以計算思維為導向的大學計算機基礎(chǔ)課程教學改革與實踐

金傳洋

摘要：計算思維培養(yǎng)是當前計算機基礎(chǔ)課程改革核心任務(wù)。本文從大學計算機基礎(chǔ)課程定位和需求出發(fā)，深入分析大學計算機基礎(chǔ)教學特點和教學現(xiàn)狀，結(jié)合一線教學實踐，提出一些相應(yīng)的改進措施，積極探索高效的教學思路、教學方法和教學手段。

關(guān)鍵詞：計算思維;教學改革;問題驅(qū)動式;任務(wù)驅(qū)動式

中圖分類號TP399 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）33-0150-02

1概述

美國卡內(nèi)基。梅隆大學周以真教授在2006年指出“計算思維是用計算機科學概念去解決問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，包括一系列廣泛的計算機科學的思維方法”。計算思維本質(zhì)上就是如何利用計算機工具去解決實際問題。

實驗思維、理論思維和計算思維是人類三大科學思維形式，雖然計算思維最近幾十年才被關(guān)注，但隨著計算機新技術(shù)的飛速發(fā)展，以計算機技術(shù)和計算機科學為基礎(chǔ)的計算思維已經(jīng)成為基礎(chǔ)性思維方式，也是21世紀每個人都應(yīng)具備的能力和素質(zhì)。大學計算機基礎(chǔ)教學是大學教育重要環(huán)節(jié)，也是完善知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)以構(gòu)造和設(shè)計為主要特征的計算思維解決各專業(yè)問題的基礎(chǔ)性教育，對于著力打造創(chuàng)新型應(yīng)用本科人才起到關(guān)鍵作用。

目前，我軍《大學計算機基礎(chǔ)》是面向生長軍（警）官本科教育各專業(yè)學員開設(shè)的一門科學文化基礎(chǔ)課程，是軍隊院校課程教學大綱規(guī)定的必修基礎(chǔ)課程之一，新的教學大綱遵循“以計算思維為牽引、突出軍事應(yīng)用特色、面向不同專業(yè)要求分類指導”的理念，以培養(yǎng)信息素養(yǎng)和計算思維為目標。

2問題與目標

隨著信息社會的快速進步，大學生計算機操作技能不斷提高但缺乏理論知識體系的支撐，那么，如何對大學計算機基礎(chǔ)教學準確定位，適應(yīng)時代發(fā)展需要，服務(wù)于整個學院人才培養(yǎng)計劃，是當前計算機基礎(chǔ)教學面臨的重大挑戰(zhàn)，現(xiàn)存在以下突出問題：

（1）教學內(nèi)容體系需強化計算思維

目前教材內(nèi)容按照全軍大綱知識結(jié)構(gòu)組織，沒有將理解計算思維、強化計算思維、提升信息素質(zhì)作為主線，造成知識點單元之間孤立、碎片，一方面造成學員理解困難;另一方面造成教員施教內(nèi)容深淺不一致，也不利于計算思維和信息素養(yǎng)意識培養(yǎng)。

（2）教學內(nèi)容深度與現(xiàn)行教學方法的矛盾

大學計算機基礎(chǔ)課程涵蓋面廣、理論性強，課程性質(zhì)從原先的技能性轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性。借助Python語言這個編程工具，同時涉及算法設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等知識，學生感覺生疏理解困難，這些特點導致教學過程不自覺地步人難教難學的怪圈子。2018年教學組試行基于MOOC的教學改革效果不明顯，主要原因是教學資源和教學條件不足，只是簡單將MOOC資源推送給學生，缺乏完整的監(jiān)督和考評機制。

（3）教師挖掘計算思維點不夠

如何在有限的教學時間內(nèi)完成內(nèi)容寬廣的大學計算機基礎(chǔ)教學目標，以及在學員尚未掌握大量計算機學科相關(guān)知識的前提下，培養(yǎng)計算思維是近兩年來困擾教員的核心問題。在課堂教學中計算思維的講解過于生硬，與理論知識體系的融人不夠，對各理論知識模塊、知識點所體現(xiàn)的計算思維點挖掘不夠，同時計算思維在軍事案例中的應(yīng)用和對其他專業(yè)學科學習的支撐體現(xiàn)不夠，對于計算思維的培養(yǎng)勢必停留在理論層次，難以達到思維層次。

（4）欠缺分類分層教學

由于我國各地區(qū)經(jīng)濟、教育水平存在較大的差異和不平衡現(xiàn)象，來自不同地區(qū)的新學員計算機水平差異較大、參差不齊。按照傳統(tǒng)自然教學班統(tǒng)一進度開展教學，會導致兩種情況：基礎(chǔ)薄弱學員學習遇到很多困難，而基礎(chǔ)較好的同學卻“吃不飽”。欠缺分層分類教學，無法體現(xiàn)因材施教、個性化學習，將很難保證計算思維和意識的培養(yǎng)。

