計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究可視化分析

張國(guó)瑞

(沈陽(yáng)體育學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110102)

引言

我國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的開設(shè)從20世紀(jì)70年代末開始，20世紀(jì)90年代起開始普及，到了21世紀(jì)得到迅速發(fā)展。隨著國(guó)家信息化進(jìn)程的加快，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段[1]。20世紀(jì)80年代末國(guó)內(nèi)就有學(xué)者做了關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的研究，結(jié)合專業(yè)特色對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置進(jìn)行論述[2]，開展關(guān)于“層次理論”和“分級(jí)教學(xué)”的研究[3]。隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的不斷普及，對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的研究不斷深入，教學(xué)目標(biāo)的選擇[4]、教學(xué)體系的建立[5]等研究逐步開展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域不斷普及，人們對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程重要性的認(rèn)識(shí)不斷提高，大量學(xué)者以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，開展了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的研究。模塊式講練一體化[6]、探究型教學(xué)模式[7]、情境式教學(xué)[8]、案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[9]、紡錘式教學(xué)法[10]、行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法[11]、多元化教學(xué)法[12]等教學(xué)方法陸續(xù)被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中。綜上所述，不同專業(yè)學(xué)者從不同角度對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)展開研究討論，但對(duì)于該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)發(fā)展、轉(zhuǎn)變、演化等綜合分析較為少見。本文利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)軟件CiteSpace對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育重要文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，構(gòu)建發(fā)文量、作者、發(fā)文機(jī)構(gòu)及關(guān)鍵詞分析等知識(shí)圖譜，對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育發(fā)展至今的研究成果作深入的梳理和總結(jié)，以期客觀揭示計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的動(dòng)態(tài)、發(fā)展過程及演變趨勢(shì)，挖掘此領(lǐng)域理論、實(shí)踐研究的前沿與熱點(diǎn)，為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究提供科學(xué)參考。

一、數(shù)據(jù)來源與研究方法

(一)數(shù)據(jù)來源

本文以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)來源，選擇期刊高級(jí)檢索，檢索條件為“主題 = 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) AND 主題 = 教學(xué)”，來源類別選擇北大核心、CSSCI和CSCD，時(shí)間范圍為開展研究至2021年12月31日，選擇同義詞擴(kuò)展，在檢索到的文獻(xiàn)中刪去書評(píng)、會(huì)議紀(jì)要及其他與本研究不相關(guān)的文獻(xiàn)后獲取到重要文獻(xiàn)588篇，時(shí)間分布于1992—2021年。

(二)研究方法

本文使用陳超美開發(fā)的文獻(xiàn)計(jì)量軟件CiteSpace 6.1 R1對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)發(fā)文量、作者合作網(wǎng)絡(luò)、發(fā)文合作網(wǎng)絡(luò)、研究熱點(diǎn)等信息進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析和可視化呈現(xiàn)。

二、研究結(jié)果與分析

(一)發(fā)文量分析

對(duì)各個(gè)時(shí)期發(fā)文量的分析可以體現(xiàn)此研究領(lǐng)域的發(fā)展水平、趨勢(shì)和速度[13]，根據(jù)年度重要文獻(xiàn)發(fā)文量繪制計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要研究文獻(xiàn)曲線圖(圖1)。圖1中可以看出關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的研究分為三個(gè)主要階段：第一階段為1992—2005年，這個(gè)階段是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的起步階段，相關(guān)的高水平研究比較少，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在國(guó)內(nèi)剛剛開展，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程也處于普及階段；第二階段為2006—2009年，這一階段重要文獻(xiàn)發(fā)文量急劇上升，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究處于高速發(fā)展期，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育得到普及，教學(xué)質(zhì)量的要求越來越高，學(xué)者們開始將更多的精力投入到此領(lǐng)域的研究；第三階段為2010—2020年，這一階段重要文獻(xiàn)發(fā)文量呈波動(dòng)下降的變化趨勢(shì)，是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的成熟期。

圖1 1992—2021年計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)發(fā)文量

(二)發(fā)文作者網(wǎng)絡(luò)圖譜分析

使用CiteSpace 6.1 R1軟件中作者合作網(wǎng)絡(luò)分析功能對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，得到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖2)。圖譜中有959個(gè)節(jié)點(diǎn)，873條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0019，圖中節(jié)點(diǎn)大小和作者姓名字體大小代表發(fā)文量多少，節(jié)點(diǎn)顏色深淺代表發(fā)文時(shí)間早晚(深色表示時(shí)間更早)，節(jié)點(diǎn)連線及其寬度代表發(fā)文作者間的合作關(guān)系與強(qiáng)度。

