面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL教學(xué)模式設(shè)計(jì)
——以模式識(shí)別課程為例

鄭彩俠，葛瑩瑩，石艷嬌，張 潔，孔 俊

（1.東北師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130117；2.吉林動(dòng)畫學(xué)院游戲?qū)W院，吉林長春 130013；3.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院，上海 201418）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化和智能化已成為當(dāng)今社會(huì)的基本形態(tài)。計(jì)算思維是一種科學(xué)的思維方式，是人們?cè)谛畔⒒⒅悄芑鐣?huì)中生存與發(fā)展所必備的一種核心素養(yǎng)。

計(jì)算思維的概念最早由卡耐基梅隆大學(xué)周以真教授于2006 年提出，是指“利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本理念解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為”的一種方法［1-2］。我國九所“985 工程”建設(shè)高等學(xué)校在2010 年發(fā)布的《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》中將培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維作為計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)工作的一項(xiàng)核心任務(wù)［3］；英國的CAS（Computing at School Working Group）組織在2012 年提出要將計(jì)算思維培養(yǎng)作為學(xué)校信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)課程的關(guān)鍵內(nèi)容之一［4-5］；我國教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)在2016 年指出“計(jì)算思維能力培養(yǎng)要成為今后大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的新常態(tài)”［6］；2017 年，首屆計(jì)算思維教育國際會(huì)議在香港召開［4］。由此可見，在過去十幾年中，計(jì)算思維受到了科學(xué)界和教育界的廣泛關(guān)注，計(jì)算思維培養(yǎng)已成為大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)改革的關(guān)注重點(diǎn)。

近年來，各大高校紛紛為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程等專業(yè)本科生開設(shè)了模式識(shí)別課程。模式識(shí)別課程理論性較強(qiáng)，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)較多，同時(shí)又對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力要求較高，使得該課程的教學(xué)工作面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，如果僅采用傳統(tǒng)的課堂講授法進(jìn)行教學(xué)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)生僅能掌握一些基礎(chǔ)概念和知識(shí)，很難學(xué)會(huì)如何運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)解決實(shí)際問題。此外，傳統(tǒng)的講授法也忽視了對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，應(yīng)構(gòu)建一種理論聯(lián)系實(shí)際、面向計(jì)算思維培養(yǎng)的新型教學(xué)模式，以提高模式識(shí)別課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生成為人工智能時(shí)代所需、具有計(jì)算思維的創(chuàng)新型人才。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，筆者構(gòu)建一種面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL（Project-Based Learning）教學(xué)模式。該教學(xué)模式以項(xiàng)目為主線，在計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)的導(dǎo)向下，教師有針對(duì)性地設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作探究，學(xué)生則根據(jù)教師的監(jiān)督和指導(dǎo)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行深入分析、探索與實(shí)踐，并展示、總結(jié)與評(píng)價(jià)所取得的項(xiàng)目成果，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深度整合與遷移。

1 計(jì)算思維內(nèi)涵

計(jì)算思維是21 世紀(jì)中人人需要必備的一種科學(xué)素養(yǎng)，其本質(zhì)是抽象化和自動(dòng)化［7-8］。計(jì)算思維方法包括關(guān)注點(diǎn)分離、抽象、分解、遞歸、轉(zhuǎn)化、嵌入、約減、并行、保護(hù)、冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)、恢復(fù)、折中和啟發(fā)式推理等［3，9］。英國南安普敦大學(xué)的兩位博士Cynthia Selby 和John Woollard 認(rèn)為計(jì)算思維可劃分為分解思維、抽象思維、算法思維、評(píng)估思維和概括思維［1，10］。胡科等［11］指出計(jì)算思維具有如下特點(diǎn)：①嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?，包括算法思維、批判性和合作性思維，以及創(chuàng)造力等內(nèi)容；②其是以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式和以問題解決為導(dǎo)向的教學(xué)方式的產(chǎn)物，是人類認(rèn)知學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程；③其是一種利用計(jì)算工具和計(jì)算方法解決問題的能力。在信息化、智能化時(shí)代，計(jì)算思維有利于個(gè)體發(fā)展多領(lǐng)域的綜合能力，提高自身在社會(huì)中的競爭力［12］。因此，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是每個(gè)教育工作者的責(zé)任和義務(wù)［11］。

