張丹　王建華　崔光佐

摘要：大學計算機基礎(chǔ)課程教學是培養(yǎng)當代大學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。文章分析了當前大學計算機基礎(chǔ)課程教學的新形勢和計算思維培養(yǎng)的必要性，明確了面向思維培養(yǎng)的大學計算機基礎(chǔ)課程的教學目標，依據(jù)思維培養(yǎng)的方法和大學計算機基礎(chǔ)課程的特點，利用思維導圖優(yōu)化課堂的教學設(shè)計和教學過程，結(jié)合SAKAI網(wǎng)絡(luò)教學平臺輔助探究式和協(xié)作式學習，提出了一種面向思維培養(yǎng)的大學計算機基礎(chǔ)課程混合式教學模式。

關(guān)鍵詞：計算思維；大學計算機基礎(chǔ)；混合式教學；思維導圖；Sakai平臺

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）13-3043-03

Research on Teaching Reform of University Computer Foundation Curriculum Oriented to Thinking Training

ZHANG Dan1，2，3， WANG Jian-hua2， CUI Guang-zuo3

（1. School of Engineering， Mudanjiang Normal University， Mudanjiang 157011， China； 2.School of Computer Science & Information Engineering， Harbin Normal University， Harbin 150025， China； 3.School of Educational Technology， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract： University computer foundation curriculum is an important part to develop innovative ability and comprehensive quality for contemporary college students. The new teaching situation of the current university computer foundation curriculum and the necessity of computational thinking training are analyzed， and defines the teaching goal of university computer foundation curriculum oriented to thinking training is defined. Then， according to the characteristics of university computer foundation curriculum and the methods of thinking training， the design and process of classroom teaching is optimized by Mind Mapping， and inquiry learning or collaborative learning is facilitated with Sakai platform. Finally， a blended teaching and learning model is proposed for university computer foundation curriculum oriented to thinking training.

Key words：computational thinking；university computer foundation curriculum； blended teaching and learning mode；mind mapping；sakai platform

1 大學計算機基礎(chǔ)課程思維培養(yǎng)的必要性

隨著計算機的日益普及和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的操作和應(yīng)用能力已經(jīng)成為當代大學生必備的技能和素質(zhì)。

2005年6月，美國總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會（PITAC）向美國總統(tǒng)提交的《計算科學：確保美國的競爭力》報告中指出：21世紀，科學上最重要的、經(jīng)濟上最有前途的研究問題都有可能通過熟練地掌握先進的計算技術(shù)和運用計算科學得到解決[1]。2006 年，美國卡內(nèi)基梅隆大學周以真（Jeannette M. Wing）教授明確提出了計算思維（Computational Thinking）的概念：計算思維是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)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[2]。

2010年7月，我國首屆“九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)課程研討會” 發(fā)表的聯(lián)合聲明指出：培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才要潛移默化地使學生養(yǎng)成運用計算機科學的基礎(chǔ)概念對問題進行求解、系統(tǒng)設(shè)計和行為理解的新的思維方式，即建立計算思維；必須正確認識大學計算機基礎(chǔ)教學的重要地位，更要把培養(yǎng)學生的“計算思維”能力作為計算機基礎(chǔ)教學的核心任務(wù)[3]。

但在當前大學計算機基礎(chǔ)課程的現(xiàn)實教學中，依然存在很多問題制約以計算思維為核心大學計算機基礎(chǔ)課程的建設(shè)。

首先，部分教師和學生對大學計算機基礎(chǔ)課程認識不足或者偏存在差。一直以來有很多人認為“計算機就是程序設(shè)計”，“ 大學計算機基礎(chǔ)課程就是講解Office工具軟件”。這些片面的觀點導致大學計算機基礎(chǔ)課程普遍存在著“重操作、輕思維”的現(xiàn)象。有些教師甚至認為這些內(nèi)容可以自學，不需要專門開課。學生則認為學習這門課只是學會了幾種常用辦公軟件，因此學生常常被動學習計算機操作，對計算機科學和技術(shù)缺乏基本了解，更談不上對計算思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。endprint

