計算思維視野下信息技術概論課教學優化研究

摘要：在非計算機專業中開設信息技術概論課程，目的是培養大學生創新能力和提高其綜合素質，計算思維的引入是實現上述目標的重要舉措。為此，要深入剖析教學過程中存在的問題，優化基于計算思維能力培養的信息技術概論課教學。

關鍵詞：計算思維；信息技術概論；教學優化

一、信息技術概論課教學存在的問題

1．對課程本身認識上的偏差

大學生對計算機的認識大多停留在“計算機是工具”的層面上，對計算機科學和技術缺乏基本了解，長期以來一直存在“計算機就是程序設計”“計算機基礎課程就是講解軟件工具使用”等片面觀點。這些問題的存在給信息技術概論教學，特別是大學第一門信息技術課程帶來了挑戰。

2．教學內容涉及的范圍廣、知識點多，系統性弱

該課程的培養目標是盡可能使非計算機專業的學生對信息技術的主要領域有一個基本的了解，如計算機是什么、能做什么、如何做等，課程教學內容廣泛，知識點豐富且相互交叉，基本上是各領域基礎知識和基本技術的濃縮。現有課程包含十多個知識模塊，學時接近；各個模塊間無太多相關性和順序關系，基本相當于若干講座性內容的集成，系統性弱。

3．教與學方法陳舊，缺乏計算思維能力培養

這樣的課程體系帶來的問題是教和學的困難。由于涉及的知識點較多，而授課教師又有各自不同的研究領域和專業方向，難以做到對所有知識模塊都有較深入的理解。由于知識點多、概念多，理解教學內容十分困難，基礎和課程之間的斷層很難彌補。多數學生學完該課程后，獲得的只是一些零散的概念以及對辦公軟件的基本應用能力，難以有系統性的理解，無法達到“建立利用計算機求解問題的基本思路”的要求。

二、計算思維與信息技術概論課教學

2005年，美國總統信息技術咨詢委員會（PITAC）提交的報告《計算科學：確保美國競爭力》認為，雖然計算本身也是一門學科，但是其具有促進其他學科發展的作用，21世紀科學上最重要的、經濟上最有前途的前沿研究都有可能通過先進的計算技術和計算科學而得到解決。2006年，美國周以真教授提出計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解的思維活動。計算思維是與形式化問題及其解決方案相關的一個思維過程，其解決問題的表示形式應該能有效地被信息處理代理執行。

2010年，全國9所“985工程”建設高校在西安交通大學舉辦了首屆“九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會”，并在會后發表了聯合聲明。聲明指出，培養復合型創新人才的一個重要內容，就是要潛移默化地使他們養成一種新的思維方式，即運用計算機科學的基礎概念對問題進行求解、系統設計和行為理解，即建立計算思維。要把培養學生的“計算思維”能力作為計算機基礎教學的核心任務，并由此建立更加完備的課程體系和教學內容，進而為全國高校的計算機基礎教學改革樹立標桿。

以計算思維能力培養作為信息技術概論教學的核心任務，不僅可以緊緊圍繞現有計算機基礎教學的根本任務和核心知識內容，而且反映了計算機學科的本質，也體現了通識教育應有的特征，更為重要的是可以使學生掌握在計算環境下的問題求解方法，這是今后學生應用計算機技術解決專業問題的重要基礎。顯然，這樣的教學定位，不僅擺脫了以“操作技能”培養學生計算機能力造成的“危機”，也更好地詮釋了課程建設的目標，體現了信息技術概論課程的基礎特征。

三、計算思維視野下的課程教學改革

1．課程教學內容優化研究

信息技術概論課需要有相對穩定、體現計算機學科核心思想和思維方式的內容，不但要解釋相關知識是什么，還要回答它們為什么，特別是要在不局限于特定機器的條件下，抽象表達計算模型和原理、方法及其實現，因此需要在更高層次上進行課程教學內容建設。

圍繞計算思維的核心思想，梳理和刪減現有課程教學內容，避免概念的堆積，建立圍繞計算思維核心思想的內容組織體系，突出核心的基礎內容，在教學內容上形成特色鮮明、層次清晰的特色模塊，用不同模塊間的組合構建信息技術概論知識體系。同時強化與不同專業的橫向聯系。通過研究不同專業的需求，有針對性地設置與專業相關的信息技術概論課程內容，培養學生的學習能力、學科能力、實踐能力和創新能力，充分考慮學生個性需求和專業有機結合，建立前后呼應、相互聯系的多層次信息技術概論課程內容體系。表1展示了筆者所在學校信息技術概論課的主要知識模塊及學時安排。

2．融合計算思維的教學手段、方法

教學改革不僅僅是教學內容體系的梳理，更重要的是在各部分內容的具體教學中如何組織和呈現相應的教學內容，使學生通過學習理解計算思維的基本方法，而不是簡單的概念堆積和知識堆積?；谟嬎闼季S，實現教學手段與教學方法的創新，建立和完善圍繞問題求解作為基本過程的教學過程，即能否通過問題引入，尋求解決問題思路，進而引出問題解決方法或實現方法的教學組織形式。實踐過程中我們主要做了以下幾點：

建立全新學習模式。在課程教學中逐條分解學習目標，按照學習任務“提出——目標——實現——總結”的一體化思路，逐漸健全為能力培養為主的全新學習模式。

實施任務及問題驅動式教學。打破常規教學思路和教材章節的制約，以項目為導向，以任務及問題為驅動，明確每節課的目標，可操作性強，讓學生輕松掌握所學知識。

分類別教學。分專業設置教學內容，對文史類和理工類專業分別編寫不同的教學大綱，針對專業特性進行側重教學。同時，文史類和理工類的考試試卷也有所區分，以適應對不同類別學生進行課程知識與技能的考查。

3．培養學生計算思維能力

信息技術概論課程教學的核心任務是計算思維能力的培養，計算思維的核心是基于計算模型（環境）和約束的問題求解。圍繞計算思維相關的內容體系，結合應用實例和解決問題的過程，在較高的層次上去理解計算過程、計算原理和相關方法。面向各專業計算機應用需求，培養學生基本的計算思維能力，培養學生對計算機學科獨特的思維方式，為將來創新性地解決專業問題奠定基礎。

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責編：一蕭