基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革研究

寇衛(wèi)利　狄光智　魯寧　趙友杰

摘 要： 工具論主導(dǎo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高校人才培養(yǎng)的實(shí)際需求。在計(jì)算思維理論的指導(dǎo)下，采用系統(tǒng)、整合與多元化的思想方法，從教學(xué)過程、內(nèi)容、方案、手段和考核評(píng)價(jià)五個(gè)方面探索大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)新模式。研究證明，將計(jì)算思維融于整個(gè)教學(xué)過程是提高大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量和水平、促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的有效途徑。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算思維； 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)； 教學(xué)改革； 計(jì)算機(jī)教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）03-70-03

Research on the teaching reform of college computer fundamentals

based on computational thinking

Kou Weili， Di Guangzhi， Lu Ning， Zhao Youjie

（School of Computer and Information， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224， China）

Abstract： Computer foundation teaching under the guidance of instrumentalism already cannot meet the current requirements of university talent cultivation. Under the guidance of computational thinking theory， and taking systematic idea， integration thoughts， and diversification methods， this study explored the teaching reform of college computer fundamentals from five crucial aspects of teaching process， contents， schemes， methods and assessments. The study shows that running computational thinking through the whole teaching process is an efficient way to improve the quality and level of college computer fundamentals teaching， and promote cultivation of student information literacy.

Key words： computational thinking； college computer fundamentals； teaching reform； computer education

0 引言

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在教學(xué)過程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評(píng)價(jià)等方面，已經(jīng)越來越不能滿足當(dāng)前高校對(duì)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的基本要求。美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)周以真教授提出的計(jì)算思維教學(xué)理論[1]，為計(jì)算機(jī)系列課程的教學(xué)改革提供了一個(gè)有效途徑[2]。大量的計(jì)算機(jī)研究和教育工作者，開始從計(jì)算思維的角度思考和探索計(jì)算機(jī)系列課程教學(xué)改革的理論和方法[3-5]。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是高校受眾較多的課程之一，是計(jì)算思維理論在計(jì)算機(jī)系列課程中應(yīng)用最為廣泛的研究對(duì)象之一[1-2]。本研究以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為研究對(duì)象，在深入分析課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出一套基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)新模式。

1 基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)方案

1.1 系統(tǒng)化的教學(xué)過程模型

結(jié)合計(jì)算思維培養(yǎng)的特點(diǎn)，研究將大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)過程，重新設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)知識(shí)與能力測(cè)評(píng)、教學(xué)分層分級(jí)、教學(xué)實(shí)施過程、期末考核評(píng)價(jià)和教學(xué)反饋五個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)。這五個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)之間相輔相成，互相聯(lián)系，共同服務(wù)于計(jì)算思維教學(xué)模式。

教學(xué)過程模型的優(yōu)化實(shí)施，需要有信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的支撐，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、教授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的目標(biāo)。信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，能夠?yàn)閷W(xué)生課后在線遠(yuǎn)程完成知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、課件查看、習(xí)題練習(xí)和問題討論交流等多項(xiàng)自主理論學(xué)習(xí)的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生通過開放信息教學(xué)操作平臺(tái)能夠進(jìn)行Word、Excel、PowerPoint、網(wǎng)絡(luò)等操作型題目的練習(xí)和評(píng)測(cè)。教師可以在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的普遍問題進(jìn)行專題教學(xué)和針對(duì)性輔導(dǎo)，增強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量和效果。師生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)能夠進(jìn)行良好的互動(dòng)，提高師生間的信任度，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量和效果。例如MOODLE就是一款流行的開源免費(fèi)的信息化教學(xué)平臺(tái)，被許多高校采用。

1.2 多元化的教學(xué)內(nèi)容

通過對(duì)當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的具體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容存在教學(xué)模塊少、教學(xué)內(nèi)容單一等問題，并且教學(xué)是以傳統(tǒng)的工具論為主要指導(dǎo)思想，沒有考慮與后續(xù)計(jì)算機(jī)課程的內(nèi)容相銜接。我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了的改革和重組，以適應(yīng)計(jì)算思維指導(dǎo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)目標(biāo)的基本要求。以西南林業(yè)大學(xué)為例，現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容由七個(gè)主要模塊組成（圖1A），改革后的教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展為十個(gè)教學(xué)模塊（圖1B）。相比于改革前，改革后的教學(xué)內(nèi)容更加多元化，更有利于高校人才的計(jì)算思維培養(yǎng)方案的實(shí)施，增強(qiáng)了與其他各個(gè)專業(yè)開設(shè)的后續(xù)計(jì)算機(jī)系列課程之間的適應(yīng)程度。