從圖2中可以看出，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)發(fā)文作者節(jié)點(diǎn)雖多，但構(gòu)成的合作網(wǎng)絡(luò)卻不多。發(fā)文量比較多的幾位作者是馮博琴、李瑛、龔沛曾、楊玫、李輝、楊志強(qiáng)、葉惠文，形成了以馮博琴、李輝、張紅梅、李瑛等為主導(dǎo)的主要合作團(tuán)隊(duì)。其中，發(fā)文量最多的作者是馮博琴，共發(fā)表重要文獻(xiàn)11篇，他和他的團(tuán)隊(duì)一直致力于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的理論與實(shí)踐研究[14-17]，探討了如何建立高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)及配套硬件設(shè)施[18-19]，探索了建設(shè)國(guó)家級(jí)精品課程[20-21]。由張紅梅、趙永梅和安利共同主導(dǎo)的研究合作團(tuán)隊(duì)是發(fā)文量最大的團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)主要圍繞教學(xué)方法應(yīng)用開展實(shí)踐研究，將分層次教學(xué)、對(duì)分課堂教學(xué)模式、混合式教學(xué)等教學(xué)方法成功運(yùn)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中[22-25]。由李輝主導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在教學(xué)方法方面做了大量的研究，并且與張紅梅等主導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在分層次教學(xué)方面有所合作[22]。李瑛主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)也開展了教學(xué)方法的研究，他們?cè)谌蝿?wù)驅(qū)動(dòng)、小組教學(xué)、合作學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等方面開展了理論與實(shí)踐研究[26-30]。

圖2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)發(fā)文作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

(三)發(fā)文機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖譜分析

為探索計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的主要機(jī)構(gòu)力量，使用CiteSpace 6.1 R1對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行發(fā)文機(jī)構(gòu)可視化分析得到圖3。圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)機(jī)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)大小和機(jī)構(gòu)名稱字體大小表示其發(fā)文量，共有435個(gè)節(jié)點(diǎn)，101條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0011。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)(簡(jiǎn)稱大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委)和西安交通大學(xué)是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究領(lǐng)域的核心機(jī)構(gòu)，大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委主要負(fù)責(zé)建設(shè)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程、培訓(xùn)教師、教學(xué)改革等工作，其對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究做出了巨大貢獻(xiàn)。西安交通大學(xué)則是和大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委合作最為密切的機(jī)構(gòu)，該校學(xué)者多次出任大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委主任委員，馮博琴、李波、夏琴、吳寧等高發(fā)文量作者組成了該機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)骨干。河北外國(guó)語(yǔ)職業(yè)學(xué)院、海軍航空工程學(xué)院基礎(chǔ)部、華南師范大學(xué)、鄭州輕工業(yè)學(xué)院等單位的發(fā)文量也比較多，構(gòu)成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的主要力量。圖3中可以看出，關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的主要機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)，該網(wǎng)絡(luò)以大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委和西安交通大學(xué)為核心，研究?jī)?nèi)容涉及課程教改、教學(xué)方法實(shí)踐、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、精品課程建設(shè)等多個(gè)方面。但是除了該合作網(wǎng)絡(luò)外，其他機(jī)構(gòu)雖然也在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)領(lǐng)域做了大量研究，但鮮有合作，缺乏交流，研究力量比較分散。

圖3 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

(四)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜分析

關(guān)鍵詞一般是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的凝練，可以反映各時(shí)段內(nèi)研究主題的熱點(diǎn)，關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析是對(duì)若干文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞聯(lián)系程度進(jìn)行分析，進(jìn)而得出該研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和演化趨勢(shì)。利用CiteSpace 6.1 R1對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，得到455個(gè)節(jié)點(diǎn)，1006條連線，網(wǎng)絡(luò)密度0.0097的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖4)，同時(shí)得到出現(xiàn)頻率前20位的重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的頻次及中介中心性(見表1)。

