以計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程 體系改革探究

楊文靜

摘? 要：“計(jì)算思維”指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來(lái)求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)和重視對(duì)高校教學(xué)改革產(chǎn)生了不可忽視的影響，未來(lái)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、計(jì)算思維將密不可分。各高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)開(kāi)始研究如何進(jìn)行課程設(shè)置，嘗試教學(xué)方法開(kāi)始多元化、有針對(duì)性、系統(tǒng)化，目的是使學(xué)生熟練使用計(jì)算機(jī)分析和解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維? 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)? 課程體系? 改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）07（b）-0013-04

A Study on the Reform of Computer Basic Teaching Curriculum System with Computing Thinking as the Core

YANG Wenjing

（Dianchi College of Yunnan University， Kunming， Yunnan? Province， 650228 China）

Abstract： "Computational Thinking" refers to the scientific method of using the basic concepts of computer science to solve problems， design systems and understand human behavior. Driven by the development of the Internet， the cultivation and emphasis on computing thinking has had a significant impact on the teaching reform in Colleges and universities. In the future， the computer teaching reform in Colleges and universities will be closely related to data， data analysis， computing and computing thinking. In order to make students skillfully use computers to analyze and solve problems， the basic computer teaching in Colleges and universities began to study how to set up courses and try to diversify， target and systematize teaching methods.

Key Words： Computational thinking; Computer foundation; Curriculum system; Reform

1? 計(jì)算思維需求現(xiàn)狀

“計(jì)算思維”是美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授在2006年提出來(lái)的理論，指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來(lái)求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法。它通過(guò)選擇合適的方式稱述一個(gè)問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題的相關(guān)方面進(jìn)行建模并選用最有效的辦法實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的求解，是現(xiàn)代各專業(yè)人才應(yīng)具備的必要能力之一。

隨著國(guó)際IT人才的需求擴(kuò)大，我們已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)完全滲透到了我們生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)我們的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)方式已經(jīng)產(chǎn)生了顛覆性的影響。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)和重視對(duì)高校教學(xué)改革產(chǎn)生了不可忽視的影響，未來(lái)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、計(jì)算思維將密不可分。

2? 課程體系改革意義

在2019年10月22日第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)開(kāi)幕上，習(xí)近平指出：“當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)方興未艾，互聯(lián)網(wǎng)迎來(lái)了更加廣闊的發(fā)展空間?！?/p>

目前在各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)科中，計(jì)算思維已經(jīng)成為一個(gè)不可或缺的重要思維方式和手段，該課程體系的研究可以為高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革提供參考意見(jiàn)，將“計(jì)算思維能力”培養(yǎng)與“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”相結(jié)合，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供新思路和新途徑[1]。

3? 課程系統(tǒng)改革內(nèi)容

3.1 現(xiàn)有教學(xué)模式對(duì)“計(jì)算思維”培養(yǎng)情況的分析

2010 年7月，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)在各領(lǐng)域中的重要性越來(lái)越突出，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)公布了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》[2]提出，把“計(jì)算思維能力的培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。各高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)開(kāi)始探究，嘗試構(gòu)建以培養(yǎng)大學(xué)生“計(jì)算思維”能力為重心的教學(xué)體系，開(kāi)始研究如何進(jìn)行課程設(shè)置，嘗試教學(xué)方法開(kāi)始多元化、有針對(duì)性、系統(tǒng)化，目的是使學(xué)生熟練使用計(jì)算機(jī)分析和解決問(wèn)題。

目前使用的教學(xué)方式和技術(shù)大多使用的是傳統(tǒng)教學(xué)模式，即以教師講授為主，課堂實(shí)踐和課后實(shí)際技能使用為輔助手段。雖然在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中對(duì)多媒體技術(shù)也有所應(yīng)用，但主要使用還是集中在課堂教學(xué)中，大多數(shù)高校學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都在延續(xù)中學(xué)形成的學(xué)習(xí)方法，主要方法基本都是被動(dòng)接收教師講授的知識(shí)內(nèi)容，不自主學(xué)習(xí)，不梳理知識(shí)，對(duì)于課程知識(shí)點(diǎn)的擴(kuò)展和使用并沒(méi)有意識(shí)。因此，如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式來(lái)進(jìn)行教學(xué)，則對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”，以及在應(yīng)對(duì)實(shí)際需求時(shí)的計(jì)算機(jī)使用技能方面都沒(méi)有很好的指導(dǎo)效果。

3.2 大數(shù)據(jù)環(huán)境下“計(jì)算思維”培養(yǎng)的核心目標(biāo)