其次，大學計算機基礎(chǔ)課程的教學內(nèi)容涉及范圍廣、知識點多，系統(tǒng)性弱。一般情況下，大學計算機基礎(chǔ)課程包含計算機發(fā)展、計算機系統(tǒng)、常用辦公軟件、計算機網(wǎng)絡(luò)、信息檢索、程序設(shè)計基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等知識模塊，各個模塊之間沒有太多相關(guān)性。許多學生反映修完該課程后，很難有系統(tǒng)性的理解，獲得的只是一些零散的概念以及對辦公軟件的基本應(yīng)用能力，無法掌握利用計算機求解問題的基本思路和基本方法。

最后，當前大學計算機基礎(chǔ)課程的教學過程雖然普遍采用計算機來輔助教學，但教師和媒體仍是教學的中心，學生仍是被動的接受者，并沒有改變原來那種灌輸式或填鴨式的教學模式。因此，當前大學計算機基礎(chǔ)課程教學是包裝在現(xiàn)代教育技術(shù)外衣下的傳統(tǒng)教學模式。由于沒有改變傳統(tǒng)的教學模式，學生在學習的過程無法形成利用計算機求解問題的思維方式，也無法提高實際的計算機應(yīng)用技能。

2 面向思維培養(yǎng)的大學計算機基礎(chǔ)課程教學目標

大學計算機基礎(chǔ)課程的授課對象是所有的在校非計算機專業(yè)學生，課程目標是使非計算機專業(yè)學生能夠?qū)⒂嬎銠C與信息技術(shù)應(yīng)用到其所屬學科，使其成為能夠運用計算機信息技術(shù)與計算思維來完成實際工作的新型人才。因此，大學計算機基礎(chǔ)課程不僅決定著學生計算機水平掌握程度，更是培養(yǎng)學生綜合索質(zhì)、計算思維和創(chuàng)新能力不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

面向思維培養(yǎng)的大學計算機基礎(chǔ)課程的教學目標包括基礎(chǔ)知識與原理、基本操作技能、計算思維與能力三個層次的要求。

第一層次：大學計算機基礎(chǔ)課程中的基礎(chǔ)知識與原理包括計算機組成、數(shù)值運算、操作系統(tǒng)、漢字系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高級語言編程等傳統(tǒng)大學計算機基礎(chǔ)課程中的基本要求。這一層次以分析和認知計算環(huán)境的構(gòu)成和基本原理為主，使學生在對計算機系統(tǒng)及環(huán)境有所了解，同時初步體會計算機問題求解的基本方式方法。

第二層次：大學計算機基礎(chǔ)課程中的基本操作技能包括Window操作系統(tǒng)、Word文字處理軟件、Excel電子表格、Powerpoint電子演示文稿、Visual Foxpro數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計、C語言程序設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)信息檢索等常用操作與使用。許多學生在高中階段已經(jīng)熟悉掌握了這一層次中的部分內(nèi)容，然而還有部分學生之前沒有接受過計算機相關(guān)的教育。因此大學計算機基礎(chǔ)課程的教學內(nèi)容編排上，要避免這部分內(nèi)容相比于高中階段的重復教學，可以根據(jù)知識特點和學生的基礎(chǔ)，設(shè)置與學生專業(yè)內(nèi)容、生活實際相關(guān)聯(lián)，或是其感興趣的課題，開展研究性教學。

第三層次：大學計算機基礎(chǔ)課程中的計算思維與能力包括問題闡釋、問題建模、遞歸思維、并行處理、抽象分解、推理解答等意識和能力等。計算思維與理論思維、實驗思維一起構(gòu)成了人類的三大思維。計算思維培養(yǎng)學生發(fā)明和創(chuàng)新的能力及處理計算機問題時應(yīng)有的思維方法、表達形式和行為習慣，要求學生能夠?qū)Λ@取的各種信息通過自己的思維進行深層次的加工和處理，從而產(chǎn)生新信息。

3 面向思維培養(yǎng)的大學計算機基礎(chǔ)課程混合式教學模式

面向思維培養(yǎng)的大學計算機基礎(chǔ)課程混合式教學模式要以“理解計算機的基本工作原理；掌握基本的計算機應(yīng)用技能；培養(yǎng)利用計算機進行問題求解的基本思路和方法”為主要教學目標，利用思維導圖構(gòu)建整個課程的知識結(jié)構(gòu)，優(yōu)化教學內(nèi)容，充分運用Sakai網(wǎng)絡(luò)教學平臺，深化教學效果，綜合采用研究式教學法、案例或項目驅(qū)動式教學法、討論使教學法等，來完善大學計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)。

