我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)研究

張 捷，袁力田

（江西師范大學(xué)，江西 南昌 330029；2.南昌教育學(xué)院，江西 南昌 330006）

我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)研究

張 捷1，袁力田2

（江西師范大學(xué)，江西 南昌 330029；2.南昌教育學(xué)院，江西 南昌 330006）

隨著教育改革的不斷推進(jìn)，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)確立了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的核心任務(wù)?；谶@種認(rèn)識(shí)，文章對(duì)我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)問(wèn)題展開(kāi)了研究，以期為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

大學(xué)計(jì)算機(jī)；基礎(chǔ)課程教學(xué)；計(jì)算思維能力；培養(yǎng)

學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后，首先就要學(xué)習(xí)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”這門(mén)課程。而該門(mén)課程的開(kāi)設(shè)，不僅要使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)，還要使學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題。因此，相關(guān)人員還應(yīng)該加強(qiáng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)問(wèn)題的研究，以便更好地促進(jìn)高等教育發(fā)展。

1 計(jì)算思維的概念解讀

所謂的計(jì)算思維，其實(shí)就是運(yùn)用功能計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概念進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、問(wèn)題求解和人類(lèi)行為理解的一系列思維活動(dòng)。利用計(jì)算思維解答問(wèn)題，需要將實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，然后通過(guò)建模、設(shè)計(jì)算法、編程和運(yùn)行計(jì)算機(jī)來(lái)求解。從本質(zhì)上來(lái)講，這一過(guò)程就是計(jì)算思維的自動(dòng)化運(yùn)用過(guò)程。實(shí)際上，自古便存在計(jì)算思維[1]。但在現(xiàn)代科學(xué)形成的過(guò)程中，人們才對(duì)計(jì)算思維產(chǎn)生了深刻認(rèn)識(shí)。之所以要在現(xiàn)代特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維，則是由于人類(lèi)正處在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化時(shí)代，需要利用計(jì)算機(jī)完成日常事務(wù)處理，所以需要學(xué)會(huì)使用計(jì)算思維對(duì)問(wèn)題進(jìn)行考慮、陳述和解決，以適應(yīng)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展需要。因此，現(xiàn)代人需要掌握計(jì)算思維，并需要使其像數(shù)學(xué)思維一樣成為自身的基本技能。

2 我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

按照我國(guó)教育部頒布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見(jiàn)》要求，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)需要樹(shù)立培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)處理各自專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力的教學(xué)目標(biāo)。但就目前來(lái)看，受各專(zhuān)業(yè)差異及思想認(rèn)識(shí)偏差的影響，我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)仍然存在較多問(wèn)題。在實(shí)際教學(xué)中，教師仍然以介紹計(jì)算機(jī)原理、技能性知識(shí)和結(jié)論為主，以至于課程內(nèi)容多為抽象的表達(dá)式、符號(hào)和定義。由于并未按照不同專(zhuān)業(yè)需求實(shí)現(xiàn)分層教學(xué)，所以多數(shù)學(xué)生無(wú)法較好將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)聯(lián)系起來(lái)，無(wú)法運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是由于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)并未對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)，以至于學(xué)生無(wú)法運(yùn)用計(jì)算思維解決自己的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，進(jìn)而無(wú)法展示出計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維魅力。

3 我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

3.1 制定探索性教學(xué)內(nèi)容

為加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)，各高校還應(yīng)制定探索性教學(xué)內(nèi)容，以便通過(guò)開(kāi)展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算思維的更好詮釋。按照教學(xué)大綱，教師應(yīng)先完成知識(shí)單元?dú)w納，然后進(jìn)行知識(shí)單元涉及的計(jì)算思維的梳理，并轉(zhuǎn)變過(guò)去“灌輸知識(shí)”教學(xué)思想。在講授教學(xué)內(nèi)容時(shí)，需從基于知識(shí)的思維傳授的角度對(duì)可實(shí)現(xiàn)和可見(jiàn)的思維進(jìn)行講述，從而引導(dǎo)學(xué)生形成計(jì)算思維。為達(dá)成這一目標(biāo)，教師需要做好教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生完成抽象問(wèn)題的分析，以便在掌握計(jì)算原理的同時(shí)，形成問(wèn)題的解決思路。所以在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，應(yīng)多設(shè)計(jì)一些啟發(fā)性和探究性問(wèn)題，以便引導(dǎo)學(xué)生積極地討論和有效地思考。例如，在對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成內(nèi)容進(jìn)行講述時(shí)，教師應(yīng)對(duì)圖靈機(jī)模型思想進(jìn)行重點(diǎn)介紹。在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)做好約定和協(xié)議引出的思維的講述[2]。在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)中線程和進(jìn)程等知識(shí)時(shí)，則應(yīng)設(shè)計(jì)程序執(zhí)行過(guò)程案例，然后利用圖示形式或多媒體技術(shù)對(duì)系統(tǒng)在不同時(shí)間段完成的操作進(jìn)行演示，從而引導(dǎo)學(xué)生完成研習(xí)這些知識(shí)的思維方式的學(xué)習(xí)。