3.2.1 建立知識(shí)體系架構(gòu)

培養(yǎng)計(jì)算思維就是讓學(xué)生掌握如何在海量信息中，鑒別信息、思考信息的獲取，并通過(guò)科學(xué)的手段對(duì)信息進(jìn)行加工，從而變?yōu)樽约旱膬?nèi)化力量，可以說(shuō)對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)，就是對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)知識(shí)獲取技能的培養(yǎng)。在當(dāng)代社會(huì)中任何學(xué)科知識(shí)的獲取和應(yīng)用從來(lái)不是獨(dú)立于其他學(xué)科知識(shí)的，應(yīng)該是互通的、共融的。因此，在學(xué)習(xí)并內(nèi)化信息的過(guò)程中還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生建立合理知識(shí)架構(gòu)的能力，使學(xué)生能夠獨(dú)立思考，觸類旁通，對(duì)其在搭建世界觀價(jià)值觀有一個(gè)很好的輔助作用。

3.2.2 深度挖掘信息

大數(shù)據(jù)時(shí)代，人才是第一要素，創(chuàng)新力是人才的第一要素。創(chuàng)新力的培養(yǎng)需要學(xué)生對(duì)既有的知識(shí)扎實(shí)全面地掌握，還需要學(xué)生有面對(duì)挑戰(zhàn)、解決問(wèn)題、敏銳觀察的能力。

當(dāng)前很多高校的人才培養(yǎng)方案而言，應(yīng)用型人才是基本的培養(yǎng)目標(biāo)，也是目前社會(huì)所急需的人才類型。許多大學(xué)生在就業(yè)中出現(xiàn)了對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握不扎實(shí)、實(shí)際知識(shí)應(yīng)用過(guò)于理想化的問(wèn)題。歸根問(wèn)題的產(chǎn)生，還是與社會(huì)脫節(jié)的問(wèn)題。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，社會(huì)的信息來(lái)源也趨于網(wǎng)絡(luò)化，但是網(wǎng)絡(luò)中的信息往往是片面的、碎片的，很難區(qū)分有效性的。因此，培養(yǎng)一個(gè)能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用型人才，也就是要培養(yǎng)學(xué)生能夠利用計(jì)算思維進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的深度挖掘并使用的能力。

因此，我們?cè)诿鎸?duì)計(jì)算思維人才培養(yǎng)時(shí)，必須著眼于建立一個(gè)滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代靈活的教育服務(wù)模式，建立系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)計(jì)算思維和認(rèn)知模式的人才培養(yǎng)學(xué)科內(nèi)容。

3.3 “計(jì)算思維”教學(xué)改革下對(duì)教師的培養(yǎng)

“計(jì)算思維”改革下對(duì)教師的要求也越來(lái)越高，所以高校除了學(xué)生能力培養(yǎng)之外，也應(yīng)該注重對(duì)教師的引進(jìn)和培養(yǎng)。在明確學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和教師發(fā)展規(guī)劃的情況下，教師的素質(zhì)能力對(duì)人才培養(yǎng)起到了“奠基石”的作用，教師的“?！薄吧睢币约熬邆涞膶?shí)踐能力直接會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方向和深度。因此，在體系改革中對(duì)教師的培養(yǎng)引導(dǎo)建議如下。

3.3.1 培養(yǎng)“雙師”型

在我們以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的前提下，需要教師應(yīng)能按照市場(chǎng)調(diào)查、市場(chǎng)分析、行業(yè)分析、職業(yè)及職業(yè)崗位群分析，調(diào)整和改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，注重學(xué)生行業(yè)、職業(yè)知識(shí)的傳授和實(shí)踐技能的培養(yǎng)，能進(jìn)行專業(yè)開(kāi)發(fā)和改造等。

因此，要求教師在教學(xué)能力之外還需要具備一定的與實(shí)際社會(huì)需要相結(jié)合專業(yè)技術(shù)職務(wù)或技能認(rèn)證，使教學(xué)內(nèi)容更能貼近市場(chǎng)、崗位需求。