2 PBL教學(xué)模式內(nèi)涵

目前，在教育領(lǐng)域存在兩種創(chuàng)新的教學(xué)模式：基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning）和基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-based Learning）［13］。這兩種教學(xué)模式可分別稱為問題式PBL 教學(xué)法和項(xiàng)目式PBL 教學(xué)法。問題式PBL 是Howard Barrows 教授于1969 年在加拿大麥克馬斯特大學(xué)提出的，該模式側(cè)重于讓學(xué)生通過尋求實(shí)際問題的答案形成對(duì)知識(shí)的理解［14］。項(xiàng)目式PBL 是由著名教育家John Dewey 先生所倡導(dǎo)的“做中學(xué)”理念發(fā)展而來的，該模式強(qiáng)調(diào)采用工程的方法激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)，并讓學(xué)生通過規(guī)劃和實(shí)施項(xiàng)目來理解與掌握所學(xué)知識(shí)［13，15］。

問題式PBL 和項(xiàng)目式PBL 均是以建構(gòu)主義和情景學(xué)習(xí)為理論基礎(chǔ)的實(shí)踐性教學(xué)活動(dòng)，即以問題或項(xiàng)目為中心，通過設(shè)置有意義的情景實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題（呈現(xiàn)項(xiàng)目）、分析問題（分析項(xiàng)目）、解決問題（實(shí)施項(xiàng)目）和匯報(bào)總結(jié)等，并促使學(xué)生進(jìn)行自主式、協(xié)作式、開放式和探究式學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中構(gòu)建知識(shí)體系，從而提高其解決實(shí)際問題的能力［13］。在項(xiàng)目式PBL 和問題式PBL 教學(xué)過程中，學(xué)生是認(rèn)知的主體，教師圍繞學(xué)生構(gòu)建教學(xué)資源、組織教學(xué)過程，并通過承擔(dān)主導(dǎo)者甚至是合作者的角色，讓學(xué)生充分參與項(xiàng)目實(shí)施或問題解決過程，從而促進(jìn)教師的有效教學(xué)和學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

問題式PBL 和項(xiàng)目式PBL 具有統(tǒng)一的基本教學(xué)理念，但其應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)稍有不同。問題式PBL 側(cè)重于讓學(xué)生基于問題情境進(jìn)行知識(shí)理論建構(gòu)，從而加深對(duì)知識(shí)的理解；而項(xiàng)目式PBL 更注重鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，讓學(xué)生在實(shí)施項(xiàng)目過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的整合與遷移。因此，問題式PBL 通常適用于心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、法律和經(jīng)濟(jì)等學(xué)科，而項(xiàng)目式PBL 通常適用于計(jì)算機(jī)和工程學(xué)等學(xué)科［13］。

3 面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL教學(xué)模式構(gòu)建

近年來，已有越來越多教育工作者開始關(guān)注PBL 教學(xué)模式，并將其應(yīng)用于許多不同課程的教學(xué)過程中，取得了不錯(cuò)的效果。然而，現(xiàn)有研究在對(duì)PBL 教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施的過程中，較少考慮如何將具體計(jì)算思維方法融入到PBL 教學(xué)的各個(gè)階段中［16］。尤其是針對(duì)模式識(shí)別課程，目前很少有研究依據(jù)該課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)有效的面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL 教學(xué)模式。鑒于此，筆者基于前人研究成果和自身在模式識(shí)別教學(xué)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科三年級(jí)的模式識(shí)別課程為例，構(gòu)建一種面向計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目式PBL 教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并將對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)滲透到教學(xué)過程各個(gè)環(huán)節(jié)中，從而提高學(xué)生解決問題的能力，并充分培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維（本文后續(xù)部分出現(xiàn)的“PBL”，若無特殊說明，均指“項(xiàng)目式PBL”）。

