基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系

王占全　顧春華　劉江　胡慶春

【摘要】從培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維思想和創(chuàng)新實(shí)踐能力出發(fā)，提出培養(yǎng)具有計(jì)算思維的創(chuàng)新型人才的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系，其模塊：基礎(chǔ)課程教學(xué)模塊、創(chuàng)新實(shí)踐基地和強(qiáng)化計(jì)算思維部分。實(shí)踐證明改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育體系結(jié)構(gòu)取得了較好的實(shí)踐效果。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維 創(chuàng)新模塊 信息平臺(tái)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）04-0158-01

1.引言

目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，使學(xué)生真正應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)加快創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育長(zhǎng)期需要面對(duì)的問題。陳國良院士[2]將掌握計(jì)算思維思想，提高學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)滲透到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)，通過計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式的變化，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力和創(chuàng)新能力。

2.目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)狀況

目前高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的設(shè)置往往存在重基礎(chǔ)、輕應(yīng)用，重學(xué)分、輕能力的現(xiàn)象。在學(xué)完大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程之后[1][3]，比如計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)課程、應(yīng)用課程等之后，非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)課程往往到此結(jié)束，缺乏后續(xù)結(jié)合專業(yè)、應(yīng)用型、創(chuàng)新實(shí)踐型等課程體系的支持，而學(xué)生直接進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)知識(shí)很少進(jìn)行實(shí)用， 對(duì)于從計(jì)算機(jī)角度去解決實(shí)際問題更是極少提及，特別是針對(duì)本專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行的使用。結(jié)合我校實(shí)際情況構(gòu)建培養(yǎng)計(jì)算思維創(chuàng)新型能力的基礎(chǔ)教學(xué)課程體系，促進(jìn)和培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)工具去提高本專業(yè)知識(shí)水平的能力，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)研究

本校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系模式經(jīng)過多年的探討，發(fā)生了很大的變化。在實(shí)際工作中有效果，但是不突出。根據(jù)本校實(shí)際情況和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合其他院校的方法，對(duì)原有體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，如圖-1所示：1）在課程中增加大作業(yè)，大作業(yè)是一個(gè)結(jié)合本校特色和本課程有關(guān)的實(shí)踐項(xiàng)目。2）強(qiáng)化計(jì)算思維思想的教育，重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。3）優(yōu)化原來的基礎(chǔ)課群體系結(jié)構(gòu)，使得各個(gè)模塊銜接更加緊密。4）增加或更換一些課程，使得計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課群設(shè)置更為合理，如增加C#，VB.NET等課程。改進(jìn)后的體系主要分教學(xué)體系模塊、創(chuàng)新實(shí)踐基地模塊，和深化計(jì)算思維能力部分。

3.1創(chuàng)新實(shí)踐基地模塊

具體模塊分：初級(jí)，中級(jí)，高級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，USACM和各種計(jì)算機(jī)類知識(shí)競(jìng)賽等部分組成。初級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)主要針對(duì)大一的學(xué)生，大一學(xué)生剛學(xué)習(xí)完公共基礎(chǔ)課程，做些創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。然后進(jìn)行中級(jí)和高級(jí)，具體參見我校網(wǎng)站。另外每年都安排有各種計(jì)算機(jī)知識(shí)競(jìng)賽，每年都有很多學(xué)生報(bào)名參賽，學(xué)生在比賽前，要精心準(zhǔn)備才能考試及格，這樣他們可以更好的獲取計(jì)算機(jī)知識(shí)。所有的活動(dòng)都朝著有我校特色的創(chuàng)新實(shí)踐發(fā)展，比如在教材、大作業(yè)中植入化工、生工和材料等作業(yè)，讓學(xué)生們進(jìn)行這方面的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，從而形成我校特色的實(shí)踐活動(dòng)。

3.2教學(xué)課群體系模塊

由于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的情況已經(jīng)發(fā)生改變，出現(xiàn)的問題有學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高、與應(yīng)用脫節(jié)等，學(xué)完計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，對(duì)于計(jì)算機(jī)了解還是不多等現(xiàn)象，因此進(jìn)行了以下修改：1）在技術(shù)課群中，修改軟件開發(fā)與技術(shù)與軟件工程技術(shù)與應(yīng)用課程，增加網(wǎng)絡(luò)課程，可以很好的讓學(xué)生獲取網(wǎng)絡(luò)方面的知識(shí)。2）根據(jù)我校對(duì)計(jì)算機(jī)創(chuàng)新活動(dòng)政策的變化，課群中作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行較大變化，在該課群中加入課程大綜合訓(xùn)練，作為一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)。3）第一門課程大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)修改教學(xué)內(nèi)容，加大實(shí)驗(yàn)力度，增開硬件實(shí)驗(yàn)，能夠以一定強(qiáng)度使學(xué)生掌握必須的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能。4）加大教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)，強(qiáng)化計(jì)算思維，提高創(chuàng)新實(shí)踐。教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生獲取知識(shí)的重要來源，教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新就是要剔除過時(shí)落后的教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。5）在程序設(shè)計(jì)課程中，考慮到原有程序設(shè)計(jì)課群的一些缺點(diǎn)，如C語言程序設(shè)計(jì)有很多學(xué)生選學(xué)，但是學(xué)生學(xué)習(xí)后效果不是特別好，分析了該課程的特點(diǎn)后，添加了C#，VB.NET等。