3.3.2 引進(jìn)實(shí)踐型教師

在“計(jì)算思維”下，教師應(yīng)該要注重培養(yǎng)學(xué)生的思考、挖掘、使用、創(chuàng)造能力，因此教師既要具備理論教學(xué)的素質(zhì)，也應(yīng)具備實(shí)踐教學(xué)的素質(zhì)。大多數(shù)現(xiàn)有的高校教師都是理論知識(shí)儲(chǔ)備充足，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、手段都相對(duì)薄弱。引進(jìn)實(shí)踐型教師，針對(duì)不同專業(yè)不同應(yīng)用方向有充足經(jīng)驗(yàn)的教師，實(shí)際上是培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”能力重要條件之一。這樣的教師可以是某個(gè)領(lǐng)域的專家教授，可以是有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才，可以是各領(lǐng)域人才組成的團(tuán)隊(duì)，可以是企業(yè)中的技術(shù)人員。通過(guò)這類型教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的灌輸，可以使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)能力在實(shí)際領(lǐng)域中使用的需求性和重要性。

3.3.3 校企合作

校企合作可以讓學(xué)生從真正可實(shí)施的項(xiàng)目入手，從項(xiàng)目的建立、需求分析、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)生命周期入手。了解計(jì)算機(jī)應(yīng)用在整個(gè)過(guò)程中的應(yīng)用領(lǐng)域及重要地位。明確如何利用計(jì)算機(jī)知識(shí)便捷地進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)同辦公、產(chǎn)品介紹、調(diào)研市場(chǎng)等的工作。

3.4 教學(xué)方式和手段改革

3.4.1 分層次、方向教學(xué)

高校學(xué)生生源地比較廣，每個(gè)生源地實(shí)際情況參差不齊，有的地區(qū)學(xué)生計(jì)算機(jī)使用能力較強(qiáng)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及程序編寫(xiě);有的地區(qū)學(xué)生計(jì)算機(jī)使用能力較弱，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的文本輸入。學(xué)生之間的差距較大，如果進(jìn)行統(tǒng)一內(nèi)容和方式的教學(xué)，容易引起部分學(xué)生的厭學(xué)情緒。如在入學(xué)時(shí)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)際使用水平進(jìn)行一次綜合客觀的評(píng)估，根據(jù)不同的應(yīng)用水平可以將學(xué)生分為不同的班級(jí)進(jìn)行教學(xué)，不同班級(jí)起點(diǎn)不同上課難度和進(jìn)度不同，任課教師通過(guò)調(diào)整教學(xué)方案、教學(xué)案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，根據(jù)不同的層次布置不同的作業(yè)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)借助計(jì)算機(jī)工具和技巧獨(dú)立思考，形成用“計(jì)算思維”解決問(wèn)題的習(xí)慣。

知識(shí)目標(biāo)不同，課程側(cè)重不同[3]。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該結(jié)合各學(xué)科特點(diǎn)及需求，進(jìn)行內(nèi)容教學(xué)上面的區(qū)分，如面向理工科學(xué)生，則可重點(diǎn)培養(yǎng)其“計(jì)算”的思維和能力，著重培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面的能力，強(qiáng)化鍛煉學(xué)生問(wèn)題求解的基本思路;面向文史類專業(yè)的學(xué)生，則重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生排版、數(shù)據(jù)電子處理、文稿演示技巧、網(wǎng)絡(luò)信息獲取技巧等數(shù)據(jù)的管理手段。

3.4.2 知識(shí)內(nèi)容階梯化

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程幾乎涵蓋了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所有的理論和技術(shù)，內(nèi)容非常廣泛，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程如果沒(méi)有很好地理解或產(chǎn)生聯(lián)系的話，知識(shí)點(diǎn)會(huì)太過(guò)于孤立及晦澀，不符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，容易造成易忘性和不會(huì)合理使用的情況。因此，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的使用時(shí)應(yīng)該將內(nèi)容進(jìn)行階梯化，達(dá)到承上啟下、前后呼應(yīng)的效果。

例如：在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)算法知識(shí)的時(shí)候，可以：

（1）首先介紹算法的基本概念。

（2）以年齡計(jì)算為實(shí)例：有5個(gè)人坐在一起，問(wèn)第5個(gè)人多少歲？他說(shuō)比第4個(gè)人大2歲。問(wèn)第4個(gè)人的歲數(shù)，他說(shuō)比第3個(gè)人大2歲?！詈髥?wèn)第1個(gè)人，他說(shuō)是10歲。請(qǐng)問(wèn)第5個(gè)人多大？

（3）讓學(xué)生通過(guò)分析該事例的解決方案，讓學(xué)生了解什么是遞歸算法（recursion algorithm），并通過(guò)算法分析讓學(xué)生了解算法的優(yōu)劣如何進(jìn)行判斷。

