數字化環境下基于學科的大學生計算思維創新教育研究

摘 要 信息時代計算思維將成為人們認識和解決問題的基本能力之一。計算機基礎教學的核心任務是學生計算思維的培養，圍繞計算機基礎課程建設的基本思路，構建可持續發展的教與學創新模式。

關鍵詞 計算思維；計算機基礎；創新人才

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）05-0057-02

1 引言

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等涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動。它涵蓋了計算機科學廣度的一系列思維活動。近年來，大學計算機基礎作為學生進入大學后的第一門與計算機相關的課程，是培養學生綜合素質和創新能力的重要環節，使學生成為既熟悉本專業業務又掌握計算機應用的技術復合型人才。計算思維能力是大學計算機基礎課程能力培養的核心內容[1]，計算思維能力培養成為大學計算機課程改革的方向。

2 信息時代體現計算機基礎教育的重要性

當前社會各領域各層面的信息化進程不斷提升并加速深化，計算機科學理念與技術不僅是建構現代計算機信息技術人才的核心能力，計算機的應用水平也日益成為衡量當前高層次人才的基本素養標準[2]。

計算機基礎教育是專業教育的基礎 高校入學新生因中學信息技術課程的普及，計算機基礎知識的起點明顯提高，而社會對非計算機專業畢業生的信息素養、計算機操作能力有了更加明確的要求。因此，為學生的專業教育打基礎，并提供相關技術支撐作用的計算機基礎教育就顯得尤為重要。

計算機基礎教育是培養計算機人才的重要途徑 高校的計算機基礎教育旨在讓非計算機專業人才擁有科學的計算機理念和嫻熟的計算機操作能力，為非計算機專業人才培養打下堅實的基礎并提供就業平臺。其教學內容不僅包括普及計算機基礎知識、推廣基本技能，還要形成一種計算方法，讓學生在平時的學習和工作中訓練計算思維和養成相應的信息素養。

在與計算機領域有交叉的專業，計算機基礎教育的作用尤為突出 伴隨信息技術的飛速發展，與現代高科技生產領域相關的高等教育交叉學科、交叉專業不斷涌現，比如電子商務、機械設計、自動化、生物計算機等。計算科學一直是交叉學科整合、發展的助推劑，一些知識和技術已成為高校學生的培養內容，因為離開了計算機的輔助作用，學校各專業的知識體系就難以得到有效的建構和優化，甚至基本的學習任務都無法順利完成。

3 計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養

計算思維能力的培養展現計算機學科獨特的思維方式 以計算思維能力培養作為計算機基礎教學的核心任務，體現了計算機基礎教育應有的特征。計算思維建立在多個抽象的層次上解決問題，它的解決問題的方法影響著人們的思維方式和思維習慣，建立這種思維方式，有助于在自己的專業領域中站在計算思維的角度看待專業問題，用計算思維來分析、解決學習和實踐中遇到的問題。

計算思維可以培養學生的創新能力 學生掌握了科學的思想與方法，就能在今后的學習和生活中多層次、多視角、全方位地觀察和理解客觀世界的變化，運用已經掌握的知識和科學方法理解事物、發現問題、提出問題、解決問題。可以說，計算思維能力是每個大學生必備的科學素養之一，也是創新人才必備的重要條件之一。

4 圍繞計算思維，農業院校計算機基礎課程建設的基本思路

教學過程中注重培養學生的計算機文化素質 面對來自我國不同地區的學生，計算機課程的開展存在較大差異。設計培養信息素養和開展實踐教學的計算機文化基礎資源庫，資源庫在表現形式上有多媒體軟件資源、圖片、各種電子類書籍等[3]，內容包括計算機的發展歷程，讓學生從計算機硬件設備的性能、目前市場狀態及在計算機運行中的作用了解和認識計算機；從各種獎項的誕生與獲獎者的作品，使學生對計算機發展過程中的計算思維及創新理念有所認知。推薦學生閱讀《喬布斯傳》《大數據時代》等電子書籍，體會創新思想并感受當前的大數據時代氣息，使每天沉溺于網絡的大學生深刻理解計算機的發展及在發展過程中對科技、生活帶來的重大影響，使學生意識到計算機的娛樂功能是計算機發展的副產品，而計算機的真正作用是在科技、生活、工作中為人們進行各領域的大數據處理、廣泛的信息傳播等，從而改變人們的生活方式、工作方式、行為方式乃至思維方式等。

