基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐淺議

劉亞雙

【摘 要】計(jì)算思維的能力培養(yǎng)和拓展在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而且逐漸成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重點(diǎn)和熱點(diǎn)課題。本文就大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在教學(xué)改革過程中，計(jì)算思維能力培養(yǎng)在教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)管理過程中各環(huán)節(jié)的實(shí)際做法加以闡述，以期引導(dǎo)大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程實(shí)踐改革走入深化，提高教學(xué)效率和效果，提升大學(xué)生的各方面綜合素質(zhì)，激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)思維；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)： G642；TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）16-0189-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.085

【Abstract】the cultivation and expansion of the ability of computational thinking plays an important role in basic computer teaching， and has gradually become the focus and hot topic of basic computer teaching. In this paper， the fundamentals of computer course in the process of teaching reform， computational thinking ability training in the teaching practice and teaching management of each link in the process of actual practice are discussed， in order to guide students to practice reform deepening into the basic computer teaching course， improve teaching efficiency and effect， all aspects of the comprehensive qualities of college students， stimulate students learning potential.

【Key words】Computer thinking；Basic computer teaching；Teaching practice

1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，計(jì)算思維的一系列方法在教學(xué)和培訓(xùn)中的應(yīng)用研究正在各國(guó)逐步展開探索，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。計(jì)算思維的理念在美國(guó)教育界得到了廣泛支持， Wing教授明確提出“計(jì)算思維能力將成為21世紀(jì)中葉每個(gè)人的基本能力”， 斯坦福大學(xué)在“下個(gè)十年計(jì)算機(jī)課程開設(shè)情況”方案中提出了新的核心課程體系，卡耐基·梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院也正在計(jì)劃對(duì)其入門課程系列進(jìn)行大的修訂。

2010年《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》的核心要點(diǎn)也強(qiáng)調(diào)“需要把培養(yǎng)學(xué)生的‘計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)”[1]。教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)于2015年最新編發(fā)了《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》一書指出：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的一系列思維活動(dòng)。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)教學(xué)，能夠使各專業(yè)的學(xué)生廣泛接受計(jì)算思維方法的訓(xùn)練，對(duì)普遍提升大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、具備復(fù)合交叉知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升我國(guó)未來在科技與教育領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)了具有重要的意義[2]。

目前，我國(guó)很多大學(xué)都在積極進(jìn)行大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)改革，重點(diǎn)研討如何將計(jì)算機(jī)課程與學(xué)科相結(jié)合，講授計(jì)算思維方法。目前，國(guó)內(nèi)少數(shù)院校如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)和我省的華北理工大學(xué)基本完成了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革框架，但仍在進(jìn)一步調(diào)整完善的過程中，其他院校正處在改革計(jì)劃和探索之中。

我校是一所地方本科院校，地方性高校有著獨(dú)特的教學(xué)特色，我們經(jīng)過了一系列的調(diào)研和改革實(shí)踐，改革內(nèi)容和形式如下，希望可以給同類地方型本課院校提供改革經(jīng)驗(yàn)。

2 基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革對(duì)促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量的作用和意義

2.1 提高學(xué)科地位

當(dāng)前大學(xué)非計(jì)算機(jī)專業(yè)第一門計(jì)算機(jī)課程已發(fā)展到新的階段，應(yīng)該將其開設(shè)成類似于大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)英語課程的高等教育中不可缺少的獨(dú)立課程，應(yīng)有一樣地位的通識(shí)類思維教育課程，改變《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程面臨被砍的尷尬[3]。

2.2 更新教學(xué)內(nèi)容

《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程要實(shí)現(xiàn)思維性教學(xué)改革，不僅要講知識(shí)，更要講貫通這些知識(shí)的思維，在這樣的背景下，究竟給學(xué)生講什么、怎么講，成為一個(gè)尖銳的問題，改變講授計(jì)算機(jī)及其軟件（如Office等）如何使用的教學(xué)內(nèi)容。

