高校醫(yī)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)模式研究

寧小美

（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

“高等教育發(fā)展水平是一個(gè)國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。世界各國都把辦好大學(xué)、培養(yǎng)人才作為實(shí)現(xiàn)國家發(fā)展、增強(qiáng)綜合國力的戰(zhàn)略舉措。我國是人口大國，要從人口大國邁向人才強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，教育的地位和作用不可忽視。”這是習(xí)近平總書記對(duì)高校教育工作提出的明確要求，高等教育也是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本途徑。美國總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會(huì)PITAC（President’s Information Technology Advisory Committee）在報(bào)告《計(jì)算機(jī)科學(xué)》中說明：21世紀(jì)科學(xué)上最重要的、經(jīng)濟(jì)上最有前途的前沿研究都可能通過熟練地掌握先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)和運(yùn)用計(jì)算科學(xué)而得到解決，計(jì)算科學(xué)具有促進(jìn)其他學(xué)科發(fā)展的重要作用。計(jì)算思維致力于使所有人能像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣進(jìn)行思考，使計(jì)算思維像讀、寫、算一樣，成為每個(gè)人的一種基本能力。計(jì)算科學(xué)的普適思維是學(xué)生創(chuàng)造性思維的重要組成部分。

1 計(jì)算思維的發(fā)展

2006年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真定義了計(jì)算思維（Computational Thinking）[1]：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)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。

計(jì)算思維已經(jīng)成為除理論思維和實(shí)驗(yàn)思維以外的第三大思維，在當(dāng)今的大數(shù)據(jù)時(shí)代，理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)手段產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，不可避免地需要利用計(jì)算手段來實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新。在我國高校計(jì)算思維培養(yǎng)中，進(jìn)行了諸多有益的探索，但仍存在一些問題。因此，對(duì)我國高校的計(jì)算思維教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題、提高創(chuàng)新能力有重要意義。

我國計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育開展多年來，普及了計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，“狹義工具論”[2]的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)將計(jì)算機(jī)變?yōu)閷W(xué)生的工具進(jìn)行使用，使學(xué)生對(duì)計(jì)算科學(xué)的認(rèn)識(shí)淡化，不利于其對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)中核心思想和方法的掌握。為了改變這種現(xiàn)象，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2009年10月發(fā)布的《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》提出關(guān)于深化高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的幾點(diǎn)意見，進(jìn)一步明確了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在高等教育中的基礎(chǔ)性地位。要求在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中不斷探索以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的分類分層次教學(xué)模式，加強(qiáng)以知識(shí)體系和實(shí)驗(yàn)體系為基礎(chǔ)的課程建設(shè)，加強(qiáng)以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心的實(shí)踐教學(xué)。計(jì)算思維培養(yǎng)模式的提出，引發(fā)了廣大科研人員和教育工作者的關(guān)注，如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維成為一個(gè)擺在地方本科院校面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。

2 高校計(jì)算思維培養(yǎng)模式探索

2010年11月6 日，“計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育”座談會(huì)在濟(jì)南召開。會(huì)議期間，來自47所高校的70多位代表參加了討論。在國內(nèi)各大高校計(jì)算思維教育廣泛地開展起來，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西南科技大學(xué)、燕山大學(xué)、西南石油大學(xué)等高?；凇洞髮W(xué)計(jì)算機(jī)——計(jì)算思維導(dǎo)論》課程的計(jì)算思維教學(xué)模式進(jìn)行了全面改革。全國三十多所大學(xué)基于該課程該模式進(jìn)行了部分專業(yè)過渡性內(nèi)容改革。

3 超星爾雅平臺(tái)在計(jì)算思維培養(yǎng)中的應(yīng)用

3.1 課程的創(chuàng)建

2017年9 月，大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中使用超星爾雅平臺(tái)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。理工類平臺(tái)中包含127個(gè)知識(shí)點(diǎn)，微課視頻總長度1320.7分鐘，PPT 18個(gè)，習(xí)題540個(gè)；醫(yī)學(xué)類平臺(tái)中包含87個(gè)知識(shí)點(diǎn)，微課視頻總長度874.9分鐘，PPT 7個(gè)，習(xí)題77個(gè)。

3.2 教學(xué)過程

課前根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，教師將與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的課件、MOOC教學(xué)視頻及習(xí)題上傳到超星爾雅平臺(tái)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)給予說明。學(xué)生根據(jù)布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，以學(xué)習(xí)小組為單位準(zhǔn)備課堂內(nèi)容，學(xué)習(xí)組成員自主分工，在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，組內(nèi)溝通、合作，共同完成對(duì)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和講授。

課堂教學(xué)中，教師的主要任務(wù)是引導(dǎo)和掌控課堂教學(xué)的進(jìn)度及內(nèi)容的準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題并講解。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是發(fā)散的，會(huì)提出各種各樣的問題，這就對(duì)教師提出了更高的要求。對(duì)學(xué)生而言，課堂是學(xué)生展現(xiàn)自己的舞臺(tái)，學(xué)生可以是一個(gè)人上來，也可以是多人同時(shí)上來，每個(gè)人都有具體的分工，有主講的，有操作演示的，有寫板書的……課堂氣氛活躍，學(xué)生興趣增加，積極參與，睡覺、玩手機(jī)的現(xiàn)象明顯減少。每組講解完后其他小組可以進(jìn)行討論和補(bǔ)充，教師最后進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。

課程結(jié)束后，教師可以選擇一些難度適當(dāng)和一些難度稍大一點(diǎn)的作業(yè)題，讓學(xué)生課后獨(dú)自完成，對(duì)預(yù)習(xí)過程中存在的問題和做作業(yè)中遇到的問題，怎么解決的，可以在超星爾雅平臺(tái)發(fā)起討論，學(xué)生交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，通過該平臺(tái)教師能了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，如圖1所示。

圖1 超星爾雅平臺(tái)中學(xué)生學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)

3.3 期末考核

考核形式：實(shí)驗(yàn)報(bào)告（10%）+MOOC網(wǎng)絡(luò)測試（10%）+平時(shí)考核（30%）+期末上機(jī)考試（50%）。平時(shí)考核主要是通過以下幾方面進(jìn)行：課堂提問——對(duì)布置的任務(wù)進(jìn)行提問，答對(duì)加分，答錯(cuò)扣分；課堂表現(xiàn)——主講的學(xué)生加分較多，其他準(zhǔn)備的學(xué)生根據(jù)分工不同加的分?jǐn)?shù)也不同；線上表現(xiàn)——超星爾雅平臺(tái)中經(jīng)常發(fā)言，積極討論問題，對(duì)別人提出的問題及時(shí)解答，對(duì)這樣的學(xué)生進(jìn)行加分獎(jiǎng)勵(lì)。線上表現(xiàn)能夠促進(jìn)學(xué)生積極思考，用計(jì)算思維解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。

在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中融入計(jì)算思維培養(yǎng)，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，對(duì)于培養(yǎng)計(jì)算機(jī)分析和解決本專業(yè)問題能力具有重要意義。本課題從課前自學(xué)、課堂教學(xué)和課后實(shí)踐3個(gè)方面圍繞培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維進(jìn)行研究，旨在提高教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)過兩輪的教學(xué)實(shí)踐證明，基于超星爾雅平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)于大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維效果顯著，學(xué)生能運(yùn)用計(jì)算思維解決本專業(yè)問題。