基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程研究與實(shí)踐

曹建英　門(mén)瑞

摘 要：貫穿計(jì)算思維導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，是大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的改革的途徑之一。文章提供了一種可復(fù)制的課堂教學(xué)過(guò)程，該過(guò)程綜合體現(xiàn)了探究式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式及網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，能夠極大地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，將計(jì)算思維貫穿于教學(xué)過(guò)程中。以探索問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)和增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行任務(wù)分析、探索討論，最后再歸納出結(jié)果，從而得到清晰的思路、方法和系統(tǒng)的知識(shí)，在完成教學(xué)任務(wù)的過(guò)程中，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及用計(jì)算機(jī)處理信息的能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；教學(xué)模式；MOOC

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)行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。當(dāng)計(jì)算思維真正融入人類(lèi)活動(dòng)的整體時(shí)，它作為一個(gè)解決問(wèn)題的有效工具，人人都應(yīng)掌握，處處都會(huì)被使用[2]。當(dāng)然，它也應(yīng)當(dāng)有效地融入我們每一堂課之中[3]。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是大學(xué)生進(jìn)校之后學(xué)習(xí)的第一門(mén)計(jì)算機(jī)類(lèi)課程，為了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，在其教學(xué)中，必須真正地從學(xué)科價(jià)值、思維方式的角度去規(guī)劃設(shè)計(jì)課程，從而達(dá)到即使不是程序設(shè)計(jì)課程也同樣能讓學(xué)生養(yǎng)成學(xué)科的思維方式，培養(yǎng)計(jì)算思維的目的[4]。

把網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段融入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系中來(lái)，形成一個(gè)計(jì)算思維思想指導(dǎo)下的模式化的教學(xué)形式，一方面達(dá)到思維培養(yǎng)的目的，另一方面，可以提高教學(xué)效率。其中，實(shí)施MOOC教學(xué)方式，優(yōu)點(diǎn)更為突出，MOOC大規(guī)模涌現(xiàn)，人人都可以很方便地獲取各類(lèi)課程資源，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這門(mén)課程的教師，應(yīng)當(dāng)將教學(xué)的重點(diǎn)放在為學(xué)生尋找更好的MOOC資源，布置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)，檢查學(xué)習(xí)效果，及時(shí)督促不按時(shí)學(xué)習(xí)的學(xué)生等方面，而如何組織課堂教學(xué)，有沒(méi)有固定的模式可以借鑒，是相關(guān)教師最為關(guān)心的問(wèn)題[5]。文章以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)中程序設(shè)計(jì)這節(jié)課為例，對(duì)課堂教學(xué)的過(guò)程展開(kāi)詳細(xì)的描述，供相關(guān)教師借鑒。

1 教學(xué)過(guò)程研究

課堂教學(xué)過(guò)程可組織為“7步循環(huán)大課堂”模式?！?步循環(huán)大課堂”就是每節(jié)課均以前一節(jié)課后10 min的預(yù)習(xí)為起點(diǎn)，與本節(jié)課的學(xué)習(xí)相對(duì)接，形成一個(gè)“環(huán)狀大課堂鏈”。教學(xué)過(guò)程主要包括：教學(xué)準(zhǔn)備、線上學(xué)習(xí)、督查、串講精講點(diǎn)撥、提問(wèn)解答、成果展示、分組討論、評(píng)價(jià)反饋7大環(huán)節(jié)。

1.1 教學(xué)準(zhǔn)備

在教學(xué)準(zhǔn)備階段，本著先學(xué)后教的理念，進(jìn)行學(xué)習(xí)問(wèn)題設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)方法點(diǎn)撥，預(yù)留給學(xué)生質(zhì)疑問(wèn)題的空間。在每節(jié)課最后的10 min，教師要讓學(xué)生做好下節(jié)課程內(nèi)容的預(yù)習(xí)工作（每節(jié)的起點(diǎn)就是上一節(jié)課的后10 min）。

1.1.1 學(xué)生分組

以自愿組合、發(fā)揮個(gè)人特長(zhǎng)為原則，組成互動(dòng)學(xué)習(xí)小組，全班30人，每5人一組。

學(xué)習(xí)小組命名，確定1名小組長(zhǎng)，小組成員進(jìn)行分工合作。建議分工：全體成員共同負(fù)責(zé)探討問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)；一個(gè)負(fù)責(zé)匯報(bào)；一個(gè)負(fù)責(zé)制作PPT；一個(gè)負(fù)責(zé)整理測(cè)試題中存在問(wèn)題，匯總在自主觀看視頻中遇到的疑難問(wèn)題，準(zhǔn)備好在上課時(shí)解決；一個(gè)負(fù)責(zé)互評(píng)；一個(gè)負(fù)責(zé)自評(píng)。

1.1.2 安排學(xué)生課下學(xué)習(xí)的任務(wù)

（1）觀看在線視頻，認(rèn)真做好筆記。

（2）完成在線測(cè)試題。

（3）布置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（4）布置課前預(yù)習(xí)思考題。

1.2 教師串講精講點(diǎn)撥

這一環(huán)節(jié)主要是教師針對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥，剖析、分析解決問(wèn)題的思維方法和思維過(guò)程，重點(diǎn)是易混點(diǎn)、易漏點(diǎn)之處的講解和答疑，同時(shí)也應(yīng)規(guī)范學(xué)生的一些概念、方法、習(xí)慣與步驟，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)系統(tǒng)梳理，總結(jié)歸納，形成完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知能力，注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力與思維習(xí)慣的培養(yǎng)。