圖4 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜

圖4中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)字號(hào)大小和年輪大小代表關(guān)鍵詞頻次，節(jié)點(diǎn)間連線代表關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系程度。綜合圖4和表1可以發(fā)現(xiàn)：出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞是“教學(xué)改革”，共出現(xiàn)102次，占文獻(xiàn)總數(shù)的17.35%，該關(guān)鍵詞最早出現(xiàn)在1998年的文獻(xiàn)中，2008—2014年出現(xiàn)頻率最高，每年都在10次左右；出現(xiàn)頻率第二的關(guān)鍵詞是“計(jì)算思維”，共出現(xiàn)56次，占文獻(xiàn)總數(shù)的9.52%，該關(guān)鍵詞出現(xiàn)較晚，最早出現(xiàn)在2011年，在2012年達(dá)到發(fā)文量的頂峰。關(guān)鍵詞的中介中心性可以反映該關(guān)鍵詞在某領(lǐng)域研究中的影響力，而且通常認(rèn)為在共線網(wǎng)絡(luò)圖譜中，中介中心性大于0.1的節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可以反映該領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容。據(jù)此原理，從表1中可以看出，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究中“教學(xué)改革”“計(jì)算思維”“教學(xué)模式”“高職”“計(jì)算機(jī)”“教學(xué)方法”6個(gè)關(guān)鍵詞是核心的研究?jī)?nèi)容。從高頻詞中可以發(fā)現(xiàn)關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的研究還是以教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等方面的改革為主，關(guān)于計(jì)算思維的研究雖然起步比較晚，但研究熱度很高，是近幾年的研究熱點(diǎn)。

表1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)出現(xiàn)頻次前20關(guān)鍵詞

(五)關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行突現(xiàn)分析可以發(fā)現(xiàn)某一時(shí)間段內(nèi)具有特殊意義的關(guān)鍵詞，這些突現(xiàn)的關(guān)鍵詞可能代表該領(lǐng)域研究方向的變化趨勢(shì)。利用CiteSpace 6.1 R1進(jìn)行關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析，得到1992—2021年計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究領(lǐng)域12個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞(圖5)。從圖5中可以看出，自1992年以來計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的熱點(diǎn)主題發(fā)生了一些變化，總體上看包含了兩個(gè)重要的階段。第一個(gè)重要階段為1995—2007年，這一階段學(xué)者們的研究主要圍繞計(jì)算基礎(chǔ)課程的設(shè)置開展[31]，比較關(guān)注在教學(xué)中如何開展上機(jī)實(shí)踐[32]，以及如何結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容[33]。第二個(gè)重要階段為2010—2021年，這一階段重點(diǎn)提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革問題，學(xué)者們圍繞教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段等方面開展研究。在這些研究中關(guān)于計(jì)算思維和應(yīng)用能力的培養(yǎng)是大家關(guān)注的重點(diǎn)，同時(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、翻轉(zhuǎn)課堂是實(shí)踐研究的重點(diǎn)。

圖5 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞突現(xiàn)

(六)關(guān)鍵詞聚類分析及其時(shí)序演變分析

關(guān)鍵詞聚類可以分析關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而提取出主要研究?jī)?nèi)容，分析出研究的熱點(diǎn)。利用CiteSpace 6.1 R1軟件對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞采用LSI算法進(jìn)行K均值聚類分析，生成12個(gè)聚類團(tuán)(圖6)，聚類模塊值Q=0.6093>0.3，聚類結(jié)構(gòu)顯著，聚類平均輪廓值S=0.8754>0.7，聚類是令人信服的。同時(shí)得到各聚類團(tuán)的規(guī)模、輪廓值及關(guān)鍵詞(見表2)，從中發(fā)現(xiàn)這些聚類團(tuán)可以分為四個(gè)大類。#0、#7、#9、#13屬于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)理論研究，#1、#4從能力培養(yǎng)角度研究計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，#2、#3、#5、#6側(cè)重于從教學(xué)方法方面開展實(shí)踐研究，#8、#10則是側(cè)重于對(duì)教學(xué)對(duì)象的分析研究。

