數(shù)字化環(huán)境下基于學(xué)科的大學(xué)生計算思維創(chuàng)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(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，圍繞計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)的基本思路，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的教與學(xué)創(chuàng)新模式。

關(guān)鍵詞 計算思維；計算機基礎(chǔ)；創(chuàng)新人才

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)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(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)廣度的一系列思維活動。它涵蓋了計算機科學(xué)廣度的一系列思維活動。近年來，大學(xué)計算機基礎(chǔ)作為學(xué)生進入大學(xué)后的第一門與計算機相關(guān)的課程，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，使學(xué)生成為既熟悉本專業(yè)業(yè)務(wù)又掌握計算機應(yīng)用的技術(shù)復(fù)合型人才。計算思維能力是大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程能力培養(yǎng)的核心內(nèi)容[1]，計算思維能力培養(yǎng)成為大學(xué)計算機課程改革的方向。

2 信息時代體現(xiàn)計算機基礎(chǔ)教育的重要性

當(dāng)前社會各領(lǐng)域各層面的信息化進程不斷提升并加速深化，計算機科學(xué)理念與技術(shù)不僅是建構(gòu)現(xiàn)代計算機信息技術(shù)人才的核心能力，計算機的應(yīng)用水平也日益成為衡量當(dāng)前高層次人才的基本素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

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

計算機基礎(chǔ)教育是培養(yǎng)計算機人才的重要途徑 高校的計算機基礎(chǔ)教育旨在讓非計算機專業(yè)人才擁有科學(xué)的計算機理念和嫻熟的計算機操作能力，為非計算機專業(yè)人才培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)并提供就業(yè)平臺。其教學(xué)內(nèi)容不僅包括普及計算機基礎(chǔ)知識、推廣基本技能，還要形成一種計算方法，讓學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)和工作中訓(xùn)練計算思維和養(yǎng)成相應(yīng)的信息素養(yǎng)。

在與計算機領(lǐng)域有交叉的專業(yè)，計算機基礎(chǔ)教育的作用尤為突出 伴隨信息技術(shù)的飛速發(fā)展，與現(xiàn)代高科技生產(chǎn)領(lǐng)域相關(guān)的高等教育交叉學(xué)科、交叉專業(yè)不斷涌現(xiàn)，比如電子商務(wù)、機械設(shè)計、自動化、生物計算機等。計算科學(xué)一直是交叉學(xué)科整合、發(fā)展的助推劑，一些知識和技術(shù)已成為高校學(xué)生的培養(yǎng)內(nèi)容，因為離開了計算機的輔助作用，學(xué)校各專業(yè)的知識體系就難以得到有效的建構(gòu)和優(yōu)化，甚至基本的學(xué)習(xí)任務(wù)都無法順利完成。

3 計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培養(yǎng)

計算思維能力的培養(yǎng)展現(xiàn)計算機學(xué)科獨特的思維方式 以計算思維能力培養(yǎng)作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，體現(xiàn)了計算機基礎(chǔ)教育應(yīng)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(xí)慣，建立這種思維方式，有助于在自己的專業(yè)領(lǐng)域中站在計算思維的角度看待專業(yè)問題，用計算思維來分析、解決學(xué)習(xí)和實踐中遇到的問題。

計算思維可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力 學(xué)生掌握了科學(xué)的思想與方法，就能在今后的學(xué)習(xí)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(jīng)掌握的知識和科學(xué)方法理解事物、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。可以說，計算思維能力是每個大學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)之一，也是創(chuàng)新人才必備的重要條件之一。

4 圍繞計算思維，農(nóng)業(yè)院校計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)的基本思路

教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的計算機文化素質(zhì) 面對來自我國不同地區(qū)的學(xué)生，計算機課程的開展存在較大差異。設(shè)計培養(yǎng)信息素養(yǎng)和開展實踐教學(xué)的計算機文化基礎(chǔ)資源庫，資源庫在表現(xiàn)形式上有多媒體軟件資源、圖片、各種電子類書籍等[3]，內(nèi)容包括計算機的發(fā)展歷程，讓學(xué)生從計算機硬件設(shè)備的性能、目前市場狀態(tài)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?wù)叩淖髌罚箤W(xué)生對計算機發(fā)展過程中的計算思維及創(chuàng)新理念有所認知。推薦學(xué)生閱讀《喬布斯傳》《大數(shù)據(jù)時代》等電子書籍，體會創(chuàng)新思想并感受當(dāng)前的大數(shù)據(jù)時代氣息，使每天沉溺于網(wǎng)絡(luò)的大學(xué)生深刻理解計算機的發(fā)展及在發(fā)展過程中對科技、生活帶來的重大影響，使學(xué)生意識到計算機的娛樂功能是計算機發(fā)展的副產(chǎn)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(lǐng)域的大數(shù)據(jù)處理、廣泛的信息傳播等，從而改變?nèi)藗兊纳罘绞健⒐ぷ鞣绞健⑿袨榉绞侥酥了季S方式等。

