計算機基礎教學中計算思維能力的培養

夏愛月 中國人民武裝警察部隊學院部隊管理系

?

計算機基礎教學中計算思維能力的培養

夏愛月 中國人民武裝警察部隊學院部隊管理系

【文章摘要】

【關鍵詞】

計算思維；計算機基礎；PowerPoint；演示文稿

引言

一些人認為，計算機已經成為一種自動化工具，學生自己對計算機操作已經很熟練，沒有必要再開設計算機基礎課程。然而大學計算機基礎教學不只是教學生如何使用計算機，而是培養學生如何利用計算機處理問題的方式來分析和解決其他領域的問題。

2010年7月，西安交通大學舉辦的“九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會”上九校聯盟（C9）提出把“計算思維能力的培養”作為計算機基礎教學的核心任務［1］，這為非計算機專業計算機基礎教學、培養創新人才的途徑和計算機基礎教學提供了的方向。但計算機基礎課程中如何培養學生的計算思維能力，是廣大計算機教育者關注的問題。本文以計算機基礎課程中office辦公自動化中的PowerPoint授課為例，闡述了在計算機基礎課程中如何培養學生的計算思維能力。

1.計算思維的定義

盡管中國古代的算籌、算盤以及近代西方國家的加法器已經被認為是計算思維的雛形，對于計算思維一直以來沒有一個明確的定義。直到2006年3月，美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授首次在權威雜志Communications of the ACM上提出了“計算思維”（Computational Thinking）：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的思維活動［2］，包括了涵蓋計算機科學學科的一系列思維活動。從周以真教授的理論我們可以這樣理解：計算思維是建立在計算過程的理論基礎之上而又超越了計算機本身。計算過程不一定都要在計算機上完成，也可以在人腦中完成。所以，計算思維最本質的內容是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）［3］。從現實角度來講，計算思維就是將問題引入、歸納、求解、引申的過程，也就是將未知問題歸納成若干已知問題來求解的過程［4］。當今時代，大學生的計算思維的能力就像他們的聽、說、讀和寫的能力一樣重要。

2.傳統計算機基礎教學中存在的不足

2.1學生學習目標不明確

一些學生自己會使用電腦、會玩游戲，就認為《計算機基礎》課程不需要教師教，學校不開設計算機基礎課程，自己也能夠掌握計算機相關的知識。一些學生為了證明自己的計算機水平報考等級考試，部分學生也能順利通過。然而計算機等級考試的內容片面、有限，很多學生往往是買一張光盤或一本書多做模擬題就能通過，這種考試無法考核出學生的計算機真實水平和能力，對培養學生的計算思維能力沒有幫助。

2.2教學形式單一

現在的計算機基礎教學通常是教師在講臺上講，學生被動地聽的教學模式，在整個教學過程中學生的參與度不高。這種教學模式就是先進行理論講授，然后上機實驗，通常是教師在理論課堂上講授內容，然后再讓學生模仿著相似的題目在計算機上完成，這樣的教學模式對于學生的動手能力和解決問題的能力培養收效都不是很理想。

2.3忽視計算思維的培養

現在的教學內容偏重于知識點講解，不重視計算思維的培養。一些教師喜歡講授操作類的知識，而并不重視理論知識系統地講授，認為學生會操作就可以了，沒有意識到學生的計算思維能力的培養是一個長期的、循序漸進的過程，不只局限在會操作和使用計算機。

3.在計算機基礎教學中培養學生的計算思維能力

3.1分級教學

學生入學后，組織一次以計算機一級考試難度為主要內容的計算機水平測試。測試后，結合學生的成績利用數據挖掘技術以及個人意愿等原則給學生進行分級。通常計算機等級分為超級班和普通班兩個等級，超級班的學生適當減少課堂講授的課時，增加上機實踐的課時，同時給超級班的學生提供更多的上網時間和場地，組織幾次大型的學術講座激起他們的學習熱情；而普通班的學生計算機水平相當，課堂講授的內容和進度基本上能滿足該級學生的需求，但也要注意教學方法，不能滿堂灌輸，要注意以學生為主體，教師為主導的原則展開教學。在整個教學過程中讓學生多動腦、多思考，逐步培養和提高學生的計算思維能力。

3.2采用類比思維進行教學

針對不同科目、不同章節的教學內容，可以采用類比思維來進行教學。每門課程及每章講授主要內容后給學生布置一個貼近實際審過的綜合性任務。Office辦公自動化軟件中的Word、 Excel、 PowerPoint功能區以及操作方法有很多相同或相似的，在日常教學中要注意培養學生用類比的方法來解決問題，掌握舉一反三的計算思維能力；可以嘗試著把EXCEL工作表的內容與程序設計和數據庫內容進行引導和結合，從而提高學生的應用能力和計算思維能力。