1.3 調(diào)配式的教學(xué)方案

考慮到不同專業(yè)對(duì)于學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和基本應(yīng)用能力的要求既有共性又有區(qū)別，高校人才信息素養(yǎng)的培養(yǎng)需要具有專業(yè)針對(duì)性?；诟鱾€(gè)專業(yè)本身的具體特點(diǎn)，以各個(gè)專業(yè)的具體培養(yǎng)方案和相關(guān)材料為依據(jù)，分析專業(yè)之間的內(nèi)部聯(lián)系與區(qū)別，并采用聚類方法將專業(yè)進(jìn)行類別劃分，結(jié)合不同專業(yè)開設(shè)的后續(xù)計(jì)算機(jī)系列課程與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系，建立和調(diào)配式教學(xué)體系方案。將大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容模塊化，分為基礎(chǔ)模塊和調(diào)配模塊兩大類?；A(chǔ)教學(xué)模塊是所有本科專業(yè)學(xué)生必須掌握的共同內(nèi)容，體現(xiàn)各個(gè)專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和基本應(yīng)用能力培養(yǎng)的共性需求。調(diào)配模塊是非共性的內(nèi)容，根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)來決定設(shè)置與否。調(diào)配模塊設(shè)置的主要依據(jù)是專業(yè)計(jì)劃和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)等相關(guān)教學(xué)文件。

1.4 整合理論、實(shí)驗(yàn)和練習(xí)的系統(tǒng)教學(xué)手段

理論、實(shí)驗(yàn)和練習(xí)是教學(xué)過程中三個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程涉及的知識(shí)面廣并且學(xué)生受眾面大，因而不能像專業(yè)課程那樣實(shí)施小班教學(xué)，一般是60人以上的大班教學(xué)。研究將理論、實(shí)驗(yàn)和練習(xí)進(jìn)行教學(xué)整合設(shè)計(jì)，即課堂主要講授基礎(chǔ)性的知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重于文化基礎(chǔ)部分，并融入計(jì)算思維的理論內(nèi)容。上機(jī)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容以綜合練習(xí)為主，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的能力。練習(xí)是讓學(xué)生在課后通過自主學(xué)習(xí)鞏固計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作。練習(xí)在實(shí)際教學(xué)過程中需要提供相應(yīng)的基礎(chǔ)教學(xué)配套措施，如為學(xué)生提供基本操作知識(shí)點(diǎn)的FLASH動(dòng)畫演示和實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)指南及平臺(tái)，保證學(xué)生平時(shí)練習(xí)有場(chǎng)地。

1.5 多方位的教學(xué)考核評(píng)價(jià)機(jī)制

教學(xué)考核評(píng)價(jià)主要包括學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)考核、學(xué)生操作技能考核和教師教學(xué)等方面。在學(xué)生考核方面，基于教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)以及考核評(píng)價(jià)工作的可操作性，來制訂適當(dāng)?shù)目己祟}型和分值分配比例。理論性知識(shí)的內(nèi)容采用客觀題的形式考核，題型以選擇題、判斷題、填空為主。計(jì)算機(jī)基本操作（中英文打字）、操作系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、多媒體應(yīng)用等部分的操作能力通過信息化教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)測(cè)。學(xué)生評(píng)教主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)模式、考試方法、教學(xué)管理、教師授課等方面。學(xué)生評(píng)教的方式，主要是通過信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)以問卷的形式完成，一般在課程開始和課程結(jié)束時(shí)分兩次完成。

2 結(jié)束語

本文針對(duì)當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程存在的主要問題，以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為主要目標(biāo)，通過建立系統(tǒng)化的教學(xué)過程模型，提出了一個(gè)基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系方案。實(shí)踐表明，基于計(jì)算思維理論的教學(xué)模式不但能夠讓學(xué)生掌握扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐操作應(yīng)用能力，而且能夠促進(jìn)其綜合信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。計(jì)算思維理論指導(dǎo)下的教學(xué)改革方案，有利于提高大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量和水平，能夠應(yīng)用于各類人才信息素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)踐。進(jìn)一步的研究是探索應(yīng)用計(jì)算思維理論建立大學(xué)計(jì)算機(jī)系列基礎(chǔ)課程（如大學(xué)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用）的通用教學(xué)模式。

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