化工類院校視域下高校計算機課程計算思維培養(yǎng)

曾兆敏 王宏旭 王坤

摘要：計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，促使無數(shù)不同的專業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了與計算機技術(shù)的結(jié)合，化工專業(yè)同樣如此。在我國高?；ゎ悓I(yè)的教學(xué)中，通過培養(yǎng)在校生的計算思維，能夠有效幫助學(xué)生提升利用計算機解決化工工業(yè)問題的思維能力。研究針對當(dāng)下我國高校教育提出的計算思維培養(yǎng)概念，進行了培養(yǎng)方法的針對性研究，通過化工特色的案例分析和分層教學(xué)的方法，幫助化工類專業(yè)學(xué)生掌握計算思維，提升計算機實踐工作能力。

關(guān)鍵詞：化工院校;計算機課程;計算思維

中圖分類號：C434 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）10-0162-03

計算機的出現(xiàn)以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)逐漸幫助全球社會實現(xiàn)了萬物互聯(lián)。身處網(wǎng)絡(luò)時代，計算思維是每—個專業(yè)領(lǐng)域的工作人員必備的—項思維能力。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，幫助化工領(lǐng)域開發(fā)出了更多的解決化工專業(yè)生產(chǎn)、加工、物流及銷售等各個環(huán)節(jié)問題的思路。在高?；ゎ悓I(yè)領(lǐng)域教學(xué)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，能夠幫助化工類專業(yè)學(xué)生意識到計算機不僅僅是信息技術(shù)方向的工具，同樣也能夠幫助化工領(lǐng)域的工作人員解決問題;計算思維能力的提升也能夠有效啟發(fā)眾多學(xué)科和領(lǐng)域的研究人員的思考深度和高度;有助于提升高校課堂授課質(zhì)量和化工類院校學(xué)生的工作實踐能力。

我國高?；ゎ悓I(yè)計算機課程改革最早開始于2013年5月，是伴隨“高校計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會”發(fā)表關(guān)于利用計算思維對高校各類型專業(yè)計算機課程進行改革的指導(dǎo)而進行的，化工類專業(yè)計算機課程第三次改革。本次改革要求化工類專業(yè)從根本上解決該專業(yè)學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)不足，無法利用計算機解決化工專業(yè)實際問題等現(xiàn)狀。要求改革后的計算機課程，能夠幫助化工類專業(yè)學(xué)生提升本專業(yè)領(lǐng)域知識和技能的同時，從更高、更深的視角解決專業(yè)問題-圳。

1計算思維與專業(yè)能力培養(yǎng)

1.1通過培養(yǎng)應(yīng)用能力提升計算思維水平

由于計算思維本身具有一定的抽象特征，針對計算思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該通過與實踐進行—定的結(jié)合來進行，從而讓學(xué)生更容易理解和運用。通過對應(yīng)用能力的培養(yǎng)，促使學(xué)生在對具體問題進行解決的過程中掌握計算思維。對于非計算機相關(guān)的化工專業(yè)來說，首先應(yīng)培養(yǎng)該專業(yè)學(xué)生利用計算機進行學(xué)習(xí)和工作的意識，建立完成該類型習(xí)慣和意識之后，才能夠通過利用計算機解決問題來掌握計算思維針對問題進行分析和處理的方法。同時分析和處理化工領(lǐng)域問題的過程也要盡可能利用計算機來實現(xiàn)。因此，本研究認(rèn)為培養(yǎng)化工類專業(yè)學(xué)生的計算思維，首先要培養(yǎng)該專業(yè)學(xué)生應(yīng)用計算機的能力來將計算思維能力的培養(yǎng)具體化、實際化。

