計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

夏愛(ài)月 中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院部隊(duì)管理系

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計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

夏愛(ài)月 中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院部隊(duì)管理系

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；PowerPoint；演示文稿

引言

一些人認(rèn)為，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為一種自動(dòng)化工具，學(xué)生自己對(duì)計(jì)算機(jī)操作已經(jīng)很熟練，沒(méi)有必要再開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程。然而大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不只是教學(xué)生如何使用計(jì)算機(jī)，而是培養(yǎng)學(xué)生如何利用計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的方式來(lái)分析和解決其他領(lǐng)域的問(wèn)題。

2010年7月，西安交通大學(xué)舉辦的“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”上九校聯(lián)盟（C9）提出把“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)［1］，這為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的途徑和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)提供了的方向。但計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，是廣大計(jì)算機(jī)教育者關(guān)注的問(wèn)題。本文以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中office辦公自動(dòng)化中的PowerPoint授課為例，闡述了在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

1.計(jì)算思維的定義

盡管中國(guó)古代的算籌、算盤(pán)以及近代西方國(guó)家的加法器已經(jīng)被認(rèn)為是計(jì)算思維的雛形，對(duì)于計(jì)算思維一直以來(lái)沒(méi)有一個(gè)明確的定義。直到2006年3月，美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授首次在權(quán)威雜志Communications of the ACM上提出了“計(jì)算思維”（Computational Thinking）：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解的思維活動(dòng)［2］，包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科的一系列思維活動(dòng)。從周以真教授的理論我們可以這樣理解：計(jì)算思維是建立在計(jì)算過(guò)程的理論基礎(chǔ)之上而又超越了計(jì)算機(jī)本身。計(jì)算過(guò)程不一定都要在計(jì)算機(jī)上完成，也可以在人腦中完成。所以，計(jì)算思維最本質(zhì)的內(nèi)容是抽象（Abstraction）和自動(dòng)化（Automation）［3］。從現(xiàn)實(shí)角度來(lái)講，計(jì)算思維就是將問(wèn)題引入、歸納、求解、引申的過(guò)程，也就是將未知問(wèn)題歸納成若干已知問(wèn)題來(lái)求解的過(guò)程［4］。當(dāng)今時(shí)代，大學(xué)生的計(jì)算思維的能力就像他們的聽(tīng)、說(shuō)、讀和寫(xiě)的能力一樣重要。

2.傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的不足

2.1學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確

一些學(xué)生自己會(huì)使用電腦、會(huì)玩游戲，就認(rèn)為《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程不需要教師教，學(xué)校不開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，自己也能夠掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)的知識(shí)。一些學(xué)生為了證明自己的計(jì)算機(jī)水平報(bào)考等級(jí)考試，部分學(xué)生也能順利通過(guò)。然而計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的內(nèi)容片面、有限，很多學(xué)生往往是買(mǎi)一張光盤(pán)或一本書(shū)多做模擬題就能通過(guò)，這種考試無(wú)法考核出學(xué)生的計(jì)算機(jī)真實(shí)水平和能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力沒(méi)有幫助。

2.2教學(xué)形式單一

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)通常是教師在講臺(tái)上講，學(xué)生被動(dòng)地聽(tīng)的教學(xué)模式，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的參與度不高。這種教學(xué)模式就是先進(jìn)行理論講授，然后上機(jī)實(shí)驗(yàn)，通常是教師在理論課堂上講授內(nèi)容，然后再讓學(xué)生模仿著相似的題目在計(jì)算機(jī)上完成，這樣的教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)收效都不是很理想。

2.3忽視計(jì)算思維的培養(yǎng)

現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容偏重于知識(shí)點(diǎn)講解，不重視計(jì)算思維的培養(yǎng)。一些教師喜歡講授操作類(lèi)的知識(shí)，而并不重視理論知識(shí)系統(tǒng)地講授，認(rèn)為學(xué)生會(huì)操作就可以了，沒(méi)有意識(shí)到學(xué)生的計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的、循序漸進(jìn)的過(guò)程，不只局限在會(huì)操作和使用計(jì)算機(jī)。

