大學計算機基礎課程中的計算思維培養

賈瑞鳳　馬曾　侯春龍

摘要 大學計算機基礎課程是本科學生必修的科學文化基礎課程。旨在培養學生計算思維與計算機基本技能，為后續課程學習和終身發展奠定基礎。實現這一目標要準確定位課程理念、合理設置課程內容、精心選擇教學方法手段。

關鍵詞 大學計算機基礎課程 計算思維 教學方法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.02.037

大學計算機基礎課程是本科學生必修的科學文化基礎課程。旨在培養學生計算思維與計算機基本技能，為后續課程學習和終身發展奠定基礎。如何培養學生的計算思維與能力，需要從課程教學理念、課程內容組織、課程教學方法等方面精心設計。

1以計算思維為導向的課程教學理念

大學計算機基礎課程僅僅是專業課程學習的知識基礎與應用工具，更是一種注重學生能力培養及未來發展的通識教育。建立以學生為本的理念，有利于學生終身學習素質的養成。學生是有血有肉的人，教育的目的就是激發和引導他們的自我發展之路。計算機基礎課程對學生能力培養主要體現在計算思維。

計算思維簡單地講是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為，它包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質是抽象和自動化，反映了計算的根本問題，即什么能被有效地自動進行。也即當遇到問題時，自然地想到如何通過計算機自動地、又好又快地解決問題完成任務。

通過上述分析，大學計算機基礎課程的基本理念可以概括為：立足于培養學生未來發展和職業需要，計算思維為導向，以掌握計算機基本知識為基礎，以培養學生應用計算機技術和計算思維解決實際問題的能力為目標，按照學生主體、教師主導的教學思想，鼓勵學生自主探索，大膽實踐，養成獨立學習的習慣，通過形成性考核與終結性考核相結合的方式，促進學生掌握知識發展能力，為未來適應工作崗位、實現自我價值奠定良好的基礎。

2將計算思維落到實處的課程內容組織安排

2.1課程內容定位

課程擯棄了以計算機基礎知識和Oiffce軟件為主的內容安排，突出算法與邏輯。內容主要涵蓋：計算與社會，從歷史和現實的角度了解計算技術的影響和作用；算法與邏輯，以Py-thon語言為基礎，了解計算機解決問題的方法和思維模式；信息編碼與數據表示，計算機問題求解的基礎，也是最基本的計算對象構造；計算機系統組成與結構，完成計算的軟硬件基礎，進而了解計算機的工作原理；操作系統，完成計算的良好平臺和環境；計算機網絡、數據庫、多媒體技術與辦公信息處理，這些都是計算機應用的具體體現。

2.2課程內容的組織安排

新大綱要求教學內容不僅圍繞計算機基礎知識展開，更要把計算機學科培養的本質——計算思維與能力落到實處。內容組織突出算法以及計算機基礎知識與Python語言的融合，促使學生在學習過程中養成使用Python語言解決問題的思路和方法。但是大綱規定的課程知識面廣、知識點多、交叉性強，而課程的學時又是有限的，在有限的課時內完成這些內容的學習需要精心組織與安排。

首先，確定主線。以使用Python語言解決問題為主線，把龐雜的知識點有序貫穿起來是理清計算機基礎課程涉及知識面廣、知識點交叉的有效手段。例如，要想使用Python語言，必須首先了解計算機的算法與程序思維；使用Python語言開發模擬器，需要學生掌握計算機系統的組成與結構以及計算機基本結構的工作原理；使用Python實現數制轉換，需要學習數制及其轉換方法等等。通過一個個Python語言應用實例一方面把基礎知識串到這根主線上，另一方面也培養學生使用計算機解決問題的習慣與能力。

其次，合理確定自主學習內容，促進學生學會學習。課程內容包含面廣，知識點雜，完全在課堂內完成這些知識的學習是不可能的，要留出很多知識點由學生自學完成。因此，合理確定自主學習內容。確定課堂講授和自主學習的相應內容可以根據知識特點及分類進行。陳述性知識也就是通過識記就可以習得、直接加以回憶和陳述的知識，比如計算機文化內涵和計算機發展歷程等知識，可以布置學生自主學習，相對簡單的操作如Office軟件的使用留給學生自學；程序性知識也即解決問題的知識，需要教員引導學生深入學習。這樣安排突出重點，也符合了培養學生獨立自主學習與探索要求。