3.3采用多種教學方法相結合的教學方式

可以設計難度不同的教學案例、綜合性的任務、研討式等教學方法進行教學來引導學生解決問題。這樣開展教學，課堂氣氛活躍，課堂參與度高，學生的學習積極高。大學計算機基礎課中Office辦公自動化軟件中的Word、Excel、 PowerPoint等這樣實踐性很強的內容，學生的能力通常是讓學生親自動手“做”的過程中來培養的，可以在案例和任務的逐步完成過程中培養學生的能力。通過由簡單到復雜的案例來引導學生逐步具備和提高學生舉一反三的能力。稍復雜的案例，在設計時主要側重的是對學生創造性思維的培養，主要是提高學生的創新思維能力，培養學生的獨立思考能力，這樣開展教學，有利于學生的創新性能力的培養和創新思維的訓練。

3.4以PowerPoint演示文稿制作為例，闡述如何在計算機基礎教學中培養學生的計算思維能力。

3.4.1作品展示

在給大家講授PowerPoint 演示文稿制作內容之前，先展示幾個PowerPoint 演示文稿獲獎作品。學生欣賞獲獎作品后，一般會產生強烈的求知欲望和好奇感，這樣就達到了激發學生學習興趣的目的，有利于開展教學。通過欣賞獲獎作品使學生逐步提高透過現象看本質能力，讓學生知道計算機科學看起來高深華麗，在復雜的表象背后是很容易學習和掌握的精髓，只要掌握了計算思維的精髓，很多看似復雜的問題，用計算思維解決起來就會容易很多。

3.4.2以剖析作品為線展開教學

選取一個難度適中的欣賞過的作品作為剖析對象，該作品要能夠涵蓋大多數知識點，包括如文字、圖片、音頻、視頻、動畫等各種對象，動畫效果包括進入、強調、退出、動作路徑等各種動畫設置。引起他們的興趣和好奇感后，可以以展示作品為線結合幾個問題展開教學。可以按以下幾個問題展開教學：①如何創建演示文稿？②演示文稿中都可以添加（插入）哪些對象？③怎樣給添加到演示文稿中的對象添加動畫效果？④如何進行幻燈片之間的跳轉（鏈接）⑤如何放映幻燈片等。展示作品時學生對各種效果已經有了直觀的感性認識，再展開教學就會容易很多。為了檢驗教學效果，可以按學和練結合的方法進行教學，講解10分鐘左右可以讓學生自己到教師機進行制作體驗。這樣邊學邊練更能激發學生學習的熱情，也培養了學生的計算思維的能力。

3.4.3實踐演練

為了激發學生的興趣，可以把學生根據制作的演示文稿的主題進行分組，主題的難度可以分為低、中、高等三個層次，分組原則可以自由組合，組員各盡所能。根據學生選取的主題，適當地提供一些示范性案例并給予相應的指導。學生根據自身情況由易到難做進階性練習，逐步培養和提高利用計算思維解決實際問題的能力。

3.4.4反饋與評價

作品要及時進行檢驗和評價，學生有困難的時候要及時給予幫助和指導，如果發現學生使用的方法或思路不對，要及時加以糾正和引導。課堂講授時間有限，可以利用微課、慕課、微信和QQ等多種方式對學生進行引導和幫助。要鼓勵學生創新，培養學生勤思考、多動腦，逐步培養他們的計算思維能力。

3.4.5內容拓展

以每年舉辦多媒體課件大賽為契機鼓勵學員努力做出優秀作品。課堂內容講授完成后，可以在網上給學生多搜集一些教學視頻和教學資料，也可以給學生提供上網場所和時間讓學生自己去搜集。學生可以利用課余時間進行進一步提高他們的動手能力和創新能力，從而提高他們的計算思維能力。

4.總結

隨著計算機科學的迅猛發展，未來是電子科技無限發展的時代，只有具備了計算機思維的能力，掌握了運用計算機思維的方法，才能具備更高的分析問題與解決問題的能力。計算思維能力的培養在計算機基礎課程教學中具有舉足輕重的地位，如何在教學中加強對學生計算思維能力的培養，是計算機基礎課程教學中的核心任務，也是從事計算機教學任務的教師的重要任務。教師一定要在實際計算機基礎教學中要多實踐、多總結，努力找出更好的教學方法和教學途徑來促進學生計算思維能力的提高。

【參考文獻】

［1］九 校 聯 盟（C 9）計算機基礎課程研討會九校聯盟（C 9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明［J］.中國大學教學，2010（9）:4，9.

［2］Wing J M.Computational thinking ［J］.Communications of the ACM，2006，49（3）: 33-35.

［3］周以真.計算思維［J］.中國計算機學會通訊，2007，3（11）: 83-85.

［4］劉遠軍，黃同成，謝兵，牛莉.程序設計課程教學中計算思維能力的培養.計算機教育［J］，2014，3（2）

信息工程

在對計算機基礎課程教學現狀進行分析后，引出計算思維定義，進一步提出在計算機基礎教學中采用案例法、任務驅動以及微課和慕課等先進的教學理念開展以培養學生計算思維能力的教學。