面向計(jì)算思維的教學(xué)模式研究與實(shí)踐

摘要：文章研究了計(jì)算思維的教學(xué)模式設(shè)計(jì)、實(shí)踐與效果分析，重點(diǎn)介紹了計(jì)算思維的基本概念和目前高校對(duì)計(jì)算思維研究的現(xiàn)狀，提出了面向計(jì)算思維的教學(xué)模式整體思路，并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的核心課程網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)為例，從課程教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建與教學(xué)案例設(shè)計(jì)角度，系統(tǒng)分析了基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類(lèi)課程教學(xué)模式的具體方法與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；教學(xué)模式；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)案例

中圖分類(lèi)號(hào)：G710文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-1422（2015）04-0054-04

收稿日期：2015-03-12

作者簡(jiǎn)介：鄧單（1981-），男，廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級(jí)工程師，博士。研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息安全。（廣東 廣州/511483）

基金項(xiàng)目：本文系廣州市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃面上一般課題（編號(hào)：1201431075）、廣東省高教學(xué)會(huì)云計(jì)算與大數(shù)據(jù)專(zhuān)委會(huì)科研課題（編號(hào)：GDYJSKT14-06）項(xiàng)目成果。 一、引言

計(jì)算思維（Computational Thinking）的概念最早由美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授于2006年提出，并進(jìn)行了系統(tǒng)的定義與分析。隨著計(jì)算思維概念的提出，工業(yè)界與學(xué)術(shù)界對(duì)于計(jì)算思維的研究逐漸深入。美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）明確要求在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程中講授計(jì)算思維的核心內(nèi)容。而英國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（BCS）則組織歐洲的研究學(xué)者對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行研討與分析，提出了歐洲國(guó)家針對(duì)計(jì)算領(lǐng)域挑戰(zhàn)的解決策略。

雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于計(jì)算思維的準(zhǔn)確定義分歧仍然較大，但周以真教授的系統(tǒng)解釋獲得了國(guó)際上最為廣泛的認(rèn)同。周以真教授對(duì)計(jì)算思維給出如下定義：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)的行為；計(jì)算思維涵蓋了反映計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣泛性的一系列人類(lèi)的思維活動(dòng)。計(jì)算思維所使用的方法有約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等。一方面，通過(guò)抽象化和分解化將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為若干個(gè)容易描述的小問(wèn)題來(lái)處理；另一方面，通過(guò)啟發(fā)式推理，在不確定性條件中尋找?guī)椭?、提出方案、解決問(wèn)題。

本文探索計(jì)算思維的教學(xué)模式設(shè)計(jì)、實(shí)踐與效果分析，以網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程教學(xué)為研究對(duì)象，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)，構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)典型教學(xué)案例，創(chuàng)新課程教學(xué)方法。全文結(jié)構(gòu)安排如下：引言部分介紹計(jì)算思維的起源與基本概念；第二部分對(duì)國(guó)內(nèi)計(jì)算思維的研究及應(yīng)用狀況做簡(jiǎn)要分析；第三部分從整體層面介紹面向計(jì)算思維的教學(xué)模式設(shè)計(jì)思路；第四部分基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)，分別以教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)案例等角度討論網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程教學(xué)模式。第五部分為結(jié)論部分。

二、計(jì)算思維研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)相關(guān)研究學(xué)者也已經(jīng)將計(jì)算思維能力培養(yǎng)的理念應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及相關(guān)領(lǐng)域課程的教學(xué)實(shí)踐中。圖1給出了近8年來(lái)各年度發(fā)表的計(jì)算思維相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量。2007年，周以真教授首次將計(jì)算思維的概念引入國(guó)內(nèi)后，初期并沒(méi)有引發(fā)較大反響；2009年國(guó)內(nèi)著名學(xué)者完成了計(jì)算思維開(kāi)拓性的工作：國(guó)防科技大學(xué)朱亞宗教授首次系統(tǒng)闡述了計(jì)算思維與實(shí)驗(yàn)思維和理論思維的區(qū)別與聯(lián)系；桂林電子科技大學(xué)董榮勝則詳細(xì)描述了計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論研究領(lǐng)域的相互促進(jìn)關(guān)系。河北師范大學(xué)郭喜鳳教授則從理論層面詳細(xì)對(duì)比了計(jì)算理論思維 、計(jì)算技術(shù)思維 和計(jì)算工程思維，并將計(jì)算思維推廣到計(jì)算機(jī)思維。

