基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程模塊化、進(jìn)階式教學(xué)改革的研究

王穎娜

【摘要】近年來，計(jì)算思維的出現(xiàn)和發(fā)展為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究提出了新的思路和方向。通過對我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀地調(diào)研和分析，闡述了我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的指導(dǎo)思路，就如何提高學(xué)生計(jì)算思維能力，學(xué)生結(jié)合專業(yè)利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，提出一些教學(xué)改革的對策。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程;計(jì)算思維;教學(xué)改革

在全球信息化浪潮下，社會(huì)各行各業(yè)對大學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)知識及應(yīng)用能力的培養(yǎng)已成為各高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展的新趨勢。這不僅要讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)是什么、能夠做什么、如何做，更重要的是要了解這個(gè)學(xué)科領(lǐng)域解決問題的基本方法與特點(diǎn)，并能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)解決問題的思想和方法應(yīng)用到自己的專業(yè)領(lǐng)域中。因此，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，培養(yǎng)和拓展計(jì)算思維能力非常關(guān)鍵，它將直接影響著教學(xué)質(zhì)量的提升。

一、計(jì)算思維概念及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授首次明確計(jì)算思維這一概念，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)的思維活動(dòng)得到了廣泛的認(rèn)可，同時(shí)對計(jì)算機(jī)相關(guān)教育也帶來革命性轉(zhuǎn)變。

2007年，美國國家科學(xué)基金會(huì)啟動(dòng)了“大學(xué)計(jì)算教育振興的途徑”計(jì)劃，即CPATH。CPATH在于通過“計(jì)算思維”從根本上改變本科計(jì)算教育的內(nèi)容。該基金會(huì)認(rèn)為這種思維范式的改變將會(huì)為美國產(chǎn)生更多的新的財(cái)富，并最終提高美國人民的生活質(zhì)量。隨后，英國2013年“新課程計(jì)劃”、澳大利亞2015年“新課程方案”也都將計(jì)算思維作為新信息技術(shù)課程的重要內(nèi)容。

與此同時(shí)，國內(nèi)幾乎與國外同步地關(guān)注到計(jì)算思維的研究進(jìn)展以及對于大學(xué)計(jì)算機(jī)教育帶來的潛在影響。2012年，教育部教高司函﹝2012﹞188號文件正式公布，批準(zhǔn)“以計(jì)算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研究”等22個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目，以培養(yǎng)計(jì)算思維為重點(diǎn)，推動(dòng)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革。2013年，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)發(fā)表了《計(jì)算機(jī)教學(xué)改革宣言》，指出以計(jì)算思維為切入點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革，將是大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的第三次重大改革，旨在通過培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的意識和方法，提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平。在2017新版《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，則進(jìn)一步明確指出：信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)由信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)核心要素組成。可見，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維勢在必行。

二、目前我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀調(diào)研與分析

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是對我校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的公共基礎(chǔ)必修課程。內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)各領(lǐng)域概念、知識層面的內(nèi)容和大學(xué)生必不可少的應(yīng)用技能，包括操作系統(tǒng)Windows 10、Office 2010辦公軟件的介紹，并加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)信息安全基礎(chǔ)的內(nèi)容，同時(shí)對全國計(jì)算機(jī)等級考試二級公共基礎(chǔ)知識的內(nèi)容進(jìn)行講解，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。通過本課程的教學(xué)，不僅讓學(xué)生掌握了計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識，初步掌握利用計(jì)算機(jī)分析問題、解決問題的意識與能力，提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)素質(zhì)，為將來應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識和技能解決自己專業(yè)實(shí)際問題打下基礎(chǔ)，也為學(xué)生參加全國計(jì)算機(jī)等級考試二級MS Office高級應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

為有效改進(jìn)課程的教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到更好的教學(xué)效果，我們課題組對我校2019級部分專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識的摸底調(diào)查，有1069位同學(xué)參與了問卷調(diào)查。從問卷中主要了解到：

（1）學(xué)生接觸計(jì)算機(jī)的時(shí)間，有56.88%的學(xué)生從小學(xué)開始接觸計(jì)算機(jī)，并學(xué)習(xí)過信息技術(shù)課程，只有1.03%的學(xué)生在升入大學(xué)前沒有接觸過電腦。

（2）學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程之前接觸過哪些計(jì)算機(jī)知識，具體占比如圖1所示。

由此圖可以看出，大多數(shù)學(xué)生在大學(xué)入學(xué)前基本接觸過電腦，并有一定的操作基礎(chǔ)，只有少部分學(xué)生沒有接觸過。

（3）我們重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)和分析了學(xué)生對該門課程不同知識模塊的關(guān)注度。我們把計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程所涉及的知識點(diǎn)分為了10個(gè)模塊，學(xué)生對各模塊的關(guān)注度如圖2所示。

（4）各專業(yè)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的感興趣的章節(jié)也略有不同，如圖3所示。

（5）有78.95%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)該課程后對自己的專業(yè)學(xué)習(xí)有幫助，并且后續(xù)還想繼續(xù)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)類的課程，主要感興趣前三名的課程有圖像設(shè)計(jì)、動(dòng)畫設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中分析發(fā)現(xiàn)：

在入學(xué)前大部分學(xué)生接觸過電腦，并有一定的操作基礎(chǔ)，由于地域差異的影響，學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)差異大;

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對應(yīng)用性知識模塊的興趣比例遠(yuǎn)大于理論知識模塊，Office章節(jié)模塊還是學(xué)生最感興趣的部分，且無太大專業(yè)相關(guān)性，各個(gè)專業(yè)對Office章節(jié)的關(guān)注度較高;

大部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程對自己的專業(yè)學(xué)習(xí)有所幫助，他們更加希望學(xué)習(xí)內(nèi)容可以與專業(yè)背景相結(jié)合，將所學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到自身專業(yè)領(lǐng)域中。并且，他們對獲取信息技能的欲望越來越強(qiáng)烈，后續(xù)還想繼續(xù)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)類的課程。

三、我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革研究

1.我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的指導(dǎo)思路

針對當(dāng)前新形勢教育背景下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行改革研究，以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心，通過教學(xué)及實(shí)踐研究，打破傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容模式，根據(jù)各專業(yè)應(yīng)用需求，開展模塊化、進(jìn)階式的計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容體系。這樣，學(xué)生能夠在原有計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)、規(guī)范地且循序漸進(jìn)掌握與自身專業(yè)有關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用技能，使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程真正做到以學(xué)生需求所授，為專業(yè)應(yīng)用服務(wù)的教學(xué)目的。

2.具體措施

（1）課程理論教學(xué)內(nèi)容改革

課程理論教學(xué)內(nèi)容改革主要是對現(xiàn)有大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中所涉及的計(jì)算機(jī)原理性的知識內(nèi)容進(jìn)行有效梳理，并針對不同專業(yè)背景及應(yīng)用需求對所授理論課程知識內(nèi)容進(jìn)行分類整理，將教學(xué)內(nèi)容劃分成若干模塊，每個(gè)模塊的知識點(diǎn)是一個(gè)完整的體系，且模塊之間是相互聯(lián)系的，這樣更能夠有效應(yīng)對當(dāng)前學(xué)生的認(rèn)知需求。在課堂講授方面，以教師對教材內(nèi)容的講授為主，采用主題或課題貫穿、循序漸進(jìn)、多視角教學(xué)等方式，結(jié)合多媒體教學(xué)課件實(shí)現(xiàn)知識傳播與思維方式的初步建立，讓學(xué)生初步掌握計(jì)算機(jī)理論與計(jì)算思維之間的關(guān)系。