以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究

王穎娜

摘? 要：隨著對計算思維的深入研究，使計算機教育領(lǐng)域發(fā)生了新的變化。該文對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了計算思維在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的重要性，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容模塊化、按專業(yè)類別分類教學(xué)、教學(xué)方法的多樣化和綜合評價上來闡述基于計算思維的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)體系改革，為提高本科學(xué)生計算機基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：計算思維? 計算機基礎(chǔ)? 教學(xué)體系? 改革

Abstract： With the in-depth study of computational thinking， new changes have taken place in the field of computer education. This paper analyzes the current situation of computer basic course in universities and puts forward the importance of computational thinking in basic computer teaching. It expounds the reform of teaching system based on computational thinking from teaching objectives， modularization of teaching content， classification of teaching according to professional categories， diversification of teaching methods and comprehensive evaluation so as to improve the computer foundation of undergraduate students teaching quality.

Key Words： Computational thinking; Computer basics; Teaching system; Reform

目前，各大高校開設(shè)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程都是面向非計算機專業(yè)學(xué)生的一門計算機基礎(chǔ)課程。但隨著學(xué)生計算機技能水平的提高，很多學(xué)生在中小學(xué)就開始學(xué)習(xí)信息技術(shù)課程，對計算機的認(rèn)識和相關(guān)軟件的操作已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。從而導(dǎo)致該門課程在高校的教學(xué)過程中一直不被重視，很多學(xué)生和老師認(rèn)為該門課程可有可無，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性，教師教學(xué)效果欠佳，致使部分師生質(zhì)疑該課程是否還有存在必要性。而隨著計算機基礎(chǔ)研究的不斷深入，計算思維體系的提出也不斷促使計算機基礎(chǔ)的教學(xué)與研究有了新的發(fā)展方向。為此，針對目前大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)存在的瓶頸，特引入以計算思維體系，通過對筆者學(xué)校大一學(xué)生的調(diào)查問卷分析，并結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，在進(jìn)一步明確開設(shè)大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的必要性的同時，深入探討構(gòu)建基于計算思維的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)體系。

1? 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀分析

隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及，以及中小學(xué)信息技術(shù)課程的開設(shè)，如今大學(xué)生入學(xué)時的計算機技能水平顯著提高。通過對該校大一部分學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，從2 063位學(xué)生反饋的信息中，了解到對于大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程講授的知識，特別是Office章節(jié)內(nèi)容，50.75%的學(xué)生表示接觸過Word，73.24%的學(xué)生表示接觸過Excel，65.2%的學(xué)生表示接觸過PowerPoint。大部分學(xué)生在辦公軟件操作上有一定基礎(chǔ)，自認(rèn)為已經(jīng)掌握了Office相關(guān)內(nèi)容，對該章節(jié)的學(xué)習(xí)比較松懈。但是通過后續(xù)實踐操作我們又發(fā)現(xiàn)學(xué)生們在實際操作中仍然有許多問題：操作不熟練，遇到具體制作某種效果時，不知道該從何處下手;對于一些復(fù)雜問題不會分析;不會對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到有效信息，等等。另外，由于該門課程涉及的知識內(nèi)容較多，是計算機學(xué)科知識的一個壓縮版，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生表示知識內(nèi)容散、難記，學(xué)完就忘，并沒有真正掌握相關(guān)內(nèi)容。

通過追蹤調(diào)查了解，經(jīng)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)后，學(xué)生對于該門課程的態(tài)度有了較大改觀，44.64%的學(xué)生認(rèn)為該門課程很重要，41.54%的學(xué)生認(rèn)為該門課程重要，只有0.92%的學(xué)生認(rèn)為沒有必要學(xué)習(xí)。并且75.42%的學(xué)生認(rèn)為該門課程對自己的專業(yè)有所幫助，81.34%的學(xué)生后續(xù)還想繼續(xù)學(xué)習(xí)計算機類的相關(guān)課程。

