面向計算思維的中醫(yī)院校計算機基礎課程的教學改革探索

王 蘋 翟 興

北京中醫(yī)藥大學信息中心，北京 100029

計算機基礎課程是中醫(yī)類院校大一學生必修的一門通識教育課，其地位應與大學物理、大學英語一樣，都是大學生素質(zhì)教育的基本組成部分，但是隨著近年來學生計算機應用水平的不斷提高，計算機基礎課程的發(fā)展卻陷入了困境，筆者對計算機基礎課程進行了深刻的反思，提出以計算思維能力培養(yǎng)為導向，以BlackBoard 網(wǎng)絡教學平臺為支撐，對該門課程從教學目標、教學內(nèi)容、教學方式和教學團隊建設等四個方面進行全方位的深度教學改革。

1 計算思維的內(nèi)涵

自從2006 年3 月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學的周以真教授首次正式提出并定義了計算思維的概念之后，在國內(nèi)外掀起了計算思維的研究熱潮。 周教授指出：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[1]。

計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化，即當遇到一個實際問題時， 先通過數(shù)學建模將該問題進行抽象化，然后利用計算機將問題的解決過程數(shù)字化和自動化。計算思維是信息時代每個人都應當具備的一種思維方式；計算機不僅為不同專業(yè)領(lǐng)域提供了解決專業(yè)問題的有效方法和手段，還提供了處理問題的普適思維方法；計算思維對所有的領(lǐng)域、職業(yè)都是適用的，并且能夠從中受益。中醫(yī)類院校的計算機基礎課程應該著重培養(yǎng)學生將專業(yè)領(lǐng)域問題轉(zhuǎn)化為能用計算機處理并解決的計算思維能力。

2 “計算機基礎”課程現(xiàn)狀

“計算機基礎”是針對北京中醫(yī)藥大學（以下簡稱“我校”）大一學生開設的一門通識教育必修課，講授的教學內(nèi)容是Access 數(shù)據(jù)庫設計與開發(fā)，教學課時為99 個學時。 近年來“計算機基礎”課程的發(fā)展陷入了困境，致使我校教務處對計算機基礎課程存在的必要性提出了質(zhì)疑，并對該門課程進行了學時的削減，將學時設置為36 個學時。因此，筆者深刻反思近些年來該門課程的教學，發(fā)現(xiàn)存在以下三個主要問題：

2.1 教學內(nèi)容單一，脫離學生實際需要

我校計算機基礎課程自2005 年來至今，一直講授的是Access 數(shù)據(jù)庫設計與開發(fā)，內(nèi)容從未更新，而且在近十年的教學實踐中，我們不斷發(fā)現(xiàn)學生對于學習Access 數(shù)據(jù)庫并不是十分感興趣， 大部分學生覺得學習Access 對今后的學習和工作幫助不大。 在教務處每年組織的學生座談會的訪談反饋中，學生普遍反映學習Access 無用，可見，計算機基礎課程的教學內(nèi)容已經(jīng)嚴重脫離學生的學習實際需要。

2.2 考核模式單一，缺乏實踐操作考核

由于學生多機器少，同時為了避免機考過程中機器故障對考試的影響，近十年來計算機基礎課程的期末課程考核方式是筆試，考核內(nèi)容范圍是教材上講授的知識點。計算機基礎原本是一門實踐操作性很強的課程，通過筆試無法考核出學生的實際水平，有些學生平時上課不認真練習，但是通過期末背題的方式也能通過考試，這樣就不能真實地反映出學生的實際學習水平，而且也有失課程考核的公平公正性。雖然，我們采取的成績評定方式是平時上機操作成績占40%，期末筆試成績占60%，但上機實踐操作的分數(shù)比例仍然很低，筆試的考核方式也會誤導學生不重視平時的上機實踐練習，進而降低學生的實踐操作能力。

2.3 教學方式單一，學生學習主動性不強

雖然在這十年中計算機基礎課程組的教師們不斷的改進教學方式，比如引入了項目驅(qū)動教學法和案例教學法，讓學生組成學習小組去設計完成一個數(shù)據(jù)庫項目作品，但是通過課堂觀察我們發(fā)現(xiàn)大部分學生的學習主動性仍不是很強， 都是出于應付期末考核，隨便完成一個數(shù)據(jù)庫項目作品交上來，用心去設計制作的好作品越來越少，學生明顯缺少學習主動性，學習興趣也很低下。

