基于計算思維的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)研究

杜璞

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國對計算機人才的需求不斷增加，以計算思維為牽引、面向不同專業(yè)要求分類指導(dǎo)的理念，定位計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)達(dá)到的知識、技能、能力要求，明確相應(yīng)的知識與實踐體系，解決目前計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)的主要瓶頸問題。在教學(xué)過程中，把“計算思維”和Python程序設(shè)計語言增加到課程知識體系中;在教學(xué)設(shè)計方面，運用案例式的任務(wù)驅(qū)動和啟發(fā)式的教學(xué)模式相結(jié)合的探究式設(shè)計方案，通過強調(diào)計算與邏輯、計算機文化與計算思維導(dǎo)論等模塊強化“計算思維”能力培養(yǎng)。教學(xué)實踐證明，通過本課程的學(xué)習(xí)學(xué)生具備了一定的計算思維和信息系統(tǒng)應(yīng)用能力，進(jìn)一步推進(jìn)了以計算思維為導(dǎo)向的教學(xué)模式。

計算思維;課程教學(xué)改革;自主學(xué)習(xí)

引言

傳統(tǒng)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程理論知識點主要包含信息的表示、計算機系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫以及多媒體等內(nèi)容，而實驗內(nèi)容則以操作系統(tǒng)的使用、辦公軟件的應(yīng)用和多媒體制作為主。為了培養(yǎng)計算思維能力，顯然這種基于使用軟件式的實驗內(nèi)容是不能滿足這一培養(yǎng)目標(biāo)的需求。為了能在課程中向?qū)W生傳遞計算思維的理念，在實驗課程內(nèi)容中加入程序設(shè)計內(nèi)容，通過計算機編程來模擬計算機軟硬件知識。

1目前計算機基礎(chǔ)教學(xué)中存在的問題

對現(xiàn)狀的不滿意是進(jìn)步的基礎(chǔ)，計算機教學(xué)中當(dāng)前還存在不少問題，如果不加以整改將會繼續(xù)影響到教學(xué)質(zhì)量的改善。在對很多高校的教學(xué)進(jìn)行研究之后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前很多學(xué)校教學(xué)中并不注重計算思維這一概念，只是單純的講解課本知識以及一些基礎(chǔ)常識，教學(xué)活動的開展目的是為了完成教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生學(xué)過這門課程。另外有的一部分學(xué)校則是根本就沒有將教學(xué)目標(biāo)真正的搞清楚，只是認(rèn)為該課程的開設(shè)是為了讓學(xué)生掌握到一定的基礎(chǔ)知識，而沒有從培養(yǎng)學(xué)生的思維方式這方面考慮。

2實踐能力的培養(yǎng)促進(jìn)計算思維的培養(yǎng)

傳統(tǒng)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)理論和實驗的實施過程中，注重的是知識原理的掌握和理解。在確定以計算思維培養(yǎng)為目標(biāo)之后，教師要有目的去培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識，向?qū)W生展示計算思維的方法，通過計算思維方法解決實際問題達(dá)到計算思維培養(yǎng)的目標(biāo)。因此需要建立計算思維在計算機基礎(chǔ)課程中的表達(dá)體系，將其融入和映射到理論知識點和應(yīng)用技能點之中，以能力標(biāo)準(zhǔn)作為計算思維在課程中的落腳點和表現(xiàn)形態(tài)，以能力要求來推動學(xué)生計算思維品質(zhì)的提升，這也是學(xué)生掌握計算思維思想與方法的有效途徑。能力要求則體現(xiàn)在課程的實驗環(huán)節(jié)上，實驗過程是描述問題、抽象問題和解決問題的過程，也是思維在課程的落腳點，把計算思維方法運用于解決實際問題的能力上。引入程序設(shè)計實踐教學(xué)部分主要是實踐學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論知識。因為Python語法簡單，提供很多功能函數(shù)及接口，對于一年級的新生來說比其他編程語言更加容易上手。對于教師而言則可以把更多的精力投入到把編程語言作為工具去解決問題上，而不是講解編程語言的語法上。