教學內容的改革與創新 為了注重學生計算思維的培養，在教學內容中增加面向各個專業的案例教學，培養學生的計算思維能力，把案例教學作為培養計算思維能力的有效載體。吉林農業科技學院現有四大專業，即食品工程類、機械工程類、動植科學類、經濟管理類。按照四大類收集積累各個專業的典型應用案例，在教學中結合學生所學專業給出本專業計算機應用實例，面向專業應用，開展專業案例教學[4]，見表1。

大數據背景下現代教育技術手段的運用 在當前大數據、云計算廣泛應用于生活各個方面這一時代背景下，學生的學習模式也由單一的課堂學習模式轉換為線上學習和線下學習的結合、自主學習和集體授課的結合。由于學生的基礎不同，教師將優秀的MOOC資源（如清華大學推出的“學堂在線”）推薦給學生，使學生能感受不同的學習方式和方法。學校也在積極構建基于MOOC平臺的計算機基礎課程實踐教學平臺，促進計算機基礎教學的良性發展。

另外，計算機文化基礎資源庫的實時更新也是課程建設的重要內容，將省內外優秀教師的教學視頻，各種驗證型、設計型、綜合型的實驗素材，教師的教學過程視頻等及時更新到資源庫，并將計算機領域的新知識、新技術、新動態以PPT、音頻、視頻等形式加入資源庫中。資源庫開發了基于移動互聯網的移動學習應用[5]，學生可以利用零碎時間隨時隨地學習，不僅培養了學生自主學習的習慣，也支撐了教師的教學。

實踐教學環節的設計 大學計算機基礎作為不同專業的公共基礎類課程，課程內容多且涉及的知識面較寬，尤其是對計算機技能的要求很強。在實踐環節注重加強實驗內容的設計，設計各種類型和不同層次的實驗來檢驗、理解和鞏固教學內容；加大實踐學時比例，理論和實踐教學按1：1的比例進行學時分配；教學方法以啟發為主，教師引導學生自主探索、合作完成實驗作業。

在高級程序設計語言的實踐環節引入在線編程系統，學生只要上網就可以通過瀏覽器編寫程序，并且可以修改代碼，彌補實踐教學學時的不足。在線編程系統記錄了代碼信息和代碼的編寫過程，教師通過這些信息可以了解學生學習和完成實驗的情況，有助于分析學生的學習特點和學習狀態，為制訂下一步個性化學習計劃提供有效信息。

5 結語

基于計算思維能力培養的計算機基礎課程教學，提高了學生對這門課程的關注度，師生之間有很好的互動，計算機基礎資源庫利用率很高，一些學生還會將他們優秀的資源推薦到資源庫中，實踐課的任務也能高質量地完成。教學實踐表明，學生很認同計算機基礎課的教學，在教師的引領下，初步形成基于計算思維的分析問題和解決問題的能力，因而取得很好的教學效果。

參考文獻

[1]史偉，王娟.以學生能力為導向的計算機基礎教學方法改革[J].中國成人教育，2014（3）：147-148.

[2]明喆，陳荊亮，朱愗云.面向計算機基礎教育的大數據驅動模式研究[J].計算機教育，2014（19）：1-3.

[3]孫淑霞.地方高校大學計算機基礎課程改革的探索與實踐[J].中國大學教學，2014（4）.

[4]李建欣，胡春明.計算科學推進大數據時代多學科交叉發展[J].計算機教育，2014（1）：27-32.

[5]韓秋楓，孔波，李祁.大學計算機課程引入基于計算思維的問題探究式教學的思考[J].計算機工程與科學，2014，36（S1）：186-190.

*課題來源：吉林省高等教育學會2015年度高教科研課題“以計算思維能力培養為核心的大學計算機文化基礎課程教學研究”（編號：JGJX2015D249）。

作者：王麗輝，吉林農業科技學院講師，研究方向為計算機教育、Java技術（130000）。