基于計算思維的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程改革與實踐

覃章榮 孟令娟

摘? 要： 針對目前在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，結(jié)合我校的實際教學(xué)情況，提出以培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力為導(dǎo)向，從教師教學(xué)理念轉(zhuǎn)變、課程內(nèi)容重組與優(yōu)化、教學(xué)模式和方法、課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺構(gòu)建等方面，對該課程進行改革與實踐，以此提高我校計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 大學(xué)計算機基礎(chǔ); 計算思維; 教學(xué)方法; 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）04-66-03

Abstract： Aiming at the existing problems in the teaching of computer fundamentals and the actual situations of our university， the reforms and practices on the course are carried out with computational thinking in the aspects of the change of teacher' teaching ideas， the reorganization and optimization of curriculum content， the teaching mode and method， and the construction of course network learning platform and so on. It is hopeful that the reform and practice can effectively improve the teaching quality， enhance students' comprehensive quality and cultivate their innovative ability.

Key words： computer fundamentals; computational thinking; teaching method; network learning

0 引言

大學(xué)計算機基礎(chǔ)是我國高校普遍開設(shè)的一門公共必修課，主要目的是培養(yǎng)大學(xué)生的信息素養(yǎng)與計算機應(yīng)用能力。但是隨著社會的快速發(fā)展，計算機知識加速更新，計算機網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)的突飛猛進等，該課程教學(xué)面臨著許多新的難題與挑戰(zhàn)[1-2]。自從2006年美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在美國計算機權(quán)威雜志ACM上明確提出計算思維的概念后，計算思維得到了計算機教育界的高度重視和廣泛支持，從而引起了一輪新的教學(xué)改革熱潮[3-4]。因此，如何將計算思維引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中進行有效改革，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，使其學(xué)會運用所學(xué)的計算知識去思考和解決實際問題，對提升學(xué)生的學(xué)習成績和課程教學(xué)質(zhì)量，特別是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實意義。

1 課程教學(xué)中存在的主要問題

分析我國高校當前大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教育現(xiàn)狀，以及結(jié)合我校近年來該課程的實際教學(xué)情況，我們列出該課程的教學(xué)主要存在的幾方面的問題[5]。

1.1 課程教學(xué)強調(diào)實用主義，偏重計算機操作技能

長期以來，大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)比較強調(diào)“實用主義”以及偏重于教授計算機操作技能，形成了“教計算機應(yīng)用基礎(chǔ)就是教如何使用計算機軟件工具”等片面觀點，以至于計算機技術(shù)更新快，教師不得不疲于跟蹤和更新教學(xué)內(nèi)容，而教學(xué)內(nèi)容的更新往往又跟不上計算機技術(shù)的發(fā)展速度，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完這些教學(xué)內(nèi)容后隨著計算機技術(shù)的更新，很快可能發(fā)現(xiàn)所學(xué)的內(nèi)容又已經(jīng)過時了，在今后的學(xué)習和工作中遇到新的問題，也不知如何使用所學(xué)的計算機知識去解決。

1.2 教學(xué)內(nèi)容繁多，包羅萬象

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教材內(nèi)容包羅萬象，計算機文化基礎(chǔ)知識，操作系統(tǒng)，辦公軟件使用、數(shù)據(jù)庫、多媒體知識、計算機網(wǎng)絡(luò)與信息安全等等，基本上是計算機各領(lǐng)域知識的“濃縮版”。課程教學(xué)內(nèi)容繁多，邏輯結(jié)構(gòu)比較混亂，很多知識都是只介紹了一些基本概念和專業(yè)名詞解釋，往往只說了“是什么”而難以進一步解釋清楚“為什么”。要掌握如此繁多的知識對于非計算機專業(yè)的學(xué)生來說是一件非常困難的事情，況且并不是所有知識都需要所有專業(yè)的學(xué)生都要掌握，直接導(dǎo)致的后果就是學(xué)生進入大學(xué)后，對第一門計算機課程興趣不大，甚至產(chǎn)生恐懼與厭學(xué)心理，逃課率較高。

