基于計算思維能力培養的計算機基礎教學實踐淺議

劉亞雙

【摘 要】計算思維的能力培養和拓展在計算機基礎教學中發揮著舉足輕重的作用，而且逐漸成為當今計算機基礎教學重點和熱點課題。本文就大學計算機基礎課程在教學改革過程中，計算思維能力培養在教學實踐和教學管理過程中各環節的實際做法加以闡述，以期引導大學生計算機基礎教學課程實踐改革走入深化，提高教學效率和效果，提升大學生的各方面綜合素質，激發大學生的學習潛能。

【關鍵詞】計算機思維；計算機基礎教學；教學實踐

中圖分類號： G642；TP3-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0189-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.085

【Abstract】the cultivation and expansion of the ability of computational thinking plays an important role in basic computer teaching， and has gradually become the focus and hot topic of basic computer teaching. In this paper， the fundamentals of computer course in the process of teaching reform， computational thinking ability training in the teaching practice and teaching management of each link in the process of actual practice are discussed， in order to guide students to practice reform deepening into the basic computer teaching course， improve teaching efficiency and effect， all aspects of the comprehensive qualities of college students， stimulate students learning potential.

【Key words】Computer thinking；Basic computer teaching；Teaching practice

1 國內外相關研究現狀分析

當前，計算思維的一系列方法在教學和培訓中的應用研究正在各國逐步展開探索，成為國內外研究的熱點。計算思維的理念在美國教育界得到了廣泛支持， Wing教授明確提出“計算思維能力將成為21世紀中葉每個人的基本能力”， 斯坦福大學在“下個十年計算機課程開設情況”方案中提出了新的核心課程體系，卡耐基·梅隆大學的計算機科學學院也正在計劃對其入門課程系列進行大的修訂。

2010年《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》的核心要點也強調“需要把培養學生的‘計算思維能力作為計算機基礎教學的核心任務”[1]。教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會于2015年最新編發了《大學計算機基礎課程教學基本要求》一書指出：計算思維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行為的一系列思維活動。以計算思維能力培養為核心的大學計算機基礎教學，能夠使各專業的學生廣泛接受計算思維方法的訓練，對普遍提升大學生的創新思維能力、具備復合交叉知識結構，進而提升我國未來在科技與教育領域的核心競爭了具有重要的意義[2]。

目前，我國很多大學都在積極進行大學計算機基礎的教學改革，重點研討如何將計算機課程與學科相結合，講授計算思維方法。目前，國內少數院校如哈爾濱工業大學、北京理工大學和我省的華北理工大學基本完成了計算機基礎課程改革框架，但仍在進一步調整完善的過程中，其他院校正處在改革計劃和探索之中。

我校是一所地方本科院校，地方性高校有著獨特的教學特色，我們經過了一系列的調研和改革實踐，改革內容和形式如下，希望可以給同類地方型本課院校提供改革經驗。

2 基于計算思維能力培養的計算機基礎教學改革對促進教學工作、提高教學質量的作用和意義

2.1 提高學科地位

當前大學非計算機專業第一門計算機課程已發展到新的階段，應該將其開設成類似于大學數學、大學英語課程的高等教育中不可缺少的獨立課程，應有一樣地位的通識類思維教育課程，改變《大學計算機》課程面臨被砍的尷尬[3]。

2.2 更新教學內容

《大學計算機》課程要實現思維性教學改革，不僅要講知識，更要講貫通這些知識的思維，在這樣的背景下，究竟給學生講什么、怎么講，成為一個尖銳的問題，改變講授計算機及其軟件（如Office等）如何使用的教學內容。

2.3 轉變教學方法

“MOOC+SPOC+翻轉課堂”是一種越來越被各大高校推崇的、新的教學模式，教育部高教司，以及各個教指委、協會、研究會都在利用各種渠道力推。這種教學模式也切實有它獨特的優勢。在MOOC在線平臺上，短短幾年（2014年至現在）時間已經積累了大量的、優秀的教學資源。充分利用優秀的資源對學生課外知識進行擴展[4]。

3 實施改革進行準備和調研

3.1 文獻分析法

基于計算思維的大學計算機的教學改革已經引起全國高校的關注，搜集、整理、分析相關文獻，了解國內外對該問題的研究視角及其研究程度，全面把握最前沿的文獻資料，是本課題最基礎的工作。

3.2 實地調查法

本課題將立足實地調查，只有通過實地調研，才能了解《大學計算機》課程在教學過程和教學方法存在什么問題，有何改革需求等。根據研究需要，課題組講深入課堂、深入學生進行考察和了解學生的需要，掌握一手資料。