1.2計算思維培養(yǎng)應(yīng)貫穿整個高校生涯

對于非計算機方向的眾多專業(yè)來說，往往很難做到在整個高校四年的時間里均具備充足的時間進行計算機的學(xué)習(xí)。這也是造成我國高校非計算機方向?qū)I(yè)領(lǐng)域計算機思維匱乏的重要原因之一。培養(yǎng)學(xué)生計算思維的目的，是幫助學(xué)生學(xué)會從本質(zhì)和全局上解決學(xué)習(xí)和工作中的實際問題，同時提升學(xué)生的計算饑應(yīng)用能力。然而，僅僅通過計算機公眾課或者一兩門課程的培養(yǎng)，并不能充分培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力。通過十幾年的實踐，計算機基礎(chǔ)課程的四大領(lǐng)域、八大模塊已經(jīng)被證實為行之有效的計算機應(yīng)用能力培養(yǎng)的模版。因此，研究認(rèn)為與運用計算機解決專業(yè)問題類似，運用計算思維提升學(xué)生能力的培養(yǎng)也應(yīng)貫穿化工專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的整個高校牛涯。

1.3專業(yè)案例教學(xué)

作為計算思維培養(yǎng)過程中的重要途徑和載體，專業(yè)案例教學(xué)能夠有效幫助學(xué)生計算思維學(xué)習(xí)的效率。同時，計算機與化工領(lǐng)域結(jié)合越來越深入的今天，化工產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)優(yōu)化、仿真、各類型化工機械設(shè)備的操作等環(huán)節(jié)都離不開計算機及相關(guān)技術(shù)的幫助。特別是各類型化工反映的模擬和仿真過程，更是對從業(yè)人員計算機能力提出了極高的要求。通過案例進行教學(xué)，—方面提升了學(xué)生專業(yè)能力與計算思維的結(jié)合，另一方面針對性的教學(xué)大大提升了課堂教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，研究認(rèn)為專業(yè)案例教學(xué)是計算思維培養(yǎng)過程中的重要途徑和載體。

2化工類院?；谟嬎闼季S培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容

以我國某高校為例，該校之前開設(shè)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程共有八門，基本全部針對計算機專業(yè)方向教學(xué)。在引入計算思維培養(yǎng)概念之后，該校在計算機基礎(chǔ)內(nèi)容教學(xué)之外，增設(shè)了針對各種不同專業(yè)的計算思維案例教學(xué)，從而適應(yīng)新時代對人才培養(yǎng)的需求。

為改善傳統(tǒng)計算機教學(xué)中，非計算機專業(yè)學(xué)生對課程的重視程度不足的問題，專門選擇案例教學(xué)法對化工類專業(yè)學(xué)生計算機課程進行教學(xué)。通過案例教學(xué)，督促學(xué)生積極、有意識地使用計算機進行學(xué)習(xí)，將化工工業(yè)流程中的專業(yè)問題轉(zhuǎn)化為可以通過計算機技術(shù)進行處理的流程。通過計算機處理化工領(lǐng)域中的實際問題，幫助學(xué)生掌握利用計算思維解決實際問題的方法。

該學(xué)校除化工類專業(yè)外，其他如機電、經(jīng)管、材料等材料也同樣進行了有針對性的案例教學(xué)來適應(yīng)計算思維培養(yǎng)模式的要求。教學(xué)團隊通過積累大量的應(yīng)用案例，確定了授課內(nèi)容，根據(jù)不同的內(nèi)容與不同的教學(xué)階段進行結(jié)合和層次劃分，形成專門的化工類專業(yè)計算思維培養(yǎng)教學(xué)素材，如表1所示。

通過進行案例教學(xué)，將化工領(lǐng)域?qū)I(yè)案例與學(xué)生的日常計算機學(xué)習(xí)進行學(xué)習(xí)，充分調(diào)動了學(xué)生使用各種軟件有意識地進行化工類專業(yè)知識的學(xué)習(xí)及相應(yīng)問題的解決。并且，通過課題組專門研討敲定的教學(xué)案例具有非常強的典型性和針對性，與學(xué)生未來實際工作中即將遇到的問題是高度相似或相同的，達到了知識與實踐的有節(jié)融合。同時推行的教學(xué)模式，能夠有效促使學(xué)生養(yǎng)成提出問題—分析問題—解決問題同時對疑難知識點進行分析一獲取新知識—繼續(xù)提高的計算思維方法，有效落實了教學(xué)計劃關(guān)于學(xué)生計算思維培養(yǎng)的要求。 3基于計算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法

3.1分級分層次培養(yǎng)