因此，對于高校學(xué)生來說，通過計算機技術(shù)和方法來解決專業(yè)問題是一項必備的能力，提高大學(xué)生的計算機應(yīng)用能力也是大學(xué)基礎(chǔ)教育的重要組成部分，該門課程是不可或缺的、不可替代的。

2? 計算思維能力的培養(yǎng)

在這樣一個信息化時代，我們不能只教會學(xué)生一些計算機基礎(chǔ)的固有知識，還需要培養(yǎng)學(xué)生的一種思維方式、一種問題求解的思路和方法，能夠運用計算機來解決一些實際問題，今后能夠自覺地學(xué)習(xí)計算機的相關(guān)知識和技能，這也就是對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)。

什么是計算思維呢？首次提出此概念的是美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授，她在2006年3月于計算機權(quán)威雜志《Communication of the ACM》上發(fā)表了名為《計算思維》（Computational Thinking）[1]的文章，給出了計算思維的定義和說明。計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等的一系列思維活動。這一概念的提出隨即在計算機界及相關(guān)領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注與討論，并開展研究。與此同時，在我國對于計算機思維的研究也在逐步進(jìn)行，并推動了大學(xué)計算機課程的改革。2010年《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》的核心要點也強調(diào)“需要把培養(yǎng)學(xué)生的‘計算思維能力作為計算機基礎(chǔ)教育的核心任務(wù)”[2]。由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維勢在必行。

3? 構(gòu)建基于計算思維的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)體系改革

對于學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，是一個長期的過程。在此過程中，需要根據(jù)一定的計算機相關(guān)課程來構(gòu)建一套完備的教學(xué)體系和教學(xué)方法。為此，就大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程而言，為培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，在以下幾個方面進(jìn)行改革。

3.1 教學(xué)目標(biāo)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是對學(xué)校非計算機專業(yè)的大一學(xué)生所開設(shè)的一門公共基礎(chǔ)必修課。內(nèi)容涉及計算機各領(lǐng)域概念和知識層面的內(nèi)容和大學(xué)生必不可少的應(yīng)用技能。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，軟件技術(shù)的迭代更新，該課程對較新的操作系統(tǒng)和Office辦公軟件進(jìn)行了介紹，并加強了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)信息安全基礎(chǔ)的內(nèi)容，同時對計算機等級考試二級公共基礎(chǔ)知識的內(nèi)容進(jìn)行講解，對學(xué)生的實際操作能力進(jìn)行了加強。通過該課程的教學(xué)，不僅讓學(xué)生掌握了計算機的基礎(chǔ)知識，而且引入計算思維理念，通過“理論+實操”的教學(xué)模式，使學(xué)生具有利用計算機分析問題、解決問題的意識與能力，提高了學(xué)生的計算機素質(zhì)，為將來應(yīng)用計算機知識和技能解決自己專業(yè)實際問題打下基礎(chǔ)，也為學(xué)生參加全國計算機等級考試二級MS Office高級應(yīng)用打下一定的基礎(chǔ)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容

計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容分為計算機基礎(chǔ)知識篇、辦公軟件操作篇、公共基礎(chǔ)知識篇3個模塊，具體內(nèi)容如下。

（1）在計算機基礎(chǔ)知識篇中，主要拓寬學(xué)生的計算機基礎(chǔ)知識面，介紹計算機的基本原理、引入計算思維的概念和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)知識。

（2）在辦公軟件操作篇中，主要提高學(xué)生的實踐動手能力，通過一些與專業(yè)相關(guān)的案例練習(xí)，鍛煉學(xué)生運用計算思維思考和解決問題的綜合能力。

（3）在公共基礎(chǔ)知識篇中，主要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，涉及到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、程序設(shè)計基礎(chǔ)、軟件工程基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)的基本內(nèi)容。其中，算法是關(guān)于解決問題的方法，是計算思維能力培養(yǎng)的重要內(nèi)容。通過計算思維實現(xiàn)計算方法解決專業(yè)學(xué)科中的一些問題。