3基于計算思維的教學(xué)手段

采用案例式、啟發(fā)式、自主學(xué)習(xí)等教學(xué)方法。運用計算思維和計算工具提高解決實際問題的能力，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。這些方法是典型的基于計算思維的教學(xué)方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新協(xié)作能力。有助于奠定學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，創(chuàng)建和諧、活躍的教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。案例式的任務(wù)驅(qū)動，以教師引導(dǎo)，組織學(xué)生對教學(xué)案例進(jìn)行思考、分析和設(shè)計，促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)知識的理解。在課堂講授中，特別是講解新知識點的時候，大部分采用實際案例進(jìn)行演示，逐步引出相關(guān)概念。如，通過“教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)”案例，貫穿“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)”的學(xué)習(xí)之中，使得學(xué)生更容易理解數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識。通過Python語言的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們對相關(guān)知識的動手操作貫穿于整門課程。啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生增加對用計算機解決實際問題的興趣和熱情。例如，通過提出問題“信息在計算機中如何編碼？”來引導(dǎo)學(xué)生對信息編碼相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。通過Python語言的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生對大數(shù)據(jù)相關(guān)知識的理解和學(xué)習(xí)。自主學(xué)習(xí)更多的是體現(xiàn)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)Office應(yīng)用軟件的能力。自主學(xué)習(xí)開始于任務(wù)的布置，由學(xué)生根據(jù)分組及任務(wù)在自主學(xué)習(xí)時間內(nèi)完成Office軟件的相關(guān)操作。

4設(shè)定合理的考核標(biāo)準(zhǔn)

《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程，一般采取平時成績與期末成績相結(jié)合的考核方式作為評價學(xué)生掌握知識程度的標(biāo)準(zhǔn)。這種考核標(biāo)準(zhǔn)往往不能完全體現(xiàn)出學(xué)生是否真正掌握相關(guān)知識，也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此需要設(shè)定合理的考核標(biāo)準(zhǔn)，增加獎勵機制對現(xiàn)有的評價體系進(jìn)行改革。計算機基礎(chǔ)課程不同于其他理論課程，計算機基礎(chǔ)課程注重實踐和設(shè)計元素，因此，大學(xué)計算機基礎(chǔ)實行無紙化考試模式，利用“萬維全自動計算機基礎(chǔ)考試平臺”，所有題目均在電腦上進(jìn)行操作，學(xué)生登錄考試系統(tǒng)完成客觀題和實驗操作題目的考核。無紙化的考試模式本身既鍛煉學(xué)生操作計算機的能力，又對課堂理論學(xué)習(xí)成果進(jìn)行考核。但是，為學(xué)生學(xué)習(xí)能力考慮，教師應(yīng)該更加側(cè)重考評學(xué)生的實踐能力，在學(xué)生實踐學(xué)習(xí)中增加獎勵機制。教師根據(jù)學(xué)生在實踐過程中的創(chuàng)新，給予學(xué)生適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)?shù)獎勵。總之，通過獎勵制度實現(xiàn)對學(xué)生知識掌握性的認(rèn)可，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動他們的積極性。通過設(shè)定合理的評價體系，對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和成績進(jìn)行整體考核，既能鍛煉學(xué)生的計算機技能，又能掌握了解學(xué)生掌握計算機水平，真正做到學(xué)生學(xué)有所成，在考核中讓學(xué)生體會計算機技術(shù)的魅力所在。

5構(gòu)建計算思維導(dǎo)向教學(xué)模式的注意事項

第一，教師要認(rèn)識到想要真正的構(gòu)建計算思維導(dǎo)向教學(xué)模式，需要將自身的存在感降低，因此各種活動都要圍繞學(xué)生展開。第二，教師在準(zhǔn)備教案時注意將實踐穿插到理論教學(xué)中去，還要注意考察學(xué)生的動手能力。第三，教案的準(zhǔn)備要貼合實際，課堂上教師可以將現(xiàn)實中的現(xiàn)象通過計算思維來進(jìn)行分析，讓學(xué)生對計算思維有一個較為清楚的了解，而且用現(xiàn)實中的事物舉例，能夠讓學(xué)生深入到課堂中去，學(xué)生在之后的日常生活中遇到與之相關(guān)的事物之時也會回憶起課堂上的講解，這樣有利于幫助學(xué)生長期記憶。第四，注意對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考察。即使該教學(xué)模式比傳統(tǒng)的教學(xué)模式更好，教師也不能麻痹大意，也要時刻注意學(xué)生是否真正的掌握了相關(guān)的知識，是否能夠運用計算思維解決問題。教師可以將考察工作分為兩類，教師考核和學(xué)生考核。教師需要對自己的教學(xué)情況進(jìn)行一個大致的了解，因此需要進(jìn)行考核，主要的考核方式可以是觀察、提問、考試。學(xué)生需要對自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行一個大致的了解，因此需要進(jìn)行考核，學(xué)生考核可以是互相考核也可以是自我考核，不管是哪種考核對學(xué)生都具有很強的督促作用。

結(jié)語

綜上所述，教學(xué)改革是一個系統(tǒng)工程，以計算思維、系統(tǒng)觀等理論思維為牽引的課程教學(xué)模式，摒棄“狹義工具論”思想，更好地詮釋了“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程的核心價值。教學(xué)實踐表明，本改革提高了學(xué)生對“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程學(xué)習(xí)的興趣和熱情，學(xué)生具備了一定的計算思維和信息系統(tǒng)應(yīng)用能力。

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