3 面向計算思維的計算機基礎課程的全面的深度教學改革

計算機基礎這門課程已經(jīng)到了必須改革的地步，筆者認為本次的計算機基礎課程教學改革應該從教學目標、教學內(nèi)容、教學方式到教學團隊四個方面進行全面深度改革。

3.1 重新定位教學目標

在各行各業(yè)都在推進數(shù)字化和信息化的今天，從事計算機基礎課程教學的教師們應該重新審視和定位該門課程的教學目標，不應將教學目標僅僅定位為掌握某一種軟件的使用或者是操作技能的培訓。應該從計算思維的角度來講授計算機知識，引導學生站在計算思維的高度來觀察、分析并解決專業(yè)領(lǐng)域的問題，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)某橄笏季S能力，真正認識到計算機不僅是工具，而是可以啟發(fā)人們思考問題的科學方法[2]，使計算思維的精髓融入到分析問題和解決問題的實踐過程中，從而提升該門課程的教學廣度與深度[3]。

3.2 重組教學內(nèi)容

顯然，單一的數(shù)據(jù)庫知識的講授已經(jīng)不能滿足目前醫(yī)學人才多方面信息知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，為適應醫(yī)藥信息化發(fā)展方向并培養(yǎng)出能勝任醫(yī)藥信息化工作環(huán)境的合格人才，計算機基礎課程組教師在教育部教學大綱的指導下，緊密結(jié)合中醫(yī)藥專業(yè)特點并對兄弟院校進行了大量調(diào)研，對該門課程的教學內(nèi)容進行了大刀闊斧的改革，教學內(nèi)容不再限于某一種軟件的學習，而是將教學內(nèi)容分成了多個不同的模塊，采用模塊組合式的教學內(nèi)容，教學內(nèi)容具體包括九個模塊：計算機基礎知識、Windows 操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡及Internet 應用概述、中文Office 應用、醫(yī)學多媒體技術(shù)基礎、醫(yī)學動畫設計技術(shù)基礎、醫(yī)學圖像處理技術(shù)基礎、網(wǎng)站建立與制作和醫(yī)學信息系統(tǒng)應用概論。

而且，將教學內(nèi)容從原來的單一講授Access 數(shù)據(jù)庫，調(diào)整為九個模塊內(nèi)容的組合后，每個教學模塊內(nèi)容都是緊密結(jié)合學生的專業(yè)或是從社會生活的角度向?qū)W生介紹計算機知識，讓學生感到計算機課上學到的知識是可以學以致用的。 另外，教學模塊的組成是動態(tài)的、非線性的，同一年級、不同班級的教學內(nèi)容模塊的講授順序和內(nèi)容選擇可以是不同的。以往的計算機基礎課程的教學過程都是按照教師事先教學設計的步驟按部就班的線性開展的，在教學設計中沒有考慮到不同專業(yè)學生的實際學習情況，而改革后的每一個教學內(nèi)容模塊都是相對獨立的，因此，教師課堂上的教學內(nèi)容將是個性化的和動態(tài)化的，由于不同班級的學生的疑難點會不盡相同，因而教師講授的不同班級的課堂的教學內(nèi)容也會不同，教師可以根據(jù)學生實際情況調(diào)整教學模塊的講授順序，將原來線性單一的教學過程變成動態(tài)可生成式的，這樣更好地了體現(xiàn)“以學生為中心”的教學理念。而現(xiàn)有的九個教學內(nèi)容模塊也不是靜態(tài)的，也會隨著計算機技術(shù)的發(fā)展、學生計算機水平的提高、隨著中醫(yī)藥信息化發(fā)展方向的變化，而有所增減和更新。

同時，在九個教學內(nèi)容模塊的講授中始終貫穿計算思維能力培養(yǎng)的主線，計算思維對不同學科專業(yè)大學生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)具有非常重要的作用，在計算機基礎課程的教學中應著重于利用計算機技術(shù)進行問題求解的思路和方法的教學，重點引導學生自覺地將計算思維貫穿于學習和工作當中，并深刻理解計算在延伸人的想象力和創(chuàng)造力等方面的巨大作用[4]，為大學生今后應用計算手段進行學科專業(yè)創(chuàng)新研究奠定扎實的基礎[5]。