圖1計(jì)算思維文獻(xiàn)數(shù)量分析

2010年7月發(fā)布的九校聯(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，旗幟鮮明地把“計(jì)算思維能力的培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，到此開(kāi)啟了計(jì)算思維研究的序幕。2011年之后，相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。近年來(lái)，基于計(jì)算思維的研究已經(jīng)從理論走向?qū)嵺`。崔玲、奎曉燕等研究將計(jì)算思維的理念應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用課程教學(xué)實(shí)踐。牟琴、譚良、周雄竣等人則基于計(jì)算思維提出了任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模型，將教學(xué)者、學(xué)習(xí)者以及教學(xué)活動(dòng)運(yùn)用數(shù)學(xué)函數(shù)的模型表述，并在教學(xué)實(shí)踐中驗(yàn)證了該模型的可行性。2014年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)戰(zhàn)德臣等提出面向計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容的最小集合與實(shí)施方法；基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)目標(biāo)，詳細(xì)分析了各教學(xué)模板的必要性與內(nèi)容構(gòu)成。龔向堅(jiān)和艾明晶等提出以培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維能力為目標(biāo)的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)主干課程教學(xué)改革方案和教學(xué)實(shí)施計(jì)劃，確立了專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的能力目標(biāo)，構(gòu)建計(jì)算機(jī)知識(shí)與計(jì)算思維有機(jī)整合的課程體系。袁磊等結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，提出基于計(jì)算思維的探究式教學(xué)模式，具體內(nèi)容包括課程改革，實(shí)踐環(huán)節(jié)以及多維評(píng)價(jià)機(jī)制。韓慶龍等以非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為研究對(duì)象，從教學(xué)模式、計(jì)算思維培養(yǎng)切入點(diǎn)及教學(xué)案例等角度對(duì)課程改革方案進(jìn)行了初步探索。馬莉則分析高職院校當(dāng)前信息安全課程教學(xué)的現(xiàn)狀，提出將計(jì)算思維應(yīng)用于課程的培養(yǎng)目標(biāo)，課程體系及教學(xué)模式等各方面。

面向計(jì)算思維的教學(xué)模式研究與實(shí)踐 三、面向計(jì)算思維的教學(xué)模式改革思路

2014年5月，為加快發(fā)展職業(yè)教育，建設(shè)現(xiàn)代職業(yè)教育體系，國(guó)務(wù)院發(fā)布了加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定（國(guó)發(fā)[2014]19號(hào)）；2014年6月，教育部等六部門(mén)印發(fā)了《現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)規(guī)劃（2014-2020）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)劃）。規(guī)劃中明確要求：推動(dòng)教學(xué)方法改革，通過(guò)真實(shí)案例、真實(shí)項(xiàng)目激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、探究興趣和職業(yè)興趣。

正是在這種形勢(shì)下，計(jì)算思維的教學(xué)理念為高職計(jì)算機(jī)類(lèi)課程教學(xué)改革提供了有益的理論指導(dǎo)。計(jì)算思維的核心思想與規(guī)劃要求完全相符。計(jì)算思維的培養(yǎng)核心在于培養(yǎng)學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，主動(dòng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題并進(jìn)行歸納總結(jié)進(jìn)而推廣的能力；它不只是單純知識(shí)點(diǎn)的講授，也不只是具體技能的培養(yǎng)，而是建立在理論知識(shí)與職業(yè)技能基礎(chǔ)上的思維習(xí)慣。計(jì)算思維的培養(yǎng)也不只是特定課程的責(zé)任，而應(yīng)該貫穿于整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中。計(jì)算思維的訓(xùn)練也是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要在教師的指導(dǎo)下有意識(shí)地進(jìn)行訓(xùn)練。