1.3 忽視學(xué)生專業(yè)特點，教學(xué)方法單一

我國高校一般都涉及到哲學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、管理學(xué)、理學(xué)和工學(xué)等多個學(xué)科門類，由于各學(xué)科門類的差別比較大，再加上計算機信息技術(shù)早已廣泛滲透到各個學(xué)科領(lǐng)域，不同專業(yè)的學(xué)生對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容存在不同層次的需求，如果對于所有不同專業(yè)的學(xué)生簡單地使用同一本教材和同一種教法，勢必導(dǎo)致部分學(xué)生所掌握的計算機知識和技能無法滿足其后續(xù)課程學(xué)習的需要，可能會直接影響其專業(yè)課程的學(xué)習效果。

2 計算思維與計算機基礎(chǔ)教學(xué)

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在美國計算機權(quán)威雜志ACM上提出了計算思維的概念，并認為計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活。計算思維是人類求解問題的一個途徑，是每個人應(yīng)當掌握的一種基本技能[3]。計算思維的提出得到了國內(nèi)外計算機教育界的高度重視和廣泛支持。2010年7月在西安交通大學(xué)舉辦了第一屆“九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)課程研討會”，在發(fā)表的《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中明確提出了要正確認識大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的重要地位，把培養(yǎng)學(xué)生的計算機思維能力作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。2013年7月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)舉辦的第二屆全國“計算思維與大學(xué)計算機課程教學(xué)改革研討會”上，發(fā)布了“計算思維教學(xué)改革白皮書（征求意見稿）”，進一步明確和堅定了大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程以計算思維為核心的教學(xué)改革方向。

由此可見，在該課程中引入計算思維已經(jīng)是大勢所趨。目前全國許多高校均已圍繞計算思維對該課程的教學(xué)改革進行了實踐和探索，并且取得了一些成果。我校作為一所普通地方性師范類綜合大學(xué)也將根據(jù)自身的實際情況，提出在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中引入計算思維進行教學(xué)改革，在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)方法和模式、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺建設(shè)等方面進行初步實踐與探索。

3 在計算思維導(dǎo)向下的課程改革與實踐

3.1 轉(zhuǎn)變教師教學(xué)理念

在傳統(tǒng)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中，由于受“狹義工具論”以及實用主義等思想的影響，許多教師在多年的教學(xué)當中已經(jīng)形成了一些相對固定的教學(xué)模式和方法，許多課程知識教起來“輕車路熟”。而面對計算思維新概念，大家了解甚少，面臨許多困難，感到改革很吃力，甚至有人持懷疑態(tài)度，不太愿意主動進行改革。因此，在課程中引入計算思維，首先需要教師對計算思維有比較全面的認識和理解，要引導(dǎo)教師多關(guān)注計算思維教學(xué)方面的改革，舉行討論會或者公開課進行經(jīng)驗交流，鼓勵教師外出參加有關(guān)培訓(xùn)和研討等，使教師在教學(xué)理念上有所轉(zhuǎn)變，這些是確保課程教學(xué)改革取得成功的前提條件。

3.2 重組與優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

基于計算思維的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容重組，并不是要全部顛覆原有的課程內(nèi)容，而是在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行必要的增刪改，以及重新組織及優(yōu)化。為了讓學(xué)生對計算思維概念有基本了解和體驗，在教學(xué)中增加了介紹計算思維基本概念的教學(xué)內(nèi)容，增加了程序設(shè)計教學(xué)內(nèi)容;為了精簡教學(xué)內(nèi)容，刪除了網(wǎng)頁制作和Flash動畫制作等章節(jié)。將原課程理論教學(xué)內(nèi)容，如計算機工作原理、處理機模型、信息編碼與存儲等這些可以明顯體現(xiàn)計算思維的教學(xué)案例補充細化，按照計算思維的思路與方法進行教學(xué)，不但要讓學(xué)生知道“是什么”，更要讓學(xué)生知道“為什么”，以此培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識。把原課程關(guān)于常用工具軟件使用等教學(xué)內(nèi)容全部放到實驗教學(xué)中，用典型實例的形式將要求學(xué)生掌握的有關(guān)知識融合到實例中，通過讓學(xué)生多做實例實踐活動來提高和培養(yǎng)他們的實際動手能力以及使用計算思維思考和解決問題的能力。另外，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的重新組織和調(diào)整情況，我們重新編寫了《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》和《大學(xué)計算機實例操作教程》兩本教材。

