基于計算思維的大學計算機基礎課程模塊化、進階式教學改革的研究

王穎娜

【摘要】近年來，計算思維的出現(xiàn)和發(fā)展為大學計算機基礎教學研究提出了新的思路和方向。通過對我校計算機基礎課程現(xiàn)狀地調研和分析，闡述了我校計算機基礎課程改革的指導思路，就如何提高學生計算思維能力，學生結合專業(yè)利用計算機解決實際問題的能力，提出一些教學改革的對策。

【關鍵詞】計算機基礎課程;計算思維;教學改革

在全球信息化浪潮下，社會各行各業(yè)對大學生的計算機應用能力提出了更高的要求和標準，強化計算機知識及應用能力的培養(yǎng)已成為各高校計算機基礎教學發(fā)展的新趨勢。這不僅要讓學生了解計算機是什么、能夠做什么、如何做，更重要的是要了解這個學科領域解決問題的基本方法與特點，并能夠將計算機解決問題的思想和方法應用到自己的專業(yè)領域中。因此，在計算機基礎教學中，培養(yǎng)和拓展計算思維能力非常關鍵，它將直接影響著教學質量的提升。

一、計算思維概念及國內外研究現(xiàn)狀

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學周以真教授首次明確計算思維這一概念，運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計，以及人類行為理解等涵蓋計算機科學的思維活動得到了廣泛的認可，同時對計算機相關教育也帶來革命性轉變。

2007年，美國國家科學基金會啟動了“大學計算教育振興的途徑”計劃，即CPATH。CPATH在于通過“計算思維”從根本上改變本科計算教育的內容。該基金會認為這種思維范式的改變將會為美國產(chǎn)生更多的新的財富，并最終提高美國人民的生活質量。隨后，英國2013年“新課程計劃”、澳大利亞2015年“新課程方案”也都將計算思維作為新信息技術課程的重要內容。

與此同時，國內幾乎與國外同步地關注到計算思維的研究進展以及對于大學計算機教育帶來的潛在影響。2012年，教育部教高司函﹝2012﹞188號文件正式公布，批準“以計算思維為導向的大學計算機基礎課程研究”等22個大學計算機課程改革項目，以培養(yǎng)計算思維為重點，推動大學計算機課程改革。2013年，教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會發(fā)表了《計算機教學改革宣言》，指出以計算思維為切入點的大學計算機課程改革，將是大學計算機課程的第三次重大改革，旨在通過培養(yǎng)學生計算思維的意識和方法，提高計算機應用水平。在2017新版《普通高中信息技術課程標準》中，則進一步明確指出：信息技術學科核心素養(yǎng)由信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個核心要素組成。可見，培養(yǎng)學生的計算思維勢在必行。

二、目前我校計算機基礎課程現(xiàn)狀調研與分析

計算機基礎課程是對我校非計算機專業(yè)學生開設的公共基礎必修課程。內容涉及計算機各領域概念、知識層面的內容和大學生必不可少的應用技能，包括操作系統(tǒng)Windows 10、Office 2010辦公軟件的介紹，并加強了網(wǎng)絡技術基礎、網(wǎng)絡信息安全基礎的內容，同時對全國計算機等級考試二級公共基礎知識的內容進行講解，加強學生的實際操作能力。通過本課程的教學，不僅讓學生掌握了計算機的基礎知識，初步掌握利用計算機分析問題、解決問題的意識與能力，提高了學生的計算機素質，為將來應用計算機知識和技能解決自己專業(yè)實際問題打下基礎，也為學生參加全國計算機等級考試二級MS Office高級應用打下基礎。

為有效改進課程的教學質量，達到更好的教學效果，我們課題組對我校2019級部分專業(yè)學生進行了計算機基礎知識的摸底調查，有1069位同學參與了問卷調查。從問卷中主要了解到：

（1）學生接觸計算機的時間，有56.88%的學生從小學開始接觸計算機，并學習過信息技術課程，只有1.03%的學生在升入大學前沒有接觸過電腦。

（2）學生在學習這門課程之前接觸過哪些計算機知識，具體占比如圖1所示。

由此圖可以看出，大多數(shù)學生在大學入學前基本接觸過電腦，并有一定的操作基礎，只有少部分學生沒有接觸過。

（3）我們重點統(tǒng)計和分析了學生對該門課程不同知識模塊的關注度。我們把計算機基礎課程所涉及的知識點分為了10個模塊，學生對各模塊的關注度如圖2所示。

（4）各專業(yè)學生對所學內容的感興趣的章節(jié)也略有不同，如圖3所示。

（5）有78.95%的學生認為學習該課程后對自己的專業(yè)學習有幫助，并且后續(xù)還想繼續(xù)學習計算機類的課程，主要感興趣前三名的課程有圖像設計、動畫設計和程序設計。

從統(tǒng)計結果中分析發(fā)現(xiàn)：

在入學前大部分學生接觸過電腦，并有一定的操作基礎，由于地域差異的影響，學生計算機基礎差異大;

在學習過程中，學生對應用性知識模塊的興趣比例遠大于理論知識模塊，Office章節(jié)模塊還是學生最感興趣的部分，且無太大專業(yè)相關性，各個專業(yè)對Office章節(jié)的關注度較高;

大部分學生認為學習計算機基礎課程對自己的專業(yè)學習有所幫助，他們更加希望學習內容可以與專業(yè)背景相結合，將所學計算機技術運用到自身專業(yè)領域中。并且，他們對獲取信息技能的欲望越來越強烈，后續(xù)還想繼續(xù)學習計算機類的課程。

三、我校計算機基礎課程改革研究

1.我校計算機基礎課程改革的指導思路

針對當前新形勢教育背景下的大學計算機基礎課程進行改革研究，以計算思維能力培養(yǎng)為核心，通過教學及實踐研究，打破傳統(tǒng)的教學內容模式，根據(jù)各專業(yè)應用需求，開展模塊化、進階式的計算機教學內容體系。這樣，學生能夠在原有計算機應用能力的基礎上，系統(tǒng)、規(guī)范地且循序漸進掌握與自身專業(yè)有關聯(lián)的計算機基礎應用技能，使計算機基礎課程真正做到以學生需求所授，為專業(yè)應用服務的教學目的。

2.具體措施

（1）課程理論教學內容改革

課程理論教學內容改革主要是對現(xiàn)有大學計算機基礎課程中所涉及的計算機原理性的知識內容進行有效梳理，并針對不同專業(yè)背景及應用需求對所授理論課程知識內容進行分類整理，將教學內容劃分成若干模塊，每個模塊的知識點是一個完整的體系，且模塊之間是相互聯(lián)系的，這樣更能夠有效應對當前學生的認知需求。在課堂講授方面，以教師對教材內容的講授為主，采用主題或課題貫穿、循序漸進、多視角教學等方式，結合多媒體教學課件實現(xiàn)知識傳播與思維方式的初步建立，讓學生初步掌握計算機理論與計算思維之間的關系。