以計算思維為導向的計算機基礎教學方案研究

【摘要】計算思維代表著一種普遍的認識和一類普適的技能，對計算思維的培養已經成為當前教育的一個重要目標。將“計算思維”引入教學中，是當前我們面臨的教育教學技術改革的新挑戰、更是機遇。計算機基礎教學在實現大學教育目標方面起著非常重要的作用，計算機基礎教學為學生創新能力的培養奠定基礎。本文探討了基于計算思維的大學計算機基礎課程教學方案。

【關鍵詞】計算機基礎；教學方案；計算思維

1.計算思維簡介

隨著計算機科學的迅速發展，計算思維作為問題求解、系統設計和人類行為理解的一種思維方式受到廣泛關注。計算思維（Computational Thinking）是由美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在2006年3月在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出和定義。

國際21世紀教育委員會向聯合國教科文組織提交的報告中指出，教育應圍繞四種基本學習加以安排：一是學會認知，即學會學習；二是學會做事；三是學會共同生活；四是學會生存。從計算機基礎教學能力培養目標看，涉及計算機學科專業能力的是：對計算機的認知能力和應用計算機的問題求解能力。這兩方面的能力恰好反映了計算思維的兩個核心要素：計算環境和問題求解。

2.計算機基礎教學的基本定位

計算機基礎教學不僅要培養學生對計算環境的認識，更重要的應該培養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。另外，計算思維能力的培養還展現了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。以計算思維能力培養作為計算機基礎教學的核心任務，不僅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。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，更好地體現了計算機基礎課程的基礎特征。

計算機基礎教學在實現大學教育目標方面起著非常重要的作用。表現在：計算機不僅為解決專業領域問題提供有效的方法和手段，而且提供了一種獨特的處理問題的思維方式；計算機及互聯網有了極其豐富的信息和知識資源，為終生學習提供了廣闊的空間以及良好的學習工具；善于使用互聯網和辦公軟件是培養良好的交流表達能力和團隊合作能力的重要基礎；在信息社會里，計算機使用者的道德規范與社會責任是培養良好道德情操和社會責任感的重要內容。因此，計算機基礎教學不僅是大學通識教育的重要組成部分，更在大學生全面素質教育和能力培養中承擔著重要的職責。

高素質的創新人才是國家建設所不可缺少的。復合型的知識結構、良好的思維方式以及勇于探索的實踐能力是創新人才的重要特征。大學計算機基礎教學為學生創新能力的培養奠定了基礎，不僅承載著優化大學生知識結構的使命，也是培養大學動手實踐能力的重要課程載體，更是訓練大學生掌握計算機學科領域獨特思維方式的教學內容。計算機基礎教學在我國高等教育中已有30多年的發展歷史，已經成為我國高等教育的必然組成部分，在學生綜合素質、創新能力培養方面發揮著重要作用。

3.具體做法

計算思維代表著一種普遍的認識和一類普適的技能，將發揮越來越大的作用，因此，對計算思維的培養已經成為當前教育的一個重要目標。針對這一目標，本課題面向應用型本科院校的學生，對大學計算機基礎課程的教學方案、教育技術進行調整，采用任務驅動教學法，依托精心設計的教學內容、教學過程和科學的考核方式，使學生構建起基本的信息素養與學習能力，能夠“自覺”的學習計算機的相關技術和知識，以達到有興趣和會用計算機來解決問題，培養他們對復雜事物進行抽樣、分解的能力，并能夠將復雜問題歸納推倒至他們熟悉的簡單問題上去，終身受益。

以實踐為主線、以計算思維為導向，從教學方法與手段的改革與創新入手，在不弱化“計算機軟件的使用”的前提下，提升到“計算思維”訓練的層面，全面提升學生的綜合能力。圍繞以下三個方面開展課程的教育教學技術研究和實踐：

（1）結合教學團隊建設，構建計算機文化素養平臺。

從計算機文化素養的角度進行整體教學設計，如計算機發展歷程、圖靈獎、計算機硬件設備展臺，還有組織學生進行微機組裝實驗以及市場調研等活動。從計算機文化素養的角度進行整體教學設計，如計算機發展歷程、圖靈獎、計算機硬件設備展臺，組織學生進行微機組裝實驗以及市場調研等活動。建立“開放性的實驗環境”，供學生隨時上機實驗，以改變傳統教學方法中理論講解與實際操作內容不同步的矛盾。

（2）按分類分層的原則進行教學內容重組；優化課堂教學結構。

我校在校學生有本科和專科層次的學生，有理科專業（數、理、化）和文科專業（中文、英語、政治、教育等），還包括藝體類專業（美術、音樂和體育），層次和類別較多。以前計算機基礎課程傳統的教學模式是不同層次、不同專業的學生采用相同的教學大綱，講授相同的內容，采用統一的考核和評價體制，造成的直接影響是本科層次的理科類學生“吃不飽”，而專科類的文科及藝體類學生不能“消化”，這是教師和學生都不愿接受的事實。在分層教學思想的指導下，我們就課程體系、教學內容、教學方法、實踐環節及考核方式上進行了一系列的改革，形成了一套適應我校具體情況的教學體系，取得了理想的效果，也為同類兄弟院校的計算機基礎課程的教學提供了參考依據。

根據“1+X”課程設置方案中的課程整合要求，按照各專業的培養目標，對計算機基礎所要講述的內容提出相應調整方案。

一是根據文科和理科專業不同的需求特點，實行按文科、理科等不同的學科制定不同的教學大綱，分開授課，以滿足不同學科對計算機基礎知識的不同需求。

二是根據學生基礎進行分層。隨著中小學對信息技術的重視以及地區上的差異，學生進校時的計算機水平有了很大的變化：鑒于此，采用普通班、提高班及特色班，學生根據自己的實際情況、興趣愛好、學習能力，自主選擇班級，實行動態管理。

在計算機基礎課程的教學改革中，將我校的在校學生按學歷分為三個層次：本科、專科及函授。針對不同學歷層次的學生，在教學時間和內容上均不相同。根據文科、理科及藝體類專業不同的需求，分別組織教學內容，制定教學大綱，確立我校的計算機基礎課程體系結構。

（3）加強教學方法與手段的改革與創新，培養學生計算機文化素養、應用計算機和計算思維解決實際問題的基本能力。

在計算思維能力教學中，需要對計算思維重新闡釋成如何開展教學的問題，簡單地說：應用計算機解決問題的意識和能力。

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