3.1 面向思維培養(yǎng)的混合式教學模式的組織

3.1.1利用思維導圖優(yōu)化課程知識結(jié)構(gòu)

思維導圖是英國著名教育學家、心理學家Tony Buzan開發(fā)的一種發(fā)散性思維可視化工具，它符合信息加工“雙編碼”理論的要求，將左腦的邏輯、順序、條例、文字、數(shù)字以及右腦的圖像、想象、顏色、空間、整體等各種因素全部調(diào)動起來，把一長串枯燥的信息變成有色彩、容易記憶、有高度組織性的圖[4]。

思維導圖把各級主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級圖表現(xiàn)出來，把各知識點用顏色線條建立起記憶鏈接，通過聯(lián)想和連線去幫助組織知識并使之結(jié)構(gòu)化。

在混合式教學模式中，思維導圖可以幫助教師從全局和整體的視角進行教學設(shè)計，根據(jù)課程教學目標確定教學重點和難點，構(gòu)建課程知識結(jié)構(gòu)，優(yōu)化教學內(nèi)容和教學活動。學生利用思維導圖輔助學習，能夠識別知識點和知識點之間的多種聯(lián)系和思維順序關(guān)系，幫助學生發(fā)現(xiàn)問題和探索答案。

3.1.2 構(gòu)建深度的混合式教學模式

混合式學習（Blending Learning）就是要把傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和E-Learning（數(shù)字化或網(wǎng)絡(luò)化學習）的優(yōu)勢結(jié)合起來；也就是說，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用又要充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[5]。

混合式教學不是傳統(tǒng)課堂教學和網(wǎng)絡(luò)教學的簡單混合，它強調(diào)根據(jù)課程的知識類型對教學方法、教學策略和教學活動進行統(tǒng)一的設(shè)計。教師分析課程及學習單元的教學目標，明確課程和單元的知識類型，創(chuàng)設(shè)豐富的針對不同教學情境的網(wǎng)絡(luò)學習資源，跟蹤和引導學生的學習行為，在課堂和網(wǎng)絡(luò)學習的交互過程中使學生完成對問題的理解和對知識的應(yīng)用。

在混合式教學模式下，教師將精細設(shè)計的案例或任務(wù)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學平臺，在課堂上引導學生進行觀察分析、積極探討，培養(yǎng)學生將案例或任務(wù)作為實際問題求解的過程性思維，樹立學生用計算機求解問題的意識，最終形成發(fā)現(xiàn)問題、確定問題和解決問題的計算思維。

3.1.3 搭建Sakai網(wǎng)絡(luò)教學平臺

面向計算思維培養(yǎng)的混合式教學離不開網(wǎng)絡(luò)教學平臺的輔助與支持。網(wǎng)絡(luò)教學平臺的選擇需要考慮教學對象、教育投資、課程類型、教學方式等許多因素，綜合這些因素和混合式教學的特點，Sakai網(wǎng)絡(luò)教學平臺可以更好的完成教學目標、優(yōu)化教學效果，成為了混合式教學的首選網(wǎng)絡(luò)教學平臺。endprint

Sakai網(wǎng)絡(luò)教學平臺是一個協(xié)同學習的開放源碼環(huán)境，教師在平臺上可以輕松地創(chuàng)建課程教學站點，利用通知、日程、新聞等工具可以發(fā)布教學日程安排；利用課程大綱、幻燈播放、作業(yè)、投遞箱、花名冊、等常規(guī)教學工具，實現(xiàn)教學大綱、教學內(nèi)容和教學資源的發(fā)布，完成日常教學工作；利用答疑室、討論區(qū)、郵件等工具可以方便教師與學生、學生與學生之間的在線指導、交流和協(xié)作；合理搭配練習與測試、報告、作業(yè)、成績發(fā)布、調(diào)查、評價/評價知陣、分組等工具，可以實現(xiàn)多種評價方式，完成測驗和測試[6]。

