高校醫學生計算思維培養模式研究

寧小美

（齊齊哈爾醫學院醫學技術學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

“高等教育發展水平是一個國家發展水平和發展潛力的重要標志。世界各國都把辦好大學、培養人才作為實現國家發展、增強綜合國力的戰略舉措。我國是人口大國，要從人口大國邁向人才強國，實現中華民族偉大復興，教育的地位和作用不可忽視。”這是習近平總書記對高校教育工作提出的明確要求，高等教育也是提高人才培養質量的根本途徑。美國總統信息技術咨詢委員會PITAC（President’s Information Technology Advisory Committee）在報告《計算機科學》中說明：21世紀科學上最重要的、經濟上最有前途的前沿研究都可能通過熟練地掌握先進的計算技術和運用計算科學而得到解決，計算科學具有促進其他學科發展的重要作用。計算思維致力于使所有人能像計算機科學家一樣進行思考，使計算思維像讀、寫、算一樣，成為每個人的一種基本能力。計算科學的普適思維是學生創造性思維的重要組成部分。

1 計算思維的發展

2006年，美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真定義了計算思維（Computational Thinking）[1]：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之廣度的一系列思維活動。

計算思維已經成為除理論思維和實驗思維以外的第三大思維，在當今的大數據時代，理論推導和實驗手段產生的海量數據，不可避免地需要利用計算手段來實現協同創新。在我國高校計算思維培養中，進行了諸多有益的探索，但仍存在一些問題。因此，對我國高校的計算思維教學模式進行創新，培養學生運用所學知識解決問題、提高創新能力有重要意義。

我國計算機基礎教育開展多年來，普及了計算機科學的基礎知識，“狹義工具論”[2]的計算機基礎教學將計算機變為學生的工具進行使用，使學生對計算科學的認識淡化，不利于其對計算機技術中核心思想和方法的掌握。為了改變這種現象，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會2009年10月發布的《高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求》提出關于深化高等學校計算機基礎教學改革的幾點意見，進一步明確了計算機基礎教學在高等教育中的基礎性地位。要求在大學計算機基礎課程教學中不斷探索以培養目標為導向的分類分層次教學模式，加強以知識體系和實驗體系為基礎的課程建設，加強以應用能力培養為核心的實踐教學。計算思維培養模式的提出，引發了廣大科研人員和教育工作者的關注，如何培養學生的計算思維成為一個擺在地方本科院校面前的一項重要任務。

2 高校計算思維培養模式探索

2010年11月6 日，“計算思維與大學計算機基礎教育”座談會在濟南召開。會議期間，來自47所高校的70多位代表參加了討論。在國內各大高校計算思維教育廣泛地開展起來，哈爾濱工業大學、南京航空航天大學、西南科技大學、燕山大學、西南石油大學等高校基于《大學計算機——計算思維導論》課程的計算思維教學模式進行了全面改革。全國三十多所大學基于該課程該模式進行了部分專業過渡性內容改革。

3 超星爾雅平臺在計算思維培養中的應用

3.1 課程的創建

2017年9 月，大學計算機課程中使用超星爾雅平臺進行翻轉課堂教學，以培養學生計算思維。理工類平臺中包含127個知識點，微課視頻總長度1320.7分鐘，PPT 18個，習題540個；醫學類平臺中包含87個知識點，微課視頻總長度874.9分鐘，PPT 7個，習題77個。

3.2 教學過程

課前根據教學內容，教師將與教學內容相關的課件、MOOC教學視頻及習題上傳到超星爾雅平臺，對教學內容中的重點和難點給予說明。學生根據布置的學習任務，以學習小組為單位準備課堂內容，學習組成員自主分工，在自主學習的基礎上，組內溝通、合作，共同完成對教學內容的學習和講授。

課堂教學中，教師的主要任務是引導和掌控課堂教學的進度及內容的準確性，及時發現存在的問題并講解。學生的學習過程是發散的，會提出各種各樣的問題，這就對教師提出了更高的要求。對學生而言，課堂是學生展現自己的舞臺，學生可以是一個人上來，也可以是多人同時上來，每個人都有具體的分工，有主講的，有操作演示的，有寫板書的……課堂氣氛活躍，學生興趣增加，積極參與，睡覺、玩手機的現象明顯減少。每組講解完后其他小組可以進行討論和補充，教師最后進行點評和總結。

課程結束后，教師可以選擇一些難度適當和一些難度稍大一點的作業題，讓學生課后獨自完成，對預習過程中存在的問題和做作業中遇到的問題，怎么解決的，可以在超星爾雅平臺發起討論，學生交流學習經驗，通過該平臺教師能了解每個學生的學習情況，如圖1所示。

圖1 超星爾雅平臺中學生學習情況統計

3.3 期末考核

考核形式：實驗報告（10%）+MOOC網絡測試（10%）+平時考核（30%）+期末上機考試（50%）。平時考核主要是通過以下幾方面進行：課堂提問——對布置的任務進行提問，答對加分，答錯扣分；課堂表現——主講的學生加分較多，其他準備的學生根據分工不同加的分數也不同；線上表現——超星爾雅平臺中經常發言，積極討論問題，對別人提出的問題及時解答，對這樣的學生進行加分獎勵。線上表現能夠促進學生積極思考，用計算思維解決學習中遇到的問題。

在大學計算機課程教學中融入計算思維培養，有利于學生創新能力培養，對于培養計算機分析和解決本專業問題能力具有重要意義。本課題從課前自學、課堂教學和課后實踐3個方面圍繞培養學生計算思維進行研究，旨在提高教學質量。經過兩輪的教學實踐證明，基于超星爾雅平臺的翻轉教學對于大學計算機課程中培養學生的計算思維效果顯著，學生能運用計算思維解決本專業問題。