需要特別指出的是，基于計(jì)算思維的教學(xué)模式，并不需要將已有的教學(xué)體系全部推翻重新設(shè)計(jì)，而應(yīng)當(dāng)將具體的計(jì)算機(jī)知識(shí)與計(jì)算思維的培養(yǎng)進(jìn)行適當(dāng)融合，將計(jì)算思維的訓(xùn)練過(guò)程融入到課程的教學(xué)內(nèi)容中，通過(guò)典型任務(wù)、典型案例的設(shè)計(jì)，潛移默化地將計(jì)算思維的思想滲透到學(xué)生的思維習(xí)慣中。本文將以網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程教學(xué)為具體研究對(duì)象，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)，構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)典型教學(xué)案例，創(chuàng)新課程教學(xué)方法。

四、面向計(jì)算思維的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

下文將以網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程為例，詳細(xì)闡述面向計(jì)算思維的教學(xué)模式設(shè)計(jì)思路。網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)是高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)業(yè)中的核心課程，該課程以培養(yǎng)學(xué)生安裝和配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本技能為主要教學(xué)目標(biāo)。其先導(dǎo)課程包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，后續(xù)課程有網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成等。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程要求學(xué)生熟悉交換機(jī)、路由器在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的作用，通過(guò)交換機(jī)、路由器的配置來(lái)組建、管理和維護(hù)中小型網(wǎng)絡(luò)。

（一）教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程一般包括網(wǎng)絡(luò)互連概論、交換機(jī)原理與基本配置、路由器原理與基本配置、訪問(wèn)控制與地址轉(zhuǎn)換、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理與配置和廣域網(wǎng)原理及配置等若干教學(xué)單元?；谟?jì)算思維能力培養(yǎng)的課程改革，并不是將已有成熟的教學(xué)內(nèi)容全部推翻；而是將計(jì)算思維的培養(yǎng)與網(wǎng)絡(luò)互連知識(shí)有機(jī)地整合，在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)化計(jì)算思維。重新構(gòu)建設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容如表1所示。由表1可見(jiàn)，課程分為6個(gè)教學(xué)單元。針對(duì)各教學(xué)單元與計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)系，我們將逐一進(jìn)行詳細(xì)分析。

第1教學(xué)單元網(wǎng)絡(luò)互連概論中，主要的教學(xué)內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟位Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、IP地址的分配和子網(wǎng)劃分。本教學(xué)單元中，教師需要在講解網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史過(guò)程中，將發(fā)展過(guò)程中蘊(yùn)含的計(jì)算思維詳細(xì)剖析，并組織學(xué)生進(jìn)行小組自主討論分析；在IP地址分配知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中，與之對(duì)應(yīng)的是將復(fù)雜問(wèn)題化簡(jiǎn)優(yōu)化的計(jì)算思維；在子網(wǎng)劃分教學(xué)內(nèi)容中，主要涉及的計(jì)算思維理念是層次化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)思維。

第2教學(xué)單元交換機(jī)原理與基本配置中，主要的教學(xué)內(nèi)容包括：交換機(jī)工作原理、交換機(jī)管理方法、交換機(jī)端口安全、VLAN原理及應(yīng)用和生成樹(shù)協(xié)議及配置。本教學(xué)單元為網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。其中VLAN原理教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的是網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算思維的培養(yǎng)；生成樹(shù)協(xié)議與配置教學(xué)單元?jiǎng)t著重強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維中的遞歸思想以及數(shù)學(xué)與工程思維相融合的能力。