第三，突出應用，選擇相關案例。強調突出應用特色，主要體現在每一個知識模塊（內容章節）均安排有案例講解，用已學計算機知識分析具體案例，加深對理論知識理解。如，通過python編程，模擬實現圖靈機；用python程序構建馮諾依曼體系結構，深入了解計算機工作過程；利用python查看文件管理系統，了解操作系統的文件管理；通過python網絡編程，了解電子郵件的發送過程；利用python數據庫編程，了解數據庫使用……讓學生體會應用計算機解決問題的優勢，培養計算思維，進而在學習過程以及以后的工作過程中養成運用計算機解決問題的習慣，形成應用計算機解決專業問題的能力。

3將計算思維轉化為能力的教學方法

新大綱對學生提出了更高的要求，與舊大綱相比，這種要求不僅體現在知識難度的增加，更體現在培養重點的不同：舊大綱注重知識傳授，新大綱更注重能力培養。這種轉變需要探索更適合的教學方式來達成培養目標。

3.1開課前摸底導學

在課程開始之前，安排課前測試，對學生進行深入摸底，重點考核學生對計算機基礎知識和辦公軟件的掌握情況，以便掌握學生對計算機的了解程度和具體操作基礎，更清楚地發現學生的短板，從而進行有針對性的導學。導學可以以講座的形式安排，主題可以包含課程介紹，讓學生知道學什么，怎么學；熟悉軟件學習平臺；使用Office軟件解決問題完成任務示范等。根據摸底情況，如果學生對Office軟件掌握很熟練的，可以先行根據導學情況自學簡單的Python語言；Office軟件不熟練的要繼續學習直到掌握。最后可以再安排一次摸底情況，看看學習效果，為開課以后的教學奠定良好的基礎。

3.2自主學習與互幫互學的開放學習

新大綱中規定的知識較多，而且有些是只需要學生了解的一些內容，可以安排學生自學，如計算機系統組成與結構中的總線作用、輸入輸出系統組成、基于實踐的使用Office軟件等。自學有利于促進學生自主學習能力和解決問題能力的發展，有利于體會使用計算機解決問題的優勢。要想高質量地完成自學任務，必須給學生安排固定的自學時間。自學課時多少根據大綱內容和學生前測情況安排。同時營造開放的學習環境，使學生能夠隨時查閱、學習相關知識內容。新大綱提供了網絡課程、慕課、微課等信息化學習資源，方便學生及時獲得知識。在學習過程中，學生可以和自己的同學組成小組互幫互學，也可以在網上的開放學習環境中組成學習團隊共同探討。為了使自學不流于形式，了解學生掌握情況，自學部分的內容一并納入考試范圍。

33關注思維培養的問題導學課堂教學模式

問題導學教學法就是把知識點以問題的形式呈現給學生，教員圍繞問題來組織教學，學生以問題為導向，通過自主探索、分析、解決問題的活動過程來構建知識意義、培養技能和拓展新知，進而培養發現和解決問題的思維能力。問題導學教學模式是建立在建構主義理論基礎上，以具體問題作為教學的出發點，在教員實時引導下，通過問題解決來激發學習興趣和維持學習動機。教員是問題的設計者、情境的創設者、問題探究的組織者、問題解決的指導者；學生是問題探究分析和解決的積極主體。在具體的教學情境中，教員掌握整個教學活動流程，學生擁有學習的自主權。問題導學教學模式是問題、學生、教員三要素之間的教學互動，具體教學過程中，以“問題”為主線，學生為主體，教員為主導。在教學過程中注意課前準備、提出問題、分析問題、解決問題等四個環節。

4形成性考核與終結性考核并重

新大綱規定考核分兩部分：形成性考核和終結性考核。與舊大綱相比更注重能力考核，重視形成性評價，即對學生平時學習成果的認可。形成性考核可采用作業、單元測試、自學檢測、電子作品等形式。上機考試成績不計入總成績，但將影響總成績，上機考試成績通過者，理論考試成績作為課程最終考試成績，上機不通過者，將理論考試成績的59%作為課程最終考試成績。