3.2 有針對(duì)性地組織教學(xué)

作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要基礎(chǔ)課程，“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是關(guān)系到學(xué)生能否正確理解計(jì)算思維的重要課程，所以教師還要有針對(duì)性的組織教學(xué)，以確保能夠在課程教學(xué)中科學(xué)引入計(jì)算思維講述方法。為達(dá)成這一目標(biāo)，任課教師需要加強(qiáng)與專(zhuān)業(yè)教師的交流，以便提高自身認(rèn)識(shí)[3]。在此基礎(chǔ)上，則可以嘗試使用漸變模式和小班試點(diǎn)等方法開(kāi)展教學(xué)。首先，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的自然引入，教師要采取組織研討、定期交流和布置專(zhuān)題等方式引入計(jì)算思維，確?；A(chǔ)課程中可體現(xiàn)計(jì)算思維的知識(shí)點(diǎn)能夠得到合理布置，并通過(guò)各種交流途徑吸取多方經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)反復(fù)開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，則能幫助教師理清教學(xué)思路，從而逐漸轉(zhuǎn)變自己的教學(xué)方法。其次，任課教師應(yīng)與不同專(zhuān)業(yè)背景的教師組成教研隊(duì)伍，并根據(jù)各院系教學(xué)情況開(kāi)展計(jì)算機(jī)教學(xué)，從而完成理工類(lèi)、人文藝術(shù)類(lèi)和綜合類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程系列的分別設(shè)置，并在課程中增設(shè)有關(guān)計(jì)算思維的特定學(xué)科專(zhuān)業(yè)案例，以完成穩(wěn)定、合理知識(shí)體系的構(gòu)建[4]。再者，通過(guò)開(kāi)展小班試點(diǎn)工作，則能使計(jì)算思維在課程教學(xué)中的影響力得到逐步提高，然后實(shí)現(xiàn)科學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的推廣。

3.3 設(shè)計(jì)綜合性課程實(shí)驗(yàn)

在以往的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，雖然設(shè)計(jì)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，但主要是以培養(yǎng)學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰槟繕?biāo)開(kāi)展教學(xué)，本身缺乏綜合性，未能實(shí)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)。想要在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課中加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，教師還應(yīng)該完成綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確保實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的趣味性和實(shí)用性，從而為學(xué)生提供更多的思維創(chuàng)新空間。具體在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，教師除了要求學(xué)生完成基本實(shí)驗(yàn)題目，還應(yīng)該進(jìn)行綜合性題目設(shè)計(jì)，以便為有余力的學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。比如，通過(guò)設(shè)計(jì)構(gòu)造性實(shí)驗(yàn)，就可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用抽象思維進(jìn)行常用數(shù)學(xué)模型構(gòu)建，從而使學(xué)生學(xué)會(huì)如何運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題[5]。在學(xué)生嘗試完成這些題目時(shí)，教師則可以通過(guò)適當(dāng)指導(dǎo)引導(dǎo)學(xué)生形成計(jì)算思維。此外，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選取上，應(yīng)選擇能夠反映各學(xué)科對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的需求的素材，以便使學(xué)生能夠更好地將計(jì)算機(jī)技術(shù)與專(zhuān)業(yè)問(wèn)題聯(lián)系到一起。