圖6 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類圖

表2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類信息表

使用CiteSpace 6.1 R1軟件進(jìn)一步構(gòu)建關(guān)鍵詞聚類Timeline圖(圖7)對(duì)計(jì)算基礎(chǔ)教學(xué)研究進(jìn)行時(shí)序分析。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)理論研究大類中#0教學(xué)效果研究最早開始于1998年，結(jié)合計(jì)算機(jī)課程特點(diǎn)分析了如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)的操作能力。[34]此后關(guān)于教學(xué)方法的研究逐步成為熱點(diǎn)，結(jié)合不同授課對(duì)象設(shè)計(jì)適合的教學(xué)方法[35-37]、教學(xué)手段[38-39]是學(xué)者們研究的重點(diǎn)。#7課程體系研究的研究始于2001年，易清明等人經(jīng)過5年努力建設(shè)出一套較為完整的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)體系[40]。在課程體系建設(shè)過程中主要研究方向是關(guān)于實(shí)踐教學(xué)的研究[41]，針對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委制定的“教學(xué)基本要求”，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力[42]，結(jié)合教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)設(shè)計(jì)豐富的實(shí)踐教學(xué)過程與方法[43]。#9課程改革既是最早開展又是持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的研究方向，關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的研究始終離不開課程改革。#13社會(huì)信息是對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的宏觀目標(biāo)做了一些分析[44]。

圖7 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)重要文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類Timeline圖

能力培養(yǎng)研究大類中#1計(jì)算思維的研究起步最晚，但研究熱度很高，中央軍委訓(xùn)練管理部組織編制的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱中明確提出了教學(xué)目標(biāo)是理解和掌握計(jì)算理論、計(jì)算思維和信息系統(tǒng)應(yīng)用能力[45]，此后軍事院校開展了大量關(guān)于計(jì)算思維的研究。#4創(chuàng)新研究既包括教學(xué)創(chuàng)新[46]又包括培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[47]的研究。

教學(xué)方法研究大類中#2上機(jī)實(shí)習(xí)也是屬于比較早期的研究?jī)?nèi)容，該類研究主要集中在1995—2000年之間，這個(gè)時(shí)期隨著計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的普及，如何合理利用計(jì)算機(jī)設(shè)備提升教學(xué)質(zhì)量[48]是學(xué)者們的研究重點(diǎn)。#3教學(xué)模式研究的范圍比較廣，學(xué)者們從模塊化教學(xué)[49]、分層教學(xué)[50]、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)[51]、翻轉(zhuǎn)課堂[52]、主動(dòng)學(xué)習(xí)[53]等方面開展了比較全面的研究。#5任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的相關(guān)研究與案例教學(xué)法密切相關(guān)，夏秦等人在對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程綜合分析后進(jìn)行了案例教學(xué)應(yīng)用研究[54]，包空軍等人在此基礎(chǔ)上提出了“案例引導(dǎo)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法[55]。#6實(shí)驗(yàn)教學(xué)類是在#2上機(jī)實(shí)習(xí)類研究基礎(chǔ)上，隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中上機(jī)實(shí)驗(yàn)部分的比重不斷增加，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，探討解決方案及改進(jìn)策略[56]。

教學(xué)對(duì)象研究大類中#8高職類說明高職高校也非常重視計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究，#10非專業(yè)類的研究則表明目前關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的研究涉及除計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)外的各專業(yè)，尤其是工科高校對(duì)此課程的研究非常重視。

三、討論

(一)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究總體情況

本研究以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)為數(shù)據(jù)來源，利用CiteSpace 6.1 R1軟件對(duì)588篇關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究重要文獻(xiàn)的發(fā)文量、作者、機(jī)構(gòu)、研究熱點(diǎn)等信息進(jìn)行了計(jì)量學(xué)分析和可視化呈現(xiàn)，研究文獻(xiàn)涉及研究作者959位、研究機(jī)構(gòu)435個(gè)。

通過分析發(fā)現(xiàn)，2006年之后計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的研究量逐漸增加，大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委和西安交通大學(xué)在這個(gè)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研究實(shí)力，以他們?yōu)楹诵臉?gòu)建出了主要的研究團(tuán)隊(duì)，具有很強(qiáng)的學(xué)術(shù)影響力。不過除此之外計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究領(lǐng)域的研究團(tuán)隊(duì)數(shù)量很少，在此領(lǐng)域開展合作研究還有比較大的發(fā)展空間。

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究發(fā)展的30年間，學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)具有動(dòng)態(tài)變化性。通過關(guān)鍵詞突現(xiàn)及聚類時(shí)間序列分析，可以發(fā)現(xiàn)在1995—2007年，課程體系的建立、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定、如何合理有效的開展上機(jī)實(shí)踐是研究的熱點(diǎn)。2010年后，教學(xué)改革成為主要的研究?jī)?nèi)容，其中關(guān)于計(jì)算思維、任務(wù)驅(qū)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)課堂的研究逐漸成為熱點(diǎn)。由此可見，早期各高校剛剛開始設(shè)立計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程時(shí)，相關(guān)研究主要集中在課程的建設(shè)上，后期隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的不斷普及，教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了很多問題，為了解決這些問題，學(xué)者們從不同的角度開展了教學(xué)改革研究。未來隨著教學(xué)理念的變化，更加符合OBE教學(xué)理念的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法和翻轉(zhuǎn)課堂法仍會(huì)是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，同時(shí)隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算思維能力培養(yǎng)也會(huì)是重要的研究?jī)?nèi)容。