3教學措施與實踐

從2011年開始，美歐國家將計算思維納入信息技術(shù)類課程中。在國內(nèi)，教指委組織C9高校聯(lián)盟對計算思維的概念、定位、目標與培養(yǎng)等方面展開探討，提出要把培養(yǎng)計算思維能力作為大學計算機基礎(chǔ)教學改革的重要內(nèi)容和長期任務(wù)。

（1）以計算思維為導向組織教學活動。重新梳理教學內(nèi)容，改變原先的零散章節(jié)，強調(diào)以計算思維能力為導向組織教學內(nèi)容，采用“理論基礎(chǔ)+擴展提升+設(shè)計應(yīng)用”的層級模式，以計算機理論知識為基礎(chǔ)，以能力擴展為提升手段，以設(shè)計應(yīng)用為關(guān)鍵。基礎(chǔ)理論以理解計算思維為目的，從認識問題、存儲問題、解決問題這條主線牽引教學過程，使學員逐步理解計算思維本質(zhì)內(nèi)涵，學會利用計算機工具來構(gòu)建計算環(huán)境，實現(xiàn)計算思維的過程。設(shè)計應(yīng)用強調(diào)能力，以計算思維應(yīng)用能力為目的，從案例和問題人手，培養(yǎng)學員計算思維意識和解決問題能力。

（2）運用基于計算思維的問題驅(qū)動式教學模式。在新一輪教學實踐中，將探索“問題驅(qū)動”式教學和以“知識點”為聚類的專題教學相結(jié)合，主要包括設(shè)定問題情境、設(shè)計有效問題、尋找問題解決方案、提供解決問題線索和評價解決問題過程等五個部分。每一個環(huán)節(jié)都需要依賴計算思維的特征展開，教員提出問題并根據(jù)知識點創(chuàng)設(shè)適當情境，讓學員緊緊圍繞問題去開展研討，啟發(fā)思維，積極尋找問題解決辦法。通過問題求解的學習和實踐，培養(yǎng)其構(gòu)建完整的計算機基礎(chǔ)知識的同時，能有意識地將計算思維的方法和技能應(yīng)用在未來專業(yè)學習中，觸類旁通，舉一反三，能主動解決較高難度的實際問題。

（3）構(gòu)建“三維一體”學習平臺。通過課程教學活動與課外實踐活動，提高學員學習興趣，提高計算思維能力。通過《大學計算機基礎(chǔ)》、選修課《程序設(shè)計》《Office高級應(yīng)用》以及國家級、市級乃至學院級軟件程序設(shè)計大賽、學校開放性實驗等，開展多種形式的課外實踐活動，有效地訓練和提高學員利用計算機解決實際問題的創(chuàng)新能力。

（4）構(gòu)建深度的混合式教學模式。以現(xiàn)代教育思想、教學理論和學習理論為基礎(chǔ)，整合利用各種信息資源，構(gòu)建良好的學習環(huán)境，教員分析整門課程和單元模塊的教學目標，將精細設(shè)計的案例或任務(wù)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學平臺，課前學員學習、探討，課后復習、總結(jié)，教員在課堂上引導學員思考，培養(yǎng)學員解決實際問題的過程性思維，使學員建立計算機求解問題的方法和能力，最終形成發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的計算思維。

（5）構(gòu)建專題分類教學模式。根據(jù)大學計算機基礎(chǔ)不同的教學內(nèi)容特點，劃分為基礎(chǔ)工具類、語言算法類、專業(yè)知識類、計算機新技術(shù)專題等四個專題，針對這四種不同主題，探索采用差異化教學模式和教學手段。對于基礎(chǔ)理論類，主要通過精講、研討、演示、翻轉(zhuǎn)講解知識點，最后總結(jié)提高。語言算法類既有理論深度又有實踐難度，是本課程的重點內(nèi)容，需要理解內(nèi)化和反復實踐練習才能真正掌握，教員借助機房授課模式，及時給予指導答疑、總結(jié)歸納，學員學習積極性大大提高。基礎(chǔ)工具類主要是軟件操作應(yīng)用，理論深度淺、學員通過自主實踐練習即能掌握，課內(nèi)不再安排講授學時;最后，計算機新技術(shù)專題以講座形式實施，學員普遍反映好。

4結(jié)束語

本次教學改革吸收軍內(nèi)外名校大學計算機基礎(chǔ)精品建設(shè)經(jīng)驗，按照“轉(zhuǎn)變教學思維、優(yōu)化教學內(nèi)容、創(chuàng)新方法手段”的思路開展教學改革。努力實現(xiàn)由傳統(tǒng)教學向思維性教學的轉(zhuǎn)變，引導學員在對計算思維初步理解的基礎(chǔ)上，訓練學員的問題求解能力，達到思維向能力的提升和轉(zhuǎn)變，為未來形成面向各專業(yè)的計算思維和計算能力奠定堅實基礎(chǔ)。