3.3 改變教師的教學方式和學生的學習方式

教學目標和教學內(nèi)容的革新，必然會帶動教師教學方式和學生學習方式的變革。 要在有限的36 個學時內(nèi)完成教學任務，必須積極吸收當前最新的教育技術(shù)手段，利用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，借助BlackBoard 網(wǎng)絡教學平臺，組織有效的教學，并充分調(diào)動學生的學習主動性、積極性，促進學生自主學習和協(xié)作學習，以提高課堂教學質(zhì)量。

翻轉(zhuǎn)課堂教學方式：采用翻轉(zhuǎn)課堂教學方式的教學內(nèi)容模塊，需要事先將該部分的教學內(nèi)容錄制成微視頻，并將微視頻、教學要求、拓展學習材料等教學資料都放到BB 教學平臺上。 學生利用課余時間先在BB 教學平臺上進行自主學習、討論、互評、測試和拓展學習。 當學生在自主學習過程中遇到問題時，有教師在線答疑提供幫助，當然更鼓勵學生通過論壇討論來協(xié)作學習解決問題[6]。 教師在課堂上只需講授學生在自主學習中普遍遇到的疑難知識點，這樣大大提高了課堂的教學效率，也培養(yǎng)了學生的自主學習能力。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式下，教師在課堂上不再是純知識內(nèi)容的宣講者，而是幫助學生解決自學過程中遇到的問題，并將更多地課堂時間和精力用于引導學生運用知識去解決問題，是相比于傳統(tǒng)教學更高效、更高層次的教學模式，大學生已基本具備一定的自主學習能力，因此，翻轉(zhuǎn)課堂教學模式其實非常適合高校各學科的教學活動。

專業(yè)案例教學方式：專業(yè)案例是培養(yǎng)學生計算思維能力的有效載體，現(xiàn)在的學生具有明顯的“應用型”特征，他們希望所學的知識與自己的專業(yè)、學習和生活實際能結(jié)合起來。 對于不同的教學內(nèi)容模塊，需要緊密結(jié)合學生的專業(yè)特點來選取和制作教學案例，通過精心編制的案例情景的描述幫助學生構(gòu)建一個解決問題的情境環(huán)境，引導學生進行討論、分析、歸納和總結(jié)，提出解決問題的各種方案。 在案例教學方式的教學過程中要側(cè)重于利用計算機知識解決專業(yè)案例的計算思維能力的培養(yǎng)，引導學生利用所學的計算機知識去思考如何解決類似的專業(yè)領(lǐng)域問題[7]。

項目驅(qū)動式教學方式：對一些操作性很強的教學內(nèi)容模塊，可以采用項目驅(qū)動式教學方式。 在學生正式開始學習前，教師應先在BB 平臺上布置具體的項目任務、項目要求和項目范例，項目范例可以使學生更加明確項目任務，使學生作為學習的主體在完成這些項目任務的過程中獲取知識[8]。

自主學習方式：一些偏重理論知識的教學內(nèi)容，課堂上如果教師直接講授，學生學習效果并不很好，可以采用學生自主學習方式，將教學內(nèi)容錄制成微視頻，放到BB 平臺上，學生在網(wǎng)上進行學習討論，教師在網(wǎng)上進行答疑指導，教師還可以根據(jù)學生的網(wǎng)上學習情況選擇是否在課堂上講授該部分內(nèi)容；而對于一些過于簡單和基礎的教學內(nèi)容，也適合于不進行課堂教學，完全采用學生網(wǎng)上自主學習方式[9]。

探究式協(xié)作學習方式：有些模塊的教學內(nèi)容教師可以完全不講，而是給出學習任務，讓學生組成協(xié)作學習小組，通過探究自己找到答案，并在BB 教學平臺的小組論壇上上傳探究學習的階段性成果和最終成果[10]。