PBL 是一種基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的教學(xué)模式［3］。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在原有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在一定社會(huì)文化情境中，主動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行加工處理、建構(gòu)知識(shí)意義的過程。其核心是學(xué)習(xí)者是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者，而教學(xué)者是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)意義的輔助者［17-18］。PBL 教學(xué)模式的主要特點(diǎn)是以學(xué)生為中心，以實(shí)踐項(xiàng)目為主線，且注重讓學(xué)習(xí)者通過協(xié)作交流來探求答案和建構(gòu)知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)者解決問題的能力。因此，采用PBL 教學(xué)模式培養(yǎng)計(jì)算思維，可讓學(xué)生基于啟發(fā)和推理尋求解決問題的答案，這與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的思想是基本統(tǒng)一的［17］。

3.1 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

模式識(shí)別是一門具有前沿性和應(yīng)用性的學(xué)科，其內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和心理學(xué)等眾多學(xué)科。模式識(shí)別教學(xué)的主要目標(biāo)是讓學(xué)生不僅能掌握理論知識(shí)，而且能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決人工智能領(lǐng)域的實(shí)際問題，同時(shí)培養(yǎng)其計(jì)算思維和創(chuàng)新思維。因此，教師需采用一種以學(xué)生為主體、以實(shí)踐為主線，且能同時(shí)兼顧計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式，才能真正實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別課程的教學(xué)目標(biāo)。PBL 是基于建構(gòu)主義理論提出的一種創(chuàng)新型教學(xué)模式，建構(gòu)主義的核心思想是“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”，即學(xué)生應(yīng)在實(shí)際的情境中實(shí)現(xiàn)對(duì)新知識(shí)的構(gòu)建。因此，將計(jì)算思維培養(yǎng)融入到PBL 教學(xué)過程中，可有效實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的教學(xué)目標(biāo)。綜上，筆者針對(duì)模式識(shí)別課程構(gòu)建一種面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL 教學(xué)模式，具體教學(xué)流程如圖1所示。

Fig.1 Process of PBL teaching for computational thinking cultivation圖1 面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL教學(xué)流程

該教學(xué)模式的主要特色和創(chuàng)新是在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，主要以筆者所主持的計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的科研項(xiàng)目為基礎(chǔ)，即充分利用科研引導(dǎo)教學(xué)，使學(xué)生不僅能掌握模式識(shí)別的基礎(chǔ)知識(shí)，也能了解模式識(shí)別的最新技術(shù)及發(fā)展動(dòng)態(tài)。此外，在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐時(shí)，注重讓學(xué)生理解計(jì)算思維的內(nèi)涵和具體方法，并將計(jì)算思維培養(yǎng)融入到項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

筆者所設(shè)計(jì)的面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL 教學(xué)模式基本思想是在計(jì)算思維培養(yǎng)的導(dǎo)向下，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，圍繞所設(shè)置的項(xiàng)目逐階段開展教學(xué)活動(dòng)。具體來說，將PBL 教學(xué)過程分為“創(chuàng)設(shè)情境、呈現(xiàn)項(xiàng)目”“分析項(xiàng)目、制定計(jì)劃”“協(xié)作探究、實(shí)施項(xiàng)目”和“交流成果、評(píng)價(jià)總結(jié)”4 個(gè)主要階段。在每個(gè)階段中，教師主要負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)與監(jiān)督，學(xué)生則進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與協(xié)作探究，同時(shí)需運(yùn)用具體的計(jì)算思維方法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施。例如，在“創(chuàng)設(shè)情境、呈現(xiàn)項(xiàng)目”階段主要利用計(jì)算思維方法中的“關(guān)注點(diǎn)分離”，在“交流成果、評(píng)價(jià)總結(jié)”階段主要利用計(jì)算思維方法中的“歸納”和“糾錯(cuò)”等。