3.3 問卷調查法

在實地調查的同時，課題組還進行大量的問卷調查，重點了解學生的需求、對課堂改革的態度、改革內容等情況。

3.4 比較分析法

對改革前后效果進行對比，學生對知識的內容掌握程度，改革前后的效果進行對比分析，在下一輪的教學改革作調整。

3.5 案例分析法

對改革效果的差異進行案例分析，了解產生的原因，為教學制度、考核形式、資源建設提供經驗和教訓。

4 基于計算思維能力培養的計算機基礎教學改革實踐

4.1 構建不同教學內容的組合模塊，搭配符合教學對象的教學內容“套餐”，因材施教

大學計算機的基礎就是要培養大學生的計算思維，用計算思維解決實際問題的能力。課程內容各部分相對獨立、關聯少，我們可以對計算機基礎教學內容進行科學的模塊化分解工作。針對不同學科專業特點，共同研討，對知識點進行梳理，承認學生的差異性，根據學生現有的知識、能力水平和培養方向，再根據文理專業學生的實際情況進行教學內容的模塊重構，加強不同類型學生人才培養目標對計算機基礎教學的要求，搭配符合教學對象的教學內容“套餐”，教學“套餐”既要符合學生文、理不同專業特點，又要體現計算機基礎教學中計算思維的培養要求。改變原有統一的教學方式，將專業特色相近的學生結合在一起，有針對性的開展計算機基礎教學工作，提高教學效率。

4.2 建設不同形式教學資源庫

通過本項目建設開放的、內容不斷豐富和更新的微視頻、資料閱讀、上機實驗案例等，使更多的學生學會利用資源庫獲取信息，進行自主學習，或使更多的教師能夠應用教育教學資源開展研究型、探究型的翻轉課堂交互式教學。

4.3 搭建網絡資源共享平臺

提供充足的學習資源的同時為學生創設良好的學習平臺，對于培養學習者的創新精神和協作精神、自主學習能力及計算思維素養具有重要的意義。搭建便捷的資源平臺，整合優化已制作好的教學資源，一方面可以使資源的管理、處理、保存更加規范化，另一方面在一定程度上可以更好的探索適合基于計算思維為教學目標的大學計算機課程改革模式與規律。

4.4 形成《大學計算機》教學參考資料

已開發的前述完整的教學體系和教學資源庫，為大學計算機教學參考資料的編寫提供了可靠的內容支撐，通過梳理知識點，編寫符合應用型人才培養為目標的《大學計算機》教學參考材料。

5 實施過程

5.1 文獻分析階段

通過圖書館、期刊網、互聯網、內部參考等資料大量收集國內外與本課題相關的文獻，進行整理和細分，梳理出國內外有關基于計算思維的大學計算機教學改革研究，為專題調研和撰寫打下一定的文獻基礎。

5.2 專題調研階段

項目組將根據大綱及研究規劃進行專題調研，專題調研分為三類：一是對于通識類課程《大學計算機》課程要改革的內容進行調研。二是對教學方法的改革調研，改變傳統的以office講授課下練下的講課形式，制定出課堂+課下兩種形式，以及應用MOOC上優秀的教學資源進行教學，并探索混合教學的學習方法。三是對課程考核的調研。

5.3 教學改革實施階段

對2018級入學新生實施一學期的整套改革方案，同時，進行共建共享大學計算機MOOC課程，按照文、理不同專業的特點對大學計算機基礎課程進行分層、分類重組教學模塊，采用新的教學方法，邊實施邊改進。

5.4 教學資源庫建設階段

根據課程內容體系，建設制作符合我院學科特色的教學資源如教材、資料閱讀、上機實驗案例等數字化教學資源，并為MOOC課程建設及翻轉課堂的自主學習模式提供參考。

5.5 成果撰寫階段

根據文獻及資料的分析，整理調研報告，并根據國內外的文獻，調研情況、實地考查、整改成效等撰寫論文，編寫一套新型態數字化教材。

6 實施效果

（1）構建不同教學內容的組合模塊，搭配符合教學對象的教學內容“套餐”，對不同層次和專業的學生進行不同內容的組合和考核要求，因材施教。

（2）建設不同形式教學資源庫。

（3）探索MOOC+SPOC的混合教學新模式。開展研究型、探究型的翻轉課堂交互式教學，實現真正意義上的資源共享。

（4）形成《大學計算機》教學參考資料。開發基于計算思維的大學計算機拓展提升教學資源的建設如視頻、資料閱讀、上機實驗案例等，為以后的推廣應用提供資源。

（5）通過教學改革，培養學生的計算思維能力。

為了避免課題研究與課堂教學相脫節的現象，我們在活動開始時就制定了行動研究的策略，即采取理論與實踐相結合，邊研究、邊實驗、邊推廣的滾動式方法開展課題的研究。

通過教學實踐，推動基于計算思維能力培養為目標的《大學計算機》課程體系改革，進一步對MOOC+SPOC的混合式教學模式進行探討。構建培養計算思維能力的教學體系，探討不同模式的課程教學方案，通過多輪教學實踐，切實推廣計算思維課程改革研究成果，為持續提高教育教學質量起到很好的促進作用。

【參考文獻】

[1]何欽銘，陸漢權，馮博琴.計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養——《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》解讀[J].中國大學教學，2010（9）：5-9.

[2]陳國良，董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學，2011，33.

[3]郭福亮，崔良中，李永杰，周鋼.基于計算思維能力培養的計算機基礎教學改革探索[J].計算機工程與科學，2014-12-15.

[4]范銀平.計算機基礎教學中學生計算思維的培養與提高[J].統計與管理，2015（5）：188.