3.2 面向思維培養(yǎng)的混合式教學模式的實施

3.2.1 新生入學摸底測試

由于大學計算機基礎(chǔ)課程的教學對象是非計算機專業(yè)大學一年級的新生，而這些新生對于計算機基礎(chǔ)知識和應(yīng)用的了解掌握程度差異很大，所以在學生入學開課之前，先對全校新生進行入學摸底測試。測試的內(nèi)容、難度基本等同于大學計算機基礎(chǔ)課程的要求。通過測試，對新生的計算機基礎(chǔ)知識和應(yīng)用各部分內(nèi)容的掌握程度有所了解，為指導該課程面向計算思維提升有一定的依據(jù)。

3.2.2 探索面向計算思維的教學方案

依據(jù)學生的摸底結(jié)果和所屬學科特點，將學生分成理工類和人文類，對于理工類增加C語言程序設(shè)計算法要求，偏重于基礎(chǔ)算法及拓展知識，如高性能計算、并行算法等，對于人文類則增加Visual Foxpro數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求，更偏重數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識，如數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化等。

具體教學采用“理論”+“實驗”+“綜合”的授課方式。理論課上教師不是簡單地知識點講解，更多的是集中在利用思維導圖引導學生梳理新增知識點或技能和先前知識點或技能的關(guān)系，同時展示新知識點或技能的相關(guān)案例，引發(fā)學生的認知沖突，帶著問題去實驗課上尋求答案。而實驗課上，教師提前在網(wǎng)絡(luò)教學平臺上發(fā)布教學安排，進行案例展示，提出最新的探究案例或任務(wù)，并投放相應(yīng)的學習資料，學生依據(jù)教學安排，利用網(wǎng)絡(luò)平臺上的工具進行自主探究或合作討論，將學習結(jié)果投放到平臺上與教師和其他學上分享展示；在學期末的綜合課上，教師發(fā)布與不同學生學習背景相關(guān)的復雜的學習案例或任務(wù)，學生將案例或任務(wù)作為實際問題進行求解，在求解的過程中比較全面的復習到之前多學習的知識和技能，最終形成計算思維。

3.2.3 改變考核評價方式

學生的思維培養(yǎng)和學習效果是一個動態(tài)連續(xù)的過程，因此考核評價不能簡單的停留在最后的總評成績分數(shù)上，而要通過形成性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方式來評價學生的學習成果。形成性評價要主客觀結(jié)合，主要包括學生出勤情況、學生作業(yè)展示、學生課堂表現(xiàn)、平時小測驗成績等方面；總結(jié)性評價包括學生綜合課任務(wù)完成情況和最后的考試成績。最后，將這些方面的評價按照一定比例系數(shù)組合，再組成對學生的最終評價，全面評價學生的學習效果。

4 總結(jié)

本文根據(jù)當前大學計算機基礎(chǔ)課程教學的現(xiàn)狀和計算思維培養(yǎng)的目標，提出了“思維導圖”+“網(wǎng)絡(luò)教學平臺”+“混合式教學”的面向思維培養(yǎng)的混合式教學模式，并介紹了與這種模式相適應(yīng)的“理論”+“實驗”+“綜合”的實施方式。通過為期一年的學習，學生能夠在了解計算機基礎(chǔ)知識與原理的基礎(chǔ)上，掌握計算機的基本操作技能，初步形成了利用計算機解決問題的方法和思維能力。

當然，計算思維的培養(yǎng)不能指望一門“大學計算機基礎(chǔ)”課程就完全實現(xiàn)，計算思維教學改革也不可能一蹴而就，但是，作為 21 世紀人類的必備技能，計算思維的培養(yǎng)勢在必行[7]。

參考文獻：

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

[3] 九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J]. 中國大學教學，2010（9）.

[4] 東尼·博贊. 思維導圖大腦使用說明書[M]. 張鼎昆，徐克茹，譯. 北京：外語教學與研究出版社，2005：1-10.

[5] 黃榮懷，馬丁，鄭蘭琴，張海森. 基于混合式學習的課程設(shè)計理論[J]. 電化教育研究，2009（1）：9-14.

[6] 張丹，王建華. Sakai平臺應(yīng)用研究[J]. 黑龍江科技信息，2011（15）：150.

[7] 甘才軍，周婭. 計算機基礎(chǔ)教學與文科生計算思維培養(yǎng)[J]. 計算機教育，2012（19）：20-23.endprint