of Science and Engineering，provides the reformation to the teaching plan from teaching aim and teaching contents in different computer fundamental courses，it can cultivate computational thinking ability of students effectively.