第3教學(xué)單元路由器原理與基本配置中，主要的教學(xué)內(nèi)容有：路由器工作原理、靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由和路由器配置方法。本教學(xué)內(nèi)容涉及的知識(shí)點(diǎn)難度較大，理論深度和數(shù)學(xué)要求較高，屬于本課程教學(xué)中的難點(diǎn)內(nèi)容。在靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由教學(xué)內(nèi)容中，著重講解兩種路由的設(shè)計(jì)思路，需要讓學(xué)生理解計(jì)算思維中算法設(shè)計(jì)思維和路由選擇設(shè)計(jì)思維。

第4教學(xué)單元訪問(wèn)控制與地址轉(zhuǎn)換中，主要的教學(xué)內(nèi)容有：IP包過(guò)濾與防火墻、訪問(wèn)列表的功能與作用、訪問(wèn)控制列表配置、地址轉(zhuǎn)換原理與應(yīng)用、地址轉(zhuǎn)換配置。在介紹訪問(wèn)控制列表教學(xué)過(guò)程中，需要將網(wǎng)絡(luò)安全思維引入教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生使用融合與分解的方法，從不同角度思考加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全的可能性；通過(guò)啟發(fā)式的引導(dǎo)讓學(xué)生潛移默化地感受計(jì)算思維的強(qiáng)大魅力。

第5教學(xué)單元無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理與配置中，主要的教學(xué)內(nèi)容有：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡(jiǎn)介、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置。教師在講解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)展過(guò)程中，需要有意識(shí)地讓學(xué)生理解有線局域網(wǎng)向無(wú)線局域網(wǎng)轉(zhuǎn)化的內(nèi)在原因與技術(shù)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)用啟發(fā)式推理思維大膽預(yù)測(cè)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。

第6教學(xué)單元廣域網(wǎng)原理及配置中，主要的教學(xué)內(nèi)容有：廣域網(wǎng)協(xié)議原理、廣域網(wǎng)認(rèn)證技術(shù)。在本教學(xué)單元中，需要讓學(xué)生理解廣域網(wǎng)中分層設(shè)計(jì)思維的優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)加密的原理。

（二）教學(xué)案例設(shè)計(jì)

教學(xué)案例是教學(xué)內(nèi)容的重要載體和表現(xiàn)形式。在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程改革中，可以將計(jì)算思維的理念與思想，融入到教學(xué)案例的講解與討論中，通過(guò)真實(shí)案例、真實(shí)項(xiàng)目激發(fā)學(xué)生的探究興趣。本節(jié)將以思維互連技術(shù)課程中的典型案例設(shè)計(jì)為例，討論基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的案例教學(xué)方法。

如圖2所示，基于計(jì)算思維的案例教學(xué)過(guò)程一般分為6個(gè)步驟。首先由教師創(chuàng)建描述具體的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生將教學(xué)情境中的需求與問(wèn)題抽象化，提取其中最根本的概念與知識(shí)點(diǎn)；隨后將復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行分解，轉(zhuǎn)化成具體的、可描述的具體問(wèn)題；再根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)尋求具體問(wèn)題的解決方法；當(dāng)復(fù)雜問(wèn)題解決之后，通過(guò)啟發(fā)式的引導(dǎo)，讓學(xué)生將本案例進(jìn)行推廣，并總結(jié)歸納其中的經(jīng)驗(yàn)，回顧教學(xué)情境中解決問(wèn)題的整體思路。

圖2基于計(jì)算思維的案例教學(xué)過(guò)程分析

在路由器原理與配置教學(xué)單元中，單臂路由實(shí)驗(yàn)是其中一個(gè)重要的知識(shí)模塊。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以深入理解子網(wǎng)劃分，VLAN工作原理以及跨VLAN通信原理等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，具有綜合性強(qiáng)，實(shí)用性高，難度大等特點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，需要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用抽象化與分解化的計(jì)算思維，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。