1.3 問(wèn)題解答

對(duì)于線上測(cè)試題錯(cuò)誤率高的題目的進(jìn)行講解。

教師課前對(duì)在線測(cè)試題作答情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)出錯(cuò)誤率較高的題目進(jìn)行篩選，在課堂上展示，并隨機(jī)選擇同學(xué)進(jìn)行回答，教師作最后的分析補(bǔ)充?，F(xiàn)場(chǎng)互相提問(wèn)討論并作答。

1.4 秀成果

秀成果階段是各小組同學(xué)根據(jù)本組對(duì)課前所布置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成情況，選出完成較好的作品進(jìn)行展示交流，共享學(xué)習(xí)成果，并進(jìn)行知識(shí)的遷移運(yùn)用與提升的過(guò)程。每個(gè)小組以選派代表的方式，將成果進(jìn)行展示講解，交流小組成員解決問(wèn)題的思維過(guò)程和解題方法。交流展示的同學(xué)要聲音洪亮，口齒清晰，PPT設(shè)計(jì)要合理規(guī)范，圖文清楚，符號(hào)準(zhǔn)確，盡可能精煉表達(dá)。

1.5 分組討論

（1）根據(jù)前一階段的成果，提出自己的意見(jiàn)。

（2）列舉現(xiàn)實(shí)生活中和本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的例子。

1.6 評(píng)價(jià)反饋

在課堂教學(xué)過(guò)程中，評(píng)價(jià)反饋是提高教學(xué)效益的一個(gè)重要手段和途徑，教師本著“適時(shí)評(píng)價(jià)，及時(shí)反饋；真實(shí)反饋，準(zhǔn)確矯正”的基本要求進(jìn)行自評(píng)、互評(píng)與教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的多元評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)理念強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)內(nèi)容的全面性和綜合性，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生活動(dòng)和掌握知識(shí)程度的關(guān)注，著重考察學(xué)生的信息素養(yǎng)，加強(qiáng)對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，在評(píng)價(jià)過(guò)程中教師不僅要重視學(xué)生的書(shū)面成績(jī)，更要加大對(duì)學(xué)生各種新型思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)的重視力度，提倡教師在授課過(guò)程中注意觀察學(xué)生的實(shí)際操作過(guò)程，并能及時(shí)有效地給予指導(dǎo)，能夠綜合分析學(xué)生的作品，指導(dǎo)他們將理論知識(shí)運(yùn)用到解決遇到的實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中去，進(jìn)而考察他們的計(jì)算思維能力和動(dòng)手能力。

2 結(jié)語(yǔ)

“7步循環(huán)大課堂”教學(xué)模式，有效解決了“課上線下”和“課下線上”的矛盾。在我校連續(xù)兩年的實(shí)施過(guò)程中，其顯著特點(diǎn)是學(xué)生的課下線上學(xué)習(xí)任務(wù)具體明確，課上線下討論展示開(kāi)放自主。開(kāi)放自主展示激發(fā)起每個(gè)學(xué)生心底成功的愿望，成為學(xué)生堅(jiān)持自主學(xué)習(xí)的長(zhǎng)效動(dòng)力來(lái)源。學(xué)生代表的講解與質(zhì)疑、小組的討論與答疑成為課堂的主要形式，從學(xué)生精彩的展示與有質(zhì)量的質(zhì)疑中，教師充分感受到了學(xué)生的思維的深度與效度、課堂的優(yōu)質(zhì)與高效。在學(xué)生展示環(huán)節(jié)，既有小組代表的精彩發(fā)言，又有其他成員的補(bǔ)充與質(zhì)疑，充分體現(xiàn)了學(xué)生之間的小組合作，充分實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果的共享。學(xué)生在課堂上帶著預(yù)習(xí)過(guò)程中的收獲與感悟、困惑與思考來(lái)到課堂進(jìn)行展示，尋求交流與合作，印證思維過(guò)程與解題方法的正確與否，讓教師看到了課堂上的知識(shí)生成與學(xué)生的情感升華，感受到了思維的碰撞與良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的日漸形成。在這樣一種課堂模式下，實(shí)施“設(shè)計(jì)、抽象、實(shí)現(xiàn)” 三位一體[6]的計(jì)算思維能力培養(yǎng)，更具體、更易于實(shí)現(xiàn)，該教學(xué)模式具有可復(fù)制性的特點(diǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

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

[2]陳國(guó)良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（1）：7-11，32.

[3]佚名.全國(guó)“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”專(zhuān)題學(xué)術(shù)研討會(huì)記要[C].桂林：全國(guó)“計(jì)算機(jī)思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”專(zhuān)題學(xué)術(shù)研討會(huì)，2008.

[4]牟琴.基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)與學(xué)習(xí)的模式研究與實(shí)踐[D].成都：四川師范大學(xué)，2012.

[5]龔沛曾，楊志強(qiáng).大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（4）：106-110.

[6]劉貴松，陳文宇，王曉斌，等.計(jì)算機(jī)學(xué)科本科生計(jì)算思維能力培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（10）：25-28.