3.2 教學(xué)活動(dòng)實(shí)施

本節(jié)以計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的“基于圖像的人臉自動(dòng)識(shí)別”項(xiàng)目為例，基于圖1 所示的教學(xué)流程，給出具體的教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過程。該教學(xué)活動(dòng)旨在讓學(xué)生掌握模式識(shí)別課程中的“特征提取與選擇”和“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”相關(guān)理論和技術(shù)，真正理解各個(gè)算法的原理和流程，并能靈活運(yùn)用計(jì)算思維及所學(xué)算法解決實(shí)際問題。

（1）創(chuàng)設(shè)情境、呈現(xiàn)項(xiàng)目。教師首先在課前進(jìn)行學(xué)情分析，主要分析學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)及課程特點(diǎn)，以及學(xué)生需要掌握的重難點(diǎn)知識(shí)；然后選擇、設(shè)置合適的實(shí)踐項(xiàng)目，并制定項(xiàng)目目標(biāo)、規(guī)劃項(xiàng)目預(yù)期成果，同時(shí)進(jìn)行課前資料準(zhǔn)備。在引出項(xiàng)目主題“基于圖像的人臉自動(dòng)識(shí)別”時(shí)，注重利用多媒體視頻資源來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如教師可利用火車站刷臉進(jìn)站和人臉簽到等視頻引出項(xiàng)目主題，介紹項(xiàng)目內(nèi)容和目標(biāo)以及計(jì)算思維相關(guān)概念，并引導(dǎo)學(xué)生基于抽象和分解的計(jì)算思維方法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行初步理解。

學(xué)生首先基于自身知識(shí)基礎(chǔ)，聯(lián)想實(shí)際，理解項(xiàng)目內(nèi)容和整體目標(biāo)，以及計(jì)算思維的相關(guān)概念和方法；然后在教師引導(dǎo)下對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行關(guān)注點(diǎn)分離，初步分析項(xiàng)目包含幾個(gè)部分，主要涉及哪些模式識(shí)別技術(shù)。例如，對(duì)于“基于圖像的人臉自動(dòng)識(shí)別”項(xiàng)目，學(xué)生需利用關(guān)注點(diǎn)分離的計(jì)算思維，將項(xiàng)目簡化為數(shù)據(jù)收集、特征提取、分類識(shí)別和結(jié)果分析4個(gè)主要部分。

（2）分析項(xiàng)目、制定計(jì)劃。教師引導(dǎo)學(xué)生基于分解、轉(zhuǎn)化、并行、約減和折中等計(jì)算思維方法分析項(xiàng)目。具體來說，教師可通過設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，例如：如何對(duì)人臉圖像進(jìn)行特征提??？應(yīng)該提取顏色特征還是紋理特征？哪些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉圖像數(shù)據(jù)的分類？在此過程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行拆解與簡化，并在其中注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。此外，需要協(xié)助學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目小組劃分，并指導(dǎo)每個(gè)小組制定相應(yīng)的項(xiàng)目計(jì)劃。

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自主查找資料，并基于轉(zhuǎn)化、分解、自動(dòng)化和折中等計(jì)算思維方法對(duì)項(xiàng)目各個(gè)主要部分進(jìn)行分析，分析各部分所需的模式識(shí)別理論和技術(shù)，以及相應(yīng)的難點(diǎn)。例如，針對(duì)特征提取部分，首先需利用抽象的計(jì)算思維分析人臉圖像的關(guān)鍵特征（即可有效區(qū)別不同人臉特征），然后采用轉(zhuǎn)化和自動(dòng)化的計(jì)算思維分析選取哪種算法可有效提取人臉關(guān)鍵特征。在選擇算法過程中，需利用折中的計(jì)算思維同時(shí)兼顧算法的效率和性能。此外，在該過程中，學(xué)生主要通過自主學(xué)習(xí)和協(xié)作探究方式對(duì)項(xiàng)目各部分內(nèi)容進(jìn)行深入理解。最后合理劃分項(xiàng)目小組，基于并行和折中的計(jì)算思維方法制定各小組的項(xiàng)目計(jì)劃。

（3）協(xié)作探究、實(shí)施項(xiàng)目。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師適當(dāng)?shù)貫閷W(xué)生提供一些關(guān)鍵的參考資料，并實(shí)時(shí)監(jiān)督項(xiàng)目進(jìn)展。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)探索和積極交流，并養(yǎng)成利用計(jì)算思維方法思考問題的習(xí)慣，最終引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)。