首先，我們根據(jù)實(shí)際工作場(chǎng)景創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，根據(jù)中小型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的實(shí)際需求引導(dǎo)學(xué)生自主地尋求解決方案。在教學(xué)情境中，可設(shè)計(jì)為具體的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，并描述企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中用戶需求：根據(jù)不同用戶進(jìn)行子網(wǎng)劃分以及跨子網(wǎng)間通信。學(xué)生了解具體場(chǎng)景需求后，需要在提問(wèn)或小組討論中運(yùn)用計(jì)算思維的方法，將具體問(wèn)題進(jìn)行抽象化，并將較為復(fù)雜的應(yīng)用問(wèn)題分解為幾個(gè)較為簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題，即VLAN劃分與跨VLAN通信兩部分。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)組織學(xué)生在已有網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題提出解決方案，并在模擬環(huán)境或者實(shí)體環(huán)境中驗(yàn)證方案的可行性。學(xué)生經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，對(duì)具體技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)有了較為全面的認(rèn)識(shí)和理解，此時(shí)需要將本次教學(xué)情境涉及的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行推廣，以從中找到最為本質(zhì)性的網(wǎng)絡(luò)互連知識(shí)，并討論其推廣后的應(yīng)用場(chǎng)景或從中迸發(fā)出來(lái)的創(chuàng)新的方法與應(yīng)用。最后需要在教師的帶領(lǐng)下，對(duì)整體案例學(xué)生過(guò)程進(jìn)行總結(jié)歸納與回顧，及時(shí)指出優(yōu)缺點(diǎn)并給予具體評(píng)價(jià)。

同樣，基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的案例教學(xué)，不需要將已有的教學(xué)安全完全打破重新設(shè)計(jì)，而應(yīng)當(dāng)從計(jì)算思維的基本理念從發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維抽象化分解化的方法解決具體問(wèn)題，通過(guò)啟發(fā)式推理，提出創(chuàng)新的解決方案。

（三）實(shí)踐與效果分析

針對(duì)面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模式設(shè)計(jì)，我們?cè)?013級(jí)兩個(gè)教學(xué)班共計(jì)108人次進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目的，取得了良好的效果。我們還抽取出教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建中典型的10種具體計(jì)算思維能力為教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查與測(cè)試考核相結(jié)合的方式對(duì)教學(xué)實(shí)施前后的效果進(jìn)行了定量分析。

圖3給出教學(xué)課程前后各個(gè)具體計(jì)算思維能力達(dá)標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，教學(xué)實(shí)踐后的能力成效明顯高于教學(xué)前。其中本課程中核心的網(wǎng)絡(luò)化思維能力從教學(xué)前的37.04%提升到83.3%；學(xué)生普遍反映較難掌握的遞歸思維也由教學(xué)前的8.33%提升到59.26%。整體上分析，10種計(jì)算思維能力的平均值從19.26提升到72.41%，教學(xué)實(shí)踐成效明顯。

圖3基于計(jì)算思維的教學(xué)模式實(shí)施效果對(duì)比

五、結(jié)論

加強(qiáng)計(jì)算思維的能力培養(yǎng)已經(jīng)成為大學(xué)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程改革的共識(shí)。本文首先介紹了計(jì)算思維的基本概念和目前高校對(duì)計(jì)算思維研究的現(xiàn)狀，提出了面向計(jì)算思維的教學(xué)模式整體思路；并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的核心課程網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)為例，從課程教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建與教學(xué)案例設(shè)計(jì)角度，系統(tǒng)分析了基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類(lèi)教學(xué)模式的具體方法與實(shí)踐。最后從具體化的計(jì)算思維能力培養(yǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)角度出發(fā)，定量分析了教學(xué)模式實(shí)施前后的效果對(duì)比。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模式能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效。

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責(zé)任編輯何麗華