通過(guò)這樣一步一步階梯型的知識(shí)架構(gòu)搭建，可以讓學(xué)生對(duì)知識(shí)得到充分的理解、內(nèi)化，并搭建了屬于自己的獨(dú)特的知識(shí)體系架構(gòu)。

3.4.3 以考促學(xué)、以賽促學(xué)

目前由國(guó)家人事部、教育部、科技部等部門(mén)組織的考試和比賽都非常多，例如，全國(guó)都比較關(guān)注的“全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”，這些考試的內(nèi)容完全體現(xiàn)了現(xiàn)代科技對(duì)人才的需求。

因此，在計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中，可以利用這些考試和比賽，培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力，學(xué)生從創(chuàng)新研究、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)處理、算法設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)知識(shí)等方面入手，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)進(jìn)行探索和學(xué)習(xí)，教師也以團(tuán)隊(duì)的形式發(fā)揮互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位的輔導(dǎo)[4]。

3.4.4 合理利用現(xiàn)代教學(xué)手段

現(xiàn)代教學(xué)應(yīng)該是多方位的，僅僅限于平時(shí)的教學(xué)時(shí)段是不夠的，學(xué)生在課余得不到及時(shí)的指導(dǎo)或大量的實(shí)踐，那“計(jì)算思維”的培養(yǎng)就是空談。所以，教師應(yīng)該合理利用現(xiàn)代教學(xué)手段，使學(xué)生利用互動(dòng)交流和分配碎片時(shí)間，完成“計(jì)算思維”習(xí)慣的養(yǎng)成?，F(xiàn)代教學(xué)手段非常的多樣，如“雨課堂”“微助教”等類型的軟件，比較適合課堂互動(dòng)、學(xué)生實(shí)時(shí)情況掌握、課件發(fā)布、課堂練習(xí)小組分配等教學(xué);“中國(guó)大學(xué)MOOC”、“問(wèn)卷星”等APP適合學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)為媒介，對(duì)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充，學(xué)會(huì)如何有效便利地進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì);“醫(yī)學(xué)導(dǎo)航（www.meddir.cn）”“大數(shù)據(jù)導(dǎo)航網(wǎng)站（http：//hao.199it.com）”等垂直搜索工具的使用可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)深度挖掘的能力。

3.5 評(píng)價(jià)、考核方式的改革

“計(jì)算思維”培養(yǎng)結(jié)果評(píng)價(jià)是一復(fù)雜多樣的過(guò)程，因此搭建的評(píng)價(jià)方式和體系應(yīng)該是一種持續(xù)的過(guò)程。需要對(duì)學(xué)生在《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，應(yīng)該是一個(gè)相對(duì)客觀的階段性的量化評(píng)價(jià)[5]。

首先，應(yīng)該對(duì)以往的考試方式進(jìn)行改革。目前大多數(shù)高校采用的考試模式還是以客觀題考查為主，通過(guò)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)背誦記憶程度來(lái)評(píng)價(jià)成績(jī)。針對(duì)“計(jì)算思維”培養(yǎng)而言，應(yīng)該減少客觀題的判分模式，以開(kāi)放式、實(shí)操式、討論式為主。

其次，在評(píng)分過(guò)程中，應(yīng)該采取跟蹤評(píng)分，根據(jù)學(xué)生開(kāi)始接受課程體系培養(yǎng)以來(lái)的各種表現(xiàn)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，例如，在解決實(shí)際專業(yè)問(wèn)題時(shí)采用的解決方法，小組作業(yè)時(shí)在小組中是否有實(shí)質(zhì)性建議和協(xié)同工作能力、是否有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息采集進(jìn)行自我分析及獨(dú)立思考能力，等等。

最后，在進(jìn)行評(píng)分時(shí)，應(yīng)該對(duì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采取量化評(píng)價(jià)的方式，進(jìn)行多目標(biāo)性評(píng)價(jià)，客觀充分地進(jìn)行評(píng)分標(biāo)注。

4? 結(jié)語(yǔ)

“計(jì)算思維”培養(yǎng)過(guò)程中要堅(jiān)持以學(xué)生為主體，以“培養(yǎng)”而不是“教”為手段，選擇合適的教學(xué)方法，充分調(diào)用學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，通過(guò)階段評(píng)價(jià)體系強(qiáng)化教學(xué)效果?！坝?jì)算思維”的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，因此在教學(xué)體系中要注重學(xué)生習(xí)慣的養(yǎng)成、方法的運(yùn)用、思維的發(fā)展，以“導(dǎo)”為手段形成長(zhǎng)期的思維習(xí)慣。

參考文獻(xiàn)

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