3.1.1分級培養(yǎng)

計算思維的培養(yǎng)與計算機信息技術(shù)的培養(yǎng)進行結(jié)合以后，認(rèn)為應(yīng)該分為初、中、高三級進行分級培養(yǎng)。初級課程中所學(xué)習(xí)的課程包括計算機技術(shù)中應(yīng)用較多且難度較低的基礎(chǔ)和程序兩種;中級課程則要求假如難度較高的課程，如SQL、MySQL、多媒體、網(wǎng)頁設(shè)計、cs等，學(xué)生可根據(jù)專業(yè)需求不同而任選兩門進行學(xué)習(xí);高級課程為實踐課程，即學(xué)生在完成初中級課程學(xué)習(xí)后進行實踐如參加競賽、進行課程設(shè)計等。通過實踐進行競賽等被認(rèn)為是培養(yǎng)學(xué)生計算思維最有力的輔助課程之一。以競賽為導(dǎo)向，將競賽作為高校計算思維培養(yǎng)課程的外延環(huán)節(jié)，通過與專業(yè)知識的結(jié)合和運用達到培養(yǎng)學(xué)生處理化工專業(yè)問題和計算機專業(yè)問題的最好方式。

3.1.2分層次教學(xué)

由于計算機課程在我國為非高考項目，導(dǎo)致全國不同地區(qū)對計算機課程的重視程度和教學(xué)質(zhì)量存在很大差異，高校生進人學(xué)校之后自然存在計算機知識參差不齊的現(xiàn)象。因此，計算思維的培養(yǎng)除進行分級教學(xué)之外，還應(yīng)盡量做到針對不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生開展因材施教的計算思維培養(yǎng)。在考試內(nèi)容、考試方式、評價標(biāo)準(zhǔn)等問題上也要有所區(qū)別。該校在2017、2018兩屆新生中實施了分層次教學(xué)。其中2017年該?；ゎ悓I(yè)新生人數(shù)為77人;2018年為75人。分別針對兩屆學(xué)生開展免修、必修I、必修Ⅱ的三層次教學(xué)。其中免修學(xué)生在學(xué)校的安排下統(tǒng)一完成某項化工專業(yè)計算思維應(yīng)用水平競賽;必修I組則按照24課時的時間完成課程學(xué)習(xí)，原則上鼓勵學(xué)生參與競賽，但不做具體要求;必修Ⅱ組則按照48課時的時間完成課程學(xué)習(xí)，原則上鼓勵學(xué)生參與競賽，但不做具體要求。最終針對免修組的考核，按照分級考試成績和競賽成績進行綜合評定;其余兩組考核方式和標(biāo)準(zhǔn)完全相同。

3.2資源網(wǎng)站

由于參與計算思維培養(yǎng)的非計算機專業(yè)學(xué)生通常并不具備較強的計算機知識和應(yīng)用能力，因此針對平時學(xué)習(xí)中的難點和疑點需要建設(shè)專門的資源網(wǎng)站和平臺來進行答疑解惑。網(wǎng)站和平臺建設(shè)要求資源豐富、功能齊全，能夠幫助學(xué)習(xí)進度較為落后或新生進行自學(xué)。同時，課題組通過對網(wǎng)站和平臺資源的總結(jié)歸納整理，充分保證了學(xué)生在大學(xué)四年期間進行持續(xù)學(xué)習(xí)的可能性。

4結(jié)語

文章針對高?；I(yè)學(xué)生計算思維的培養(yǎng)進行了分析?？偨Y(jié)了計算思維與專業(yè)能力培養(yǎng)之間的內(nèi)在關(guān)系;結(jié)合某高校的具體案例對化工類專業(yè)計算機課程中進行計算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法進行了闡述。通過對化工專業(yè)計算思維能力的培養(yǎng)能夠有效提升學(xué)生進行專業(yè)學(xué)習(xí)中的積極性;同時改變了以往非計算機專業(yè)計算機學(xué)習(xí)過程中的時間和資源浪費問題;充分將學(xué)生未來的工作實踐與計算機進行了結(jié)合，有助于未來學(xué)生進行化工行業(yè)進行工作與研究。