教學(xué)內(nèi)容的改革與創(chuàng)新 為了注重學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，在教學(xué)內(nèi)容中增加面向各個專業(yè)的案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，把案例教學(xué)作為培養(yǎng)計算思維能力的有效載體。吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院現(xiàn)有四大專業(yè)，即食品工程類、機械工程類、動植科學(xué)類、經(jīng)濟管理類。按照四大類收集積累各個專業(yè)的典型應(yīng)用案例，在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)給出本專業(yè)計算機應(yīng)用實例，面向?qū)I(yè)應(yīng)用，開展專業(yè)案例教學(xué)[4]，見表1。

大數(shù)據(jù)背景下現(xiàn)代教育技術(shù)手段的運用 在當(dāng)前大數(shù)據(jù)、云計算廣泛應(yīng)用于生活各個方面這一時代背景下，學(xué)生的學(xué)習(xí)模式也由單一的課堂學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)換為線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)的結(jié)合、自主學(xué)習(xí)和集體授課的結(jié)合。由于學(xué)生的基礎(chǔ)不同，教師將優(yōu)秀的MOOC資源（如清華大學(xué)推出的“學(xué)堂在線”）推薦給學(xué)生，使學(xué)生能感受不同的學(xué)習(xí)方式和方法。學(xué)校也在積極構(gòu)建基于MOOC平臺的計算機基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)平臺，促進計算機基礎(chǔ)教學(xué)的良性發(fā)展。

另外，計算機文化基礎(chǔ)資源庫的實時更新也是課程建設(shè)的重要內(nèi)容，將省內(nèi)外優(yōu)秀教師的教學(xué)視頻，各種驗證型、設(shè)計型、綜合型的實驗素材，教師的教學(xué)過程視頻等及時更新到資源庫，并將計算機領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新動態(tài)以PPT、音頻、視頻等形式加入資源庫中。資源庫開發(fā)了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學(xué)習(xí)應(yīng)用[5]，學(xué)生可以利用零碎時間隨時隨地學(xué)習(xí)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，也支撐了教師的教學(xué)。

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計 大學(xué)計算機基礎(chǔ)作為不同專業(yè)的公共基礎(chǔ)類課程，課程內(nèi)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(huán)節(jié)注重加強實驗內(nèi)容的設(shè)計，設(shè)計各種類型和不同層次的實驗來檢驗、理解和鞏固教學(xué)內(nèi)容；加大實踐學(xué)時比例，理論和實踐教學(xué)按1：1的比例進行學(xué)時分配；教學(xué)方法以啟發(fā)為主，教師引導(dǎo)學(xué)生自主探索、合作完成實驗作業(yè)。

在高級程序設(shè)計語言的實踐環(huán)節(jié)引入在線編程系統(tǒng)，學(xué)生只要上網(wǎng)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(xué)學(xué)時的不足。在線編程系統(tǒng)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(xué)生學(xué)習(xí)和完成實驗的情況，有助于分析學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和學(xué)習(xí)狀態(tài)，為制訂下一步個性化學(xué)習(xí)計劃提供有效信息。

5 結(jié)語

基于計算思維能力培養(yǎng)的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)，提高了學(xué)生對這門課程的關(guān)注度，師生之間有很好的互動，計算機基礎(chǔ)資源庫利用率很高，一些學(xué)生還會將他們優(yōu)秀的資源推薦到資源庫中，實踐課的任務(wù)也能高質(zhì)量地完成。教學(xué)實踐表明，學(xué)生很認同計算機基礎(chǔ)課的教學(xué)，在教師的引領(lǐng)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(xué)效果。

參考文獻

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

作者：王麗輝，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院講師，研究方向為計算機教育、Java技術(shù)（130000）。