3.3 分類教學(xué)

筆者學(xué)校是一所擁有11個分院、55個本科專業(yè)的綜合性大學(xué)，包括了經(jīng)濟(jì)、法學(xué)、人文、外國語、管理和會計等文科類專業(yè)，理工、建筑等理工類專業(yè)，體育、藝術(shù)等藝術(shù)類專業(yè)，由于專業(yè)設(shè)置的多樣化，統(tǒng)一的公共計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需求，因此采用根據(jù)不同專業(yè)的特點，對教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點不同，進(jìn)行課程分類教學(xué)。另外，學(xué)生在大一修完計算機基礎(chǔ)課程后，還可根據(jù)自己的專業(yè)需求及興趣愛好選修計算機類的其他課程?，F(xiàn)該校開設(shè)的計算機類選修課程有Python語言程序設(shè)計基礎(chǔ)、C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)、VB語言程序設(shè)計基礎(chǔ)、PhotoShop圖形圖像處理、Access數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計基礎(chǔ)、辦公自動化高級應(yīng)用等。

該校計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)時數(shù)為64學(xué)時，包括了理論課時和實驗課時，根據(jù)不同專業(yè)類別，其中理論課時和實驗課時占比會有所調(diào)整。各專業(yè)的計算機基礎(chǔ)課程知識結(jié)構(gòu)及課時安排見表1。

3.4 教學(xué)方法

（1）在理論課程中，教師需要對教材內(nèi)容進(jìn)行梳理，采用相應(yīng)的知識模塊或主題模式，循序漸進(jìn)地開展教學(xué)難度，選用與專業(yè)相關(guān)的教學(xué)案例，利用問題求解驅(qū)動的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生算法求解的思路，培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜問題分解、抽象、求解的能力，并結(jié)合多媒體教學(xué)實現(xiàn)理論知識的講解。讓學(xué)生初步掌握計算機理論與計算思維之間的關(guān)系。

（2）在實驗課程中，通過設(shè)計與專業(yè)相關(guān)的實驗內(nèi)容，以小組為單位，討論和分析了專業(yè)問題點，這種帶著任務(wù)的學(xué)習(xí)方式，不僅明確了目標(biāo)，還可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，鍛煉和提高學(xué)生運用計算思維思考和解決問題的綜合能力。由于公共課學(xué)生人數(shù)較多，可在實驗教學(xué)中可使用控屏軟件或Windows系統(tǒng)中的“放大鏡”功能進(jìn)行操作演示。

（3）在日常教學(xué)中，構(gòu)建多元化的教學(xué)平臺，利用雨課堂、微助教、騰訊課堂等教學(xué)軟件平臺，提供豐富的教學(xué)資源，增加師生“教”與“學(xué)”的互動交流。

3.5 課程考核

該門課程考核由3個部分構(gòu)成：平時成績（包括上課、上機出勤表現(xiàn)、作業(yè)等）、期中成績和期末成績，綜合評價和考核學(xué)生對計算相關(guān)知識的掌握和應(yīng)用學(xué)習(xí)情況。期中、期末考核采用考試系統(tǒng)上機考試，該考試系統(tǒng)不僅能對客觀題進(jìn)行評分，還可以對主觀操作題進(jìn)行在線評分，達(dá)到了隨機抽題、千人千卷的考試要求。每次考試前都會由教研室老師統(tǒng)一確定題型、分值、范圍等。這種考核方式不僅提高了考試效率，而且還能突顯出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)一步避免了學(xué)生考前突擊背誦重點的情形，更加客觀、公正地反映學(xué)生學(xué)習(xí)的真實水平。

總之，通過將計算思維理念引入到計算機基礎(chǔ)教學(xué)中，不僅可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，同時為后續(xù)計算機類課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。實踐證明，引入計算思維的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，提高了一定教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。當(dāng)然，這項改革是一項長期的過程，我們還需在教學(xué)實踐中不斷探索。

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