3.在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力

3.1分級(jí)教學(xué)

學(xué)生入學(xué)后，組織一次以計(jì)算機(jī)一級(jí)考試難度為主要內(nèi)容的計(jì)算機(jī)水平測(cè)試。測(cè)試后，結(jié)合學(xué)生的成績(jī)利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及個(gè)人意愿等原則給學(xué)生進(jìn)行分級(jí)。通常計(jì)算機(jī)等級(jí)分為超級(jí)班和普通班兩個(gè)等級(jí)，超級(jí)班的學(xué)生適當(dāng)減少課堂講授的課時(shí)，增加上機(jī)實(shí)踐的課時(shí)，同時(shí)給超級(jí)班的學(xué)生提供更多的上網(wǎng)時(shí)間和場(chǎng)地，組織幾次大型的學(xué)術(shù)講座激起他們的學(xué)習(xí)熱情；而普通班的學(xué)生計(jì)算機(jī)水平相當(dāng)，課堂講授的內(nèi)容和進(jìn)度基本上能滿足該級(jí)學(xué)生的需求，但也要注意教學(xué)方法，不能滿堂灌輸，要注意以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則展開(kāi)教學(xué)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生多動(dòng)腦、多思考，逐步培養(yǎng)和提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3.2采用類(lèi)比思維進(jìn)行教學(xué)

針對(duì)不同科目、不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，可以采用類(lèi)比思維來(lái)進(jìn)行教學(xué)。每門(mén)課程及每章講授主要內(nèi)容后給學(xué)生布置一個(gè)貼近實(shí)際審過(guò)的綜合性任務(wù)。Office辦公自動(dòng)化軟件中的Word、 Excel、 PowerPoint功能區(qū)以及操作方法有很多相同或相似的，在日常教學(xué)中要注意培養(yǎng)學(xué)生用類(lèi)比的方法來(lái)解決問(wèn)題，掌握舉一反三的計(jì)算思維能力；可以嘗試著把EXCEL工作表的內(nèi)容與程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)和結(jié)合，從而提高學(xué)生的應(yīng)用能力和計(jì)算思維能力。

3.3采用多種教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)方式

可以設(shè)計(jì)難度不同的教學(xué)案例、綜合性的任務(wù)、研討式等教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。這樣開(kāi)展教學(xué)，課堂氣氛活躍，課堂參與度高，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極高。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課中Office辦公自動(dòng)化軟件中的Word、Excel、 PowerPoint等這樣實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容，學(xué)生的能力通常是讓學(xué)生親自動(dòng)手“做”的過(guò)程中來(lái)培養(yǎng)的，可以在案例和任務(wù)的逐步完成過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的能力。通過(guò)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的案例來(lái)引導(dǎo)學(xué)生逐步具備和提高學(xué)生舉一反三的能力。稍復(fù)雜的案例，在設(shè)計(jì)時(shí)主要側(cè)重的是對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，主要是提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，這樣開(kāi)展教學(xué)，有利于學(xué)生的創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練。

3.4以PowerPoint演示文稿制作為例，闡述如何在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3.4.1作品展示

在給大家講授PowerPoint 演示文稿制作內(nèi)容之前，先展示幾個(gè)PowerPoint 演示文稿獲獎(jiǎng)作品。學(xué)生欣賞獲獎(jiǎng)作品后，一般會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望和好奇感，這樣就達(dá)到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的，有利于開(kāi)展教學(xué)。通過(guò)欣賞獲獎(jiǎng)作品使學(xué)生逐步提高透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)能力，讓學(xué)生知道計(jì)算機(jī)科學(xué)看起來(lái)高深華麗，在復(fù)雜的表象背后是很容易學(xué)習(xí)和掌握的精髓，只要掌握了計(jì)算思維的精髓，很多看似復(fù)雜的問(wèn)題，用計(jì)算思維解決起來(lái)就會(huì)容易很多。

3.4.2以剖析作品為線展開(kāi)教學(xué)