(二)計(jì)算思維能力培養(yǎng)

關(guān)于計(jì)算思維的定義目前被普遍認(rèn)可的是周以真教授提出的，他認(rèn)為“計(jì)算思維是運(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)之廣度的一系列思維活動(dòng)”[57]。2010年，首屆“九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”確定了將培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力作為核心任務(wù)[58]，并且提出了圍繞計(jì)算思維能力的培養(yǎng)建設(shè)課程的基本思路。

甘茂華的研究表明，關(guān)于計(jì)算思維的相關(guān)研究還是主要在課程建設(shè)和教學(xué)方式探索上。[59]陳國(guó)良院士認(rèn)為，大學(xué)中計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在培養(yǎng)計(jì)算思維能力方面起到了關(guān)鍵的作用，并對(duì)相關(guān)課程的設(shè)計(jì)提出了構(gòu)想。[60]朱鳴華在此基礎(chǔ)上提出，在課程目標(biāo)制定時(shí)要增加培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的內(nèi)容。[61]王移芝比較全面的對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革提出了新的思路，要從文化素養(yǎng)、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面開展關(guān)于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的研究。[62]實(shí)踐研究方面，鄭麗坤等為了在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維能力，嘗試綜合運(yùn)用雙向互動(dòng)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、反饋遞進(jìn)法、二維教學(xué)法等方法進(jìn)行教學(xué)。[63]隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，吳寧等人有針對(duì)性地提出了面向新工科的“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程教學(xué)體系。[64]

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維能力的研究已有十余年，在課程體系建設(shè)、教學(xué)方法改革方面已經(jīng)比較成熟，但在各專業(yè)教學(xué)中結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐的研究還有待加強(qiáng)，結(jié)合不同專業(yè)的實(shí)際情況探討如何有效培養(yǎng)計(jì)算思維能力并進(jìn)行實(shí)踐研究將是未來研究的發(fā)展方向。

(三)翻轉(zhuǎn)課堂

通過信息技術(shù)的輔助在課后完成知識(shí)傳授的過程，課堂上在教師幫助和同學(xué)協(xié)作下完成知識(shí)內(nèi)化的過程，就形成了翻轉(zhuǎn)課堂[65]。這是一種以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法，在學(xué)習(xí)過程中可以充分發(fā)展學(xué)生的個(gè)性，有效培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。楊在寶等人將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，課前學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)并完成相應(yīng)的練習(xí)，課堂上教師根據(jù)提問和學(xué)生完成練習(xí)的情況選擇需要進(jìn)一步講解的內(nèi)容，最后由學(xué)生自己做出全面的反思。[66]薛云等人在將翻轉(zhuǎn)課堂運(yùn)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)時(shí)增加了課后學(xué)習(xí)，由學(xué)生自主選擇并完成綜合大作業(yè)，從而使知識(shí)得到升華，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)存在部分不主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的學(xué)生。[67]翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用研究中學(xué)者們也面臨著不少的困難，學(xué)生課外學(xué)習(xí)時(shí)面臨的網(wǎng)絡(luò)問題、課前教學(xué)資源制作成本高、學(xué)生自學(xué)能力差異大、評(píng)價(jià)體系與現(xiàn)存學(xué)校規(guī)章制度沖突、教師額外工作量大等問題將是未來研究中亟待解決的問題。

四、小結(jié)與展望

30年來計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究比較成熟，整體上研究者之間、研究機(jī)構(gòu)之間的合作不夠，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。研究熱點(diǎn)演化過程中教學(xué)改革貫穿整個(gè)過程，多種有效的教學(xué)方法被運(yùn)用在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究中。利用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的研究將持續(xù)，并側(cè)重于研究如何有效地結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)開展相關(guān)實(shí)踐研究。基于目前將翻轉(zhuǎn)課堂運(yùn)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中所發(fā)現(xiàn)的各種問題，未來這方面的研究將會(huì)側(cè)重于研究如何解決這些問題。