3.4 建設(shè)開(kāi)放性教學(xué)資源

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，高校還應(yīng)該借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性教學(xué)資源的建設(shè)，以便為學(xué)生提供一個(gè)能夠滿足個(gè)性需要和發(fā)展需求的開(kāi)放學(xué)習(xí)環(huán)境。在這樣的教學(xué)環(huán)境中，高?？梢詫⒏鞣N教學(xué)資源有效融合到一起，從而完成內(nèi)容豐富和門(mén)類(lèi)齊全的教學(xué)支持體系的構(gòu)建，進(jìn)而為學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)提供更好的平臺(tái)。為此，高校還應(yīng)該結(jié)合專(zhuān)業(yè)需要進(jìn)行教學(xué)網(wǎng)站、精品課程平臺(tái)和教學(xué)資源共享平臺(tái)等各種平臺(tái)的建設(shè)[6]。在開(kāi)展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)時(shí)，則可以利用這些平臺(tái)滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，并為學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題提供獲取信息資源的途徑。而通過(guò)這些途徑解決生活和學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，則能夠使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題，因此將有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

3.5 建立實(shí)用性考核標(biāo)準(zhǔn)

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程考核方面，雖然國(guó)家采取了機(jī)考+筆考的形式，但是仍然無(wú)法達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目標(biāo)。針對(duì)這一情況，還應(yīng)建立實(shí)用性考核標(biāo)準(zhǔn)，以加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)。一方面，在考核題型設(shè)計(jì)上，應(yīng)適當(dāng)減少單選題比重，并增加多選題比重，以便使學(xué)生的思維空間得到拓展，并引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)積極思考更好地掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)[7]。在填空題設(shè)計(jì)上，填充內(nèi)容應(yīng)為解決問(wèn)題需運(yùn)用的思維，以便將思維與知識(shí)更好地結(jié)合起來(lái)。在綜合題設(shè)計(jì)上，還應(yīng)向?qū)?zhuān)業(yè)應(yīng)用于計(jì)算思維相結(jié)合的方向傾斜，以便對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行考察。另一方面，在考核結(jié)果評(píng)定上，應(yīng)使用科學(xué)的方法。具體來(lái)講，就是適當(dāng)增加作業(yè)成績(jī)?cè)诳己顺煽?jī)中所占的比例，而作業(yè)的布置則需要以學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)為核心。比如，可以要求學(xué)生在指定時(shí)間內(nèi)運(yùn)用Office組件等功能完成電子郵件編寫(xiě)，然后根據(jù)作業(yè)內(nèi)容體現(xiàn)的計(jì)算思維運(yùn)用情況展開(kāi)考評(píng)，繼而使學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的積極性得到充分調(diào)動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，計(jì)算思維能力已經(jīng)成為人們生活和工作不可缺少的能力。所以在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，還應(yīng)加強(qiáng)該能力的培養(yǎng)，以便學(xué)生更好地適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求。因此，相信本文對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)問(wèn)題展開(kāi)的研究，可以為相關(guān)工作的開(kāi)展帶來(lái)啟示。

[1]吳寧，崔舒寧.以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（7）：107-110.

[2]陸漢權(quán)，何欽銘，徐鏡春.基于計(jì)算思維的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（9）：55-58.

[3]牟琴.“輕游戲”對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)—教育游戲?qū)Τ绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的影響[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2011（6）：94-101.

[4]朱勇，楊洪偉，宋曉強(qiáng).大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)途徑[J].計(jì)算機(jī)教育，2013（5）：35-38.

[5]徐燕，潘亞平.計(jì)算思維與計(jì)算思維能力培養(yǎng)—談大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（2）：92-95.

[6]艾明晶，李瑩.以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（5）：5-9.

[7]王移芝，金一，周?chē)?基于“計(jì)算思維”能力培養(yǎng)的教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014（3）：49-53.

Research on the cultivation of computational thinking ability in the teaching of computer basic course in our country

Zhang Jie1, Yuan Litian2
（1.Jiangxi Normal University, Nanchang 330029, China; 2.Nanchang Education College, Nanchang 330006, China）

With the development of educational reform, the teaching of university computer basic course established the core task of training students’ ability of computational thinking. Based on this understanding, this paper studied on the training of basic computer courses teaching in China’s university of computational thinking, in order provide reference for people paying attention to this subject .

university computer; basic course teaching; computational thinking ability; training

張婕（1981— ），女，江西宜春，本科，講師；研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。