3.3 根據(jù)專業(yè)特點分級教學(xué)

我校目前擁有多個不同的專業(yè)學(xué)科門類，不同專業(yè)對計算機基礎(chǔ)知識和計算思維能力的要求是不同的，如果對所有學(xué)生的教學(xué)采取同一本教材，同一種教法的傳統(tǒng)模式勢必會打擊學(xué)生的學(xué)習積極性和影響學(xué)習效果。因此，根據(jù)學(xué)校的實際情況和專業(yè)特點，將教學(xué)分為三個層次：第一個層次只要求了解基本計算機基礎(chǔ)知識和計算思維概念，重點要熟練掌握Word、Excel和PowerPoint辦公軟件的操作應(yīng)用，通過操作實踐活動初步培養(yǎng)學(xué)生簡單的計算思維能力，其主要適用于體育和藝術(shù)等專業(yè);第二層次要求掌握基本計算機基礎(chǔ)知識和計算思維的概念，熟練掌握Word、Excel、PowerPoint和Access等辦公軟件的操作應(yīng)用，并要求設(shè)計和完成一定數(shù)量的綜合性作品，該層次適用于經(jīng)濟管理等專業(yè);第三層要求對計算機系統(tǒng)和原理等知識和計算思維要有深入的理解，除了要熟練掌握常見辦公軟件的操作應(yīng)用與完成綜合作品外，還要求掌握程序設(shè)計及會使用編程解決一些實際問題，重點通過程序設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生使用計算思維思考與解決問題的能力，第三層次適用于物理化學(xué)等理工科專業(yè)。此外，還應(yīng)在具體的教學(xué)中，靈活綜合運用任務(wù)驅(qū)動型、案例型、主題研究型等教學(xué)方法，以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習積極性，提升學(xué)習效果。

3.4 構(gòu)建課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺

大學(xué)計算機課程學(xué)習僅靠教師在有限課堂上的教學(xué)是遠遠不夠的，還應(yīng)考慮充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，讓他們在課后進行有效的自主學(xué)習，從而提升學(xué)習效果。隨著計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺供學(xué)生在線自主學(xué)習已成為一種新的學(xué)習模式。因此，我們設(shè)計與構(gòu)建了該課程的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺，平臺主要由教務(wù)、教師以及學(xué)習管理三個系統(tǒng)構(gòu)成，各系統(tǒng)的具體功能模塊如圖1所示。教務(wù)和教師管理系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)B/S工作模式的網(wǎng)站，運行在PC機上，教務(wù)管理系統(tǒng)主要提供對整個平臺的維護管理和教學(xué)資源等;教師管理系統(tǒng)主要為教師提供作業(yè)任務(wù)的發(fā)布以及對學(xué)生課后利用平臺自學(xué)的監(jiān)管和學(xué)習效果的量化評價等;學(xué)習管理系統(tǒng)有運行在PC機上的網(wǎng)站和運行在智能手機上的APP兩個版本，兩者功能基本相同，學(xué)生既可以選擇相對固定的PC機，也可以選擇使用手機隨時隨地靈活學(xué)習。

4 結(jié)束語

計算思維是每個人在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能必須掌握的一種基本技能，將其引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力是新一輪教學(xué)改革的熱點。我們針對該課程教學(xué)中存在的問題并結(jié)合我校的實際情況，提出以培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力為導(dǎo)向，從教師教學(xué)理念轉(zhuǎn)變、課程內(nèi)容重組與優(yōu)化、教學(xué)模式和方法、課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺構(gòu)建等方面對課程進行了改革實踐與探討，初步實踐證明，通過教學(xué)改革提高了我校計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

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