2.3 轉(zhuǎn)變教學(xué)方法

“MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”是一種越來越被各大高校推崇的、新的教學(xué)模式，教育部高教司，以及各個(gè)教指委、協(xié)會(huì)、研究會(huì)都在利用各種渠道力推。這種教學(xué)模式也切實(shí)有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在MOOC在線平臺(tái)上，短短幾年（2014年至現(xiàn)在）時(shí)間已經(jīng)積累了大量的、優(yōu)秀的教學(xué)資源。充分利用優(yōu)秀的資源對(duì)學(xué)生課外知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展[4]。

3 實(shí)施改革進(jìn)行準(zhǔn)備和調(diào)研

3.1 文獻(xiàn)分析法

基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)的教學(xué)改革已經(jīng)引起全國(guó)高校的關(guān)注，搜集、整理、分析相關(guān)文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外對(duì)該問題的研究視角及其研究程度，全面把握最前沿的文獻(xiàn)資料，是本課題最基礎(chǔ)的工作。

3.2 實(shí)地調(diào)查法

本課題將立足實(shí)地調(diào)查，只有通過實(shí)地調(diào)研，才能了解《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程在教學(xué)過程和教學(xué)方法存在什么問題，有何改革需求等。根據(jù)研究需要，課題組講深入課堂、深入學(xué)生進(jìn)行考察和了解學(xué)生的需要，掌握一手資料。

3.3 問卷調(diào)查法

在實(shí)地調(diào)查的同時(shí)，課題組還進(jìn)行大量的問卷調(diào)查，重點(diǎn)了解學(xué)生的需求、對(duì)課堂改革的態(tài)度、改革內(nèi)容等情況。

3.4 比較分析法

對(duì)改革前后效果進(jìn)行對(duì)比，學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)容掌握程度，改革前后的效果進(jìn)行對(duì)比分析，在下一輪的教學(xué)改革作調(diào)整。

3.5 案例分析法

對(duì)改革效果的差異進(jìn)行案例分析，了解產(chǎn)生的原因，為教學(xué)制度、考核形式、資源建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

4 基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革實(shí)踐

4.1 構(gòu)建不同教學(xué)內(nèi)容的組合模塊，搭配符合教學(xué)對(duì)象的教學(xué)內(nèi)容“套餐”，因材施教

大學(xué)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)就是要培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算思維，用計(jì)算思維解決實(shí)際問題的能力。課程內(nèi)容各部分相對(duì)獨(dú)立、關(guān)聯(lián)少，我們可以對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的模塊化分解工作。針對(duì)不同學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，共同研討，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，承認(rèn)學(xué)生的差異性，根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)、能力水平和培養(yǎng)方向，再根據(jù)文理專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的模塊重構(gòu)，加強(qiáng)不同類型學(xué)生人才培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的要求，搭配符合教學(xué)對(duì)象的教學(xué)內(nèi)容“套餐”，教學(xué)“套餐”既要符合學(xué)生文、理不同專業(yè)特點(diǎn)，又要體現(xiàn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)要求。改變?cè)薪y(tǒng)一的教學(xué)方式，將專業(yè)特色相近的學(xué)生結(jié)合在一起，有針對(duì)性的開展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作，提高教學(xué)效率。

4.2 建設(shè)不同形式教學(xué)資源庫

通過本項(xiàng)目建設(shè)開放的、內(nèi)容不斷豐富和更新的微視頻、資料閱讀、上機(jī)實(shí)驗(yàn)案例等，使更多的學(xué)生學(xué)會(huì)利用資源庫獲取信息，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，或使更多的教師能夠應(yīng)用教育教學(xué)資源開展研究型、探究型的翻轉(zhuǎn)課堂交互式教學(xué)。

4.3 搭建網(wǎng)絡(luò)資源共享平臺(tái)

提供充足的學(xué)習(xí)資源的同時(shí)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新精神和協(xié)作精神、自主學(xué)習(xí)能力及計(jì)算思維素養(yǎng)具有重要的意義。搭建便捷的資源平臺(tái)，整合優(yōu)化已制作好的教學(xué)資源，一方面可以使資源的管理、處理、保存更加規(guī)范化，另一方面在一定程度上可以更好的探索適合基于計(jì)算思維為教學(xué)目標(biāo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革模式與規(guī)律。