學(xué)生查找資料，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)。首先針對(duì)項(xiàng)目各部分，基于抽象、分解、自動(dòng)化、約減、并行和折中等計(jì)算思維方法收集數(shù)據(jù)，編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法。例如，收集人臉數(shù)據(jù)時(shí)，需基于并行的計(jì)算思維分工收集不同數(shù)據(jù)，之后基于折中的思想將所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，使整合后的人臉數(shù)據(jù)集規(guī)模適中，且具有多樣性；在對(duì)特征提取和分類識(shí)別部分進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)時(shí)，需利用分解與自動(dòng)化、約減和并行等思想分別選取合適的特征提取算法將人臉關(guān)鍵特征轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可計(jì)算、具有較好判別性的特征向量，同時(shí)將特征向量作為輸入，并行地利用不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)特征向量進(jìn)行識(shí)別，然后選擇識(shí)別效果較好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為最終的分類器。最后，基于折中、容錯(cuò)、自動(dòng)化和糾錯(cuò)的計(jì)算思維方法將特征提取和分類識(shí)別部分的算法程序進(jìn)行整合與測試，使其可同時(shí)兼顧效率和性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉圖像的自動(dòng)識(shí)別，且具有一定的容錯(cuò)能力。

（4）交流成果、評(píng)價(jià)總結(jié)。教師組織學(xué)生對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行展示與交流，對(duì)每個(gè)小組的完成情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并對(duì)項(xiàng)目整體完成情況、計(jì)算思維能力培養(yǎng)情況進(jìn)行總結(jié)。在此過程中，需注重給予學(xué)生一定的肯定，以激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步努力完成未來的課程內(nèi)容。此外，教師對(duì)此次面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL 教學(xué)活動(dòng)的成效進(jìn)行總結(jié)與反思，并根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或手段。

學(xué)生在教師的組織和引導(dǎo)下，展示項(xiàng)目成果，交流項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及心得體會(huì)。小組之間對(duì)項(xiàng)目完成情況進(jìn)行互評(píng)，在評(píng)價(jià)時(shí)要注重過程性評(píng)價(jià)、動(dòng)手能力評(píng)價(jià)及計(jì)算思維能力評(píng)價(jià)，并基于評(píng)價(jià)結(jié)果，利用歸納和糾錯(cuò)的計(jì)算思維方法進(jìn)行自我總結(jié)與反思。

通過實(shí)施上述PBL 教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，且更好地掌握了模式識(shí)別相關(guān)理論及技術(shù)，形成了較完整的知識(shí)體系，同時(shí)也提高了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、溝通協(xié)作、動(dòng)手實(shí)操及創(chuàng)新能力，特別是極大地提高了學(xué)生的計(jì)算思維能力。計(jì)算思維能力的提高可使學(xué)生在面對(duì)各種任務(wù)時(shí)，能夠更好地思考問題、挖掘規(guī)律，從而解決問題并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生在未來社會(huì)中的生存與發(fā)展至關(guān)重要。

4 結(jié)語

基于PBL 教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，可使學(xué)生基于其原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)施項(xiàng)目過程中構(gòu)建新知識(shí)、提升自身的計(jì)算思維能力，符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基本思想。因此，筆者以模式識(shí)別課程為例，設(shè)計(jì)了一種面向計(jì)算思維培養(yǎng)的PBL 教學(xué)模式。該教學(xué)模式不再以傳統(tǒng)的講授法為主，而是通過設(shè)置合適的項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)和協(xié)作探究，并將對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)滲透到項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)中。通過實(shí)施該教學(xué)模式，不僅可充分發(fā)揮科研對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用，有效提高模式識(shí)別課程教學(xué)質(zhì)量，而且可促使學(xué)生積極、主動(dòng)地進(jìn)行深入探索和學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)中不斷拓展計(jì)算思維、提高動(dòng)手實(shí)踐能力，從而全面提高自身的綜合素養(yǎng)。