選取一個(gè)難度適中的欣賞過(guò)的作品作為剖析對(duì)象，該作品要能夠涵蓋大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)，包括如文字、圖片、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)等各種對(duì)象，動(dòng)畫(huà)效果包括進(jìn)入、強(qiáng)調(diào)、退出、動(dòng)作路徑等各種動(dòng)畫(huà)設(shè)置。引起他們的興趣和好奇感后，可以以展示作品為線結(jié)合幾個(gè)問(wèn)題展開(kāi)教學(xué)?？梢园匆韵聨讉€(gè)問(wèn)題展開(kāi)教學(xué)：①如何創(chuàng)建演示文稿？②演示文稿中都可以添加（插入）哪些對(duì)象？③怎樣給添加到演示文稿中的對(duì)象添加動(dòng)畫(huà)效果？④如何進(jìn)行幻燈片之間的跳轉(zhuǎn)（鏈接）⑤如何放映幻燈片等。展示作品時(shí)學(xué)生對(duì)各種效果已經(jīng)有了直觀的感性認(rèn)識(shí)，再展開(kāi)教學(xué)就會(huì)容易很多。為了檢驗(yàn)教學(xué)效果，可以按學(xué)和練結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，講解10分鐘左右可以讓學(xué)生自己到教師機(jī)進(jìn)行制作體驗(yàn)。這樣邊學(xué)邊練更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，也培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維的能力。

3.4.3實(shí)踐演練

為了激發(fā)學(xué)生的興趣，可以把學(xué)生根據(jù)制作的演示文稿的主題進(jìn)行分組，主題的難度可以分為低、中、高等三個(gè)層次，分組原則可以自由組合，組員各盡所能。根據(jù)學(xué)生選取的主題，適當(dāng)?shù)靥峁┮恍┦痉缎园咐⒔o予相應(yīng)的指導(dǎo)。學(xué)生根據(jù)自身情況由易到難做進(jìn)階性練習(xí)，逐步培養(yǎng)和提高利用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.4.4反饋與評(píng)價(jià)

作品要及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)，學(xué)生有困難的時(shí)候要及時(shí)給予幫助和指導(dǎo)，如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生使用的方法或思路不對(duì)，要及時(shí)加以糾正和引導(dǎo)。課堂講授時(shí)間有限，可以利用微課、慕課、微信和QQ等多種方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和幫助。要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生勤思考、多動(dòng)腦，逐步培養(yǎng)他們的計(jì)算思維能力。

3.4.5內(nèi)容拓展

以每年舉辦多媒體課件大賽為契機(jī)鼓勵(lì)學(xué)員努力做出優(yōu)秀作品。課堂內(nèi)容講授完成后，可以在網(wǎng)上給學(xué)生多搜集一些教學(xué)視頻和教學(xué)資料，也可以給學(xué)生提供上網(wǎng)場(chǎng)所和時(shí)間讓學(xué)生自己去搜集。學(xué)生可以利用課余時(shí)間進(jìn)行進(jìn)一步提高他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，從而提高他們的計(jì)算思維能力。

4.總結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，未來(lái)是電子科技無(wú)限發(fā)展的時(shí)代，只有具備了計(jì)算機(jī)思維的能力，掌握了運(yùn)用計(jì)算機(jī)思維的方法，才能具備更高的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中具有舉足輕重的地位，如何在教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的核心任務(wù)，也是從事計(jì)算機(jī)教學(xué)任務(wù)的教師的重要任務(wù)。教師一定要在實(shí)際計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中要多實(shí)踐、多總結(jié)，努力找出更好的教學(xué)方法和教學(xué)途徑來(lái)促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的提高。

【參考文獻(xiàn)】

［1］九 校 聯(lián) 盟（C 9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)九校聯(lián)盟（C 9）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）:4，9.

［2］Wing J M.Computational thinking ［J］.Communications of the ACM，2006，49（3）: 33-35.

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［4］劉遠(yuǎn)軍，黃同成，謝兵，牛莉.程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力的培養(yǎng).計(jì)算機(jī)教育［J］，2014，3（2）

信息工程

在對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，引出計(jì)算思維定義，進(jìn)一步提出在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中采用案例法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)以及微課和慕課等先進(jìn)的教學(xué)理念開(kāi)展以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的教學(xué)。