4.4 形成《大學(xué)計(jì)算機(jī)》教學(xué)參考資料

已開發(fā)的前述完整的教學(xué)體系和教學(xué)資源庫，為大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)參考資料的編寫提供了可靠的內(nèi)容支撐，通過梳理知識(shí)點(diǎn)，編寫符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)》教學(xué)參考材料。

5 實(shí)施過程

5.1 文獻(xiàn)分析階段

通過圖書館、期刊網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部參考等資料大量收集國(guó)內(nèi)外與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)，進(jìn)行整理和細(xì)分，梳理出國(guó)內(nèi)外有關(guān)基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)改革研究，為專題調(diào)研和撰寫打下一定的文獻(xiàn)基礎(chǔ)。

5.2 專題調(diào)研階段

項(xiàng)目組將根據(jù)大綱及研究規(guī)劃進(jìn)行專題調(diào)研，專題調(diào)研分為三類：一是對(duì)于通識(shí)類課程《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程要改革的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)研。二是對(duì)教學(xué)方法的改革調(diào)研，改變傳統(tǒng)的以office講授課下練下的講課形式，制定出課堂+課下兩種形式，以及應(yīng)用MOOC上優(yōu)秀的教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)，并探索混合教學(xué)的學(xué)習(xí)方法。三是對(duì)課程考核的調(diào)研。

5.3 教學(xué)改革實(shí)施階段

對(duì)2018級(jí)入學(xué)新生實(shí)施一學(xué)期的整套改革方案，同時(shí)，進(jìn)行共建共享大學(xué)計(jì)算機(jī)MOOC課程，按照文、理不同專業(yè)的特點(diǎn)對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行分層、分類重組教學(xué)模塊，采用新的教學(xué)方法，邊實(shí)施邊改進(jìn)。

5.4 教學(xué)資源庫建設(shè)階段

根據(jù)課程內(nèi)容體系，建設(shè)制作符合我院學(xué)科特色的教學(xué)資源如教材、資料閱讀、上機(jī)實(shí)驗(yàn)案例等數(shù)字化教學(xué)資源，并為MOOC課程建設(shè)及翻轉(zhuǎn)課堂的自主學(xué)習(xí)模式提供參考。

5.5 成果撰寫階段

根據(jù)文獻(xiàn)及資料的分析，整理調(diào)研報(bào)告，并根據(jù)國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)，調(diào)研情況、實(shí)地考查、整改成效等撰寫論文，編寫一套新型態(tài)數(shù)字化教材。

6 實(shí)施效果

（1）構(gòu)建不同教學(xué)內(nèi)容的組合模塊，搭配符合教學(xué)對(duì)象的教學(xué)內(nèi)容“套餐”，對(duì)不同層次和專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行不同內(nèi)容的組合和考核要求，因材施教。

（2）建設(shè)不同形式教學(xué)資源庫。

（3）探索MOOC+SPOC的混合教學(xué)新模式。開展研究型、探究型的翻轉(zhuǎn)課堂交互式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的資源共享。

（4）形成《大學(xué)計(jì)算機(jī)》教學(xué)參考資料。開發(fā)基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)拓展提升教學(xué)資源的建設(shè)如視頻、資料閱讀、上機(jī)實(shí)驗(yàn)案例等，為以后的推廣應(yīng)用提供資源。

（5）通過教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

為了避免課題研究與課堂教學(xué)相脫節(jié)的現(xiàn)象，我們?cè)诨顒?dòng)開始時(shí)就制定了行動(dòng)研究的策略，即采取理論與實(shí)踐相結(jié)合，邊研究、邊實(shí)驗(yàn)、邊推廣的滾動(dòng)式方法開展課題的研究。

通過教學(xué)實(shí)踐，推動(dòng)基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)為目標(biāo)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程體系改革，進(jìn)一步對(duì)MOOC+SPOC的混合式教學(xué)模式進(jìn)行探討。構(gòu)建培養(yǎng)計(jì)算思維能力的教學(xué)體系，探討不同模式的課程教學(xué)方案，通過多輪教學(xué)實(shí)踐，切實(shí)推廣計(jì)算思維課程改革研究成果，為持續(xù)提高教育教學(xué)質(zhì)量起到很好的促進(jìn)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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