3.3強(qiáng)化計(jì)算思維力度模塊

在課群、創(chuàng)新實(shí)踐基地中都特別強(qiáng)調(diào)了計(jì)算思維的教育。在本校往年的課群建設(shè)和基地建設(shè)中，也不斷的給學(xué)生講授計(jì)算機(jī)是如何去分析問題和解決問題的，在本次改進(jìn)中，更加深化了計(jì)算思維的思想，加大它能力的體現(xiàn)從而使得學(xué)生更好地掌握它。具體實(shí)踐中以計(jì)算學(xué)科基本問題為導(dǎo)向，以計(jì)算機(jī)中經(jīng)典案例為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐強(qiáng)化學(xué)科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概念的理解，著力提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。具體為：首先要了解計(jì)算思維的內(nèi)涵和定義，要知道什么是計(jì)算思維。其次就是要去體會(huì)和思考計(jì)算思維的內(nèi)涵，因?yàn)橛?jì)算思維遠(yuǎn)不止意味著能為計(jì)算機(jī)編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維，所以培養(yǎng)計(jì)算思維就要開闊每一個(gè)人的思維方法，打開每一個(gè)人的思路。課堂教學(xué)或者創(chuàng)新實(shí)踐中，要求做到：1）在課上老師多領(lǐng)著學(xué)生想，多引導(dǎo)，多講從計(jì)算機(jī)角度出發(fā)如何分析和解決實(shí)際問題的，比如對(duì)于方程的求解，如果從數(shù)學(xué)思維角度出發(fā)如何求解（使用數(shù)學(xué)方程求解），使用計(jì)算思維又如何求解（使用迭代近似求解），而使用計(jì)算機(jī)如何求解就是計(jì)算思維在方程求解中的一個(gè)應(yīng)用。2）在課堂之外，老師也留一些思考題，多去講一些計(jì)算機(jī)類原創(chuàng)性的知識(shí)，要讓學(xué)生知道計(jì)算機(jī)先輩們?nèi)绾问褂糜?jì)算機(jī)這種工具來求解問題而不是那樣來求解問題，從而強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維的能力和興趣。

3.4信息化教學(xué)平臺(tái)

本中心老師開發(fā)了具有本校特色的信息化教學(xué)平臺(tái)，使用這個(gè)平臺(tái)，可以非常方便地管理學(xué)生的作業(yè)、留言等內(nèi)容，平臺(tái)包括作業(yè)上傳系統(tǒng)、論壇（包括創(chuàng)新實(shí)踐子論壇）等等功能，通過該平臺(tái)，教師可以快速獲知學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的反饋，從而使老師能夠進(jìn)一步指導(dǎo)教學(xué)工作。

4.實(shí)踐及結(jié)論

通過計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)模式的改革，經(jīng)過在本校一定范圍內(nèi)的實(shí)踐，效果良好。如表-1所示：

表-1 全國/市級(jí)競(jìng)賽成績(jī)表

總而言之，新的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)體系的確取得了較好的成績(jī)。同時(shí)由于強(qiáng)化計(jì)算思維培養(yǎng)，加大創(chuàng)新實(shí)踐，極大地提高了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性、實(shí)踐能力，使得學(xué)生可以更好地使用計(jì)算思維思想去思考在現(xiàn)實(shí)世界中如何用計(jì)算機(jī)工具去解決問題。但是每一種體系模式都有兩面性，能否帶來良好的效果在實(shí)施過程中還需根據(jù)本校的實(shí)際情況量體裁衣，因地制宜，才能達(dá)到好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]周以真.計(jì)算思維[J].中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007，3（11）：83-85.

[2]陳國良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國大學(xué)教育，2011（1）：7-11.

[3]蔣宗禮.以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向提高計(jì)算學(xué)科教育教學(xué)水平[J].中國大學(xué)教學(xué)，2008（8）：35-37.