總之，只要是有助于培養(yǎng)學生計算思維能力的教學方式和學習方式都可以應用于教學過程之中，以最大化優(yōu)化教學過程，取得最佳教學效果。

3.4 教學團隊建設

改革后的“計算機基礎”課程引入了計算思維，重新界定了教學目標，重組了教學內(nèi)容，改變了以往的教學方式和學習方式，因此，我們還需精心建設計算機基礎課程的這支教學團隊以勝任該門課程的教學工作。 關(guān)于BB 網(wǎng)絡平臺的使用及微課視頻錄制技術(shù)對于計算機基礎課程的教師們來說很容易掌握，但是，對于新的教學目標的理解、新的教學方式的使用、新的教學內(nèi)容的教學過程的掌控等是否正確和到位，確實是個亟待解決的問題，也是此次“計算機基礎”課程改革能否取得滿意效果的關(guān)鍵所在。 為此，提出三個解決辦法：內(nèi)部交流、校外學習、網(wǎng)上培訓。

內(nèi)部交流：計算機基礎課程中的教師中，有多名師范教育背景的教師，他們對于這些新的教學理念和教學方式的把握會更加容易一些，因此教研室可以組織這些具有師范教育背景的教師研究新的教學模式，并與全體教師進行交流研討，打造強有力的具有新的教學理念、能掌控翻轉(zhuǎn)課堂等教學方式的計算機基礎課程教學團隊。

校外學習：鼓勵課程組教師走出去參加國內(nèi)外的教育教學研討會，或者作為訪問學者到一流高校進行學習交流，以了解先進的教學理念、教學方法與具體實踐的步驟，并定期將學習的成果向課程組的其他教師進行介紹。

網(wǎng)上培訓：要求計算機基礎課程組的教師在網(wǎng)絡上注冊課程學習相關(guān)的教育教學理論，參加有關(guān)MOOC 課程的學習，如北京大學汪瓊教授的“翻轉(zhuǎn)課堂教學法”MOOC 課程。

應重視通過教學團隊建設提高教師的教學水平，培養(yǎng)出一批具有計算思維能力、掌握先進教育技術(shù)手段并善于在教學中培養(yǎng)學生計算思維能力的教師，這樣才能勝任當前基于計算思維的計算機課程的教學改革[11]。

以上從教學目標、教學內(nèi)容、教學方式和學習方式以及教學團隊四個方面對計算機次基礎課程進行了深度的教學改革設計，但具體的教學實施效果還有待于通過新學期的教學實踐來進行檢驗。而貫穿于計算基礎整個課程中的計算思維能力的培養(yǎng)關(guān)系到我們培養(yǎng)出來的醫(yī)學人才的創(chuàng)新能力，關(guān)系到中醫(yī)藥信息化事業(yè)，意義重大。因此，還需要計算機教師投入更多的精力去探索和推進面向計算思維的計算機基礎課程教學改革的新思路，并為其他院校開展面向計算思維的計算機課程教學改革提供參考和借鑒。

[1] Wing JM. Computational thinking [J]. Communications of ACM，2006，（3）：33-35.

[2] 王移芝，金一，周圍.基于“計算思維”能力培養(yǎng)的教學改革探索與實踐[J].中國大學教學，2014，283（3）：49-53.

[3] 王志強，劉芳芳.基于計算思維的計算機基礎課程改革研究[J].中國大學教學，2013，274（6）：59-60.

[4] 高敬陽，尚穎，山嵐.化工類院校計算機基礎教學中計算思維的培養(yǎng)[J].中國大學教學，2014，282（2）：41-44.

[5] 史文崇.思維的計算特征與計算的思維屬性[J].計算機科學，2014，41（2）：11-14.

[6] 耿國華.以計算思維為指導提升大學文科計算機教學質(zhì)量[J].中國大學教學，2013，279（10）：12-15.

[7] 牟琴，譚良，周雄峻.基于計算思維的任務驅(qū)動式教學模式的研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2011，21（6）：44-49.

[8] 教巍巍，褚治廣，李昕.大學生計算機應用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐[J].中國大學教學，2014，286（6）：42-44.

[9] 劉昕.以問題為中心加強計算思維培養(yǎng)[J].當代教育科學，2014，382（7）：60-62.

[10] 蔣宗禮. 計算思維之我見[J]. 中國大學教學，2013，277（9）：5-10.

[11] 龔沛曾，楊志強.大學計算機基礎教學中的計算思維培養(yǎng)[J].中國大學教學，2012，261（5）：51-54.