趙艷杰，張鈴麗

（許昌學(xué)院信息工程學(xué)院，許昌 461000）

以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)探索與實(shí)踐

趙艷杰，張鈴麗

（許昌學(xué)院信息工程學(xué)院，許昌 461000）

計(jì)算思維是當(dāng)今大學(xué)生應(yīng)具備的基本素質(zhì)，《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》是計(jì)算思維能力培養(yǎng)的一個(gè)關(guān)鍵課程。分析該課程的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問題，結(jié)合計(jì)算思維能力培養(yǎng)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個(gè)方面進(jìn)行探索與實(shí)踐。實(shí)踐證明，這些方法和措施能夠在一定程度上提高學(xué)生的計(jì)算思維能力，提升教學(xué)質(zhì)量。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；計(jì)算思維；教學(xué)實(shí)踐

0 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，計(jì)算思維已不知不覺地融入社會(huì)生活的各個(gè)方面，計(jì)算思維能力亦成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的基本技能。那么，在《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，引導(dǎo)學(xué)生用計(jì)算思維去思考問題和解決問題，這對(duì)提升計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)效果、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義。

1 計(jì)算思維與《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)

計(jì)算思維（Computational Thinking）是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[2]。計(jì)算思維是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，或?qū)σ粋€(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法。理論思維、計(jì)算思維和實(shí)驗(yàn)思維統(tǒng)稱為三大科學(xué)思維[3]。

目前，各高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課一般由信息技術(shù)基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)、辦公軟件、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等幾部分組成，課程內(nèi)容多知識(shí)分散、學(xué)時(shí)有限、學(xué)生程度參差不齊。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的主要問題是“狹義工具論”，認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課就是教學(xué)生如何使用好計(jì)算機(jī)這個(gè)工具，而不是培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的思想與方法去解決實(shí)際問題。就我校而言，在部分教師和學(xué)生中的確在某種程度上存在“狹義工具論”的傾向。

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)過程中，不能僅僅簡單地介紹“計(jì)算思維”的概念，而是將計(jì)算思維的培養(yǎng)融入到整個(gè)教學(xué)過程中。結(jié)合各個(gè)專業(yè)的應(yīng)用需求，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理和提升，將計(jì)算思維能力培養(yǎng)貫穿在課程教學(xué)過程中；通過改進(jìn)教學(xué)方法，滿足不同的學(xué)習(xí)需求，突破教學(xué)的時(shí)空限制，更好地幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來分析和解決問題；通過完善考核方式，從多方位考察學(xué)生，從而更有利于計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2 基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)改革

本文通過合理組織教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和完善的考核方式，以促進(jìn)學(xué)生有意識(shí)地運(yùn)用計(jì)算思維解決問題，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

2.1 合理組織教學(xué)內(nèi)容，突出計(jì)算思維培養(yǎng)

在《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程中，幾乎每一個(gè)概念對(duì)應(yīng)一種計(jì)算思維方法[7]。結(jié)合計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)，針對(duì)每個(gè)概念知識(shí)重新梳理教學(xué)內(nèi)容，理論教學(xué)內(nèi)容組織如下：

①信息技術(shù)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史是人類對(duì)計(jì)算本質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深入和持續(xù)發(fā)展的過程，計(jì)算機(jī)科學(xué)與與其他學(xué)科相互促進(jìn)、結(jié)合，形成了龐大的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展史的過程中，通過設(shè)置具體問題培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)。

②計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)。著重介紹馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，通過周易八卦引入二進(jìn)制，接著介紹數(shù)值、字符、圖像、聲音和視頻的編碼。利用知識(shí)的歸納和演繹，讓學(xué)生理解為什么馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)大的生命力，為什么計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維能力，幫助學(xué)生建立連貫的知識(shí)體系。

③操作系統(tǒng)。學(xué)生已經(jīng)具備使用操作系統(tǒng)的基本技能，著重介紹操作系統(tǒng)在理論層面如何管理設(shè)備、如何處理計(jì)算資源的共享和競爭，培養(yǎng)學(xué)生的分類、排序、查找意識(shí)。操作系統(tǒng)五大功能中的文件管理是學(xué)生直接使用的功能，通過建立文件夾實(shí)現(xiàn)文件分類；對(duì)文件進(jìn)行排序，可以快速地查找文件。不但操作系統(tǒng)，其他的軟件也具有查找功能，網(wǎng)絡(luò)中的搜索引擎也是查找，培養(yǎng)學(xué)生的查找意識(shí)也相當(dāng)重要。

④辦公自動(dòng)化。弱化Office軟件操作技能講解，加強(qiáng)學(xué)生自動(dòng)處理意識(shí)培養(yǎng)。辦公自動(dòng)化軟件具有的原則、思想也是計(jì)算思維的體現(xiàn)。自動(dòng)處理是電子文檔的特點(diǎn)之一，在Word中著重介紹項(xiàng)目符號(hào)和編號(hào)、頁眉頁腳、腳注尾注、頁碼頁面邊框；在Excel中著重介紹數(shù)據(jù)的自動(dòng)填充、公式與函數(shù)、條件格式、篩選、分類匯總等；在PowerPoint中著重介紹模板、設(shè)計(jì)、幻燈片切換等。

⑤計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。在介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，引入目前網(wǎng)絡(luò)新概念新技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等。著重介紹網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決專業(yè)問題的主動(dòng)性和自覺性。

⑥數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)。介紹數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫模型以Access為例說明如何創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、表和查詢以及結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL。

此外，在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)還要考慮教學(xué)內(nèi)容與不同專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)，關(guān)注計(jì)算思維在其他各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法，滿足不同學(xué)習(xí)需求

以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革，采用“問題驅(qū)動(dòng)”式案例教學(xué)與以“知識(shí)點(diǎn)”為聚類的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時(shí)兼顧計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能。

“問題驅(qū)動(dòng)”式案例教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)過程分為提出案例、分析問題、解決問題和歸納思考四個(gè)環(huán)節(jié)。教師在授課前以計(jì)算機(jī)思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以知識(shí)點(diǎn)為主線、以由淺入深為原則設(shè)計(jì)教學(xué)案例；針對(duì)具體案例，從計(jì)算思維的角度提出相關(guān)問題；針對(duì)操作系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)下載并安裝QQ軟件的案例，由于QQ是學(xué)生常用軟件，下載并安裝QQ軟件并不復(fù)雜，但對(duì)于操作系統(tǒng)卻是一個(gè)復(fù)雜的過程。結(jié)合該案例可以設(shè)計(jì)以下問題：QQ軟件是保存到哪里？如何訪問QQ軟件？QQ軟件如何與其他進(jìn)程共享CPU資源？在授課過程中將操作系統(tǒng)的主要知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)在一起，通過提出問題層層深入，最后解決問題并對(duì)解決問題的方法進(jìn)行歸納。通過精心設(shè)計(jì)案例把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成形式化的描述，通過提出和解決相關(guān)問題培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程知識(shí)分散、課時(shí)有限，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)突破了教學(xué)的時(shí)空限制，同時(shí)也能促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。依托學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)課堂，提供各種學(xué)習(xí)資源，包括課件、視頻、思考問題和前沿問題等。針對(duì)各個(gè)教學(xué)內(nèi)容中的知識(shí)點(diǎn)分別錄制視頻教程，視頻教程的時(shí)間在15分鐘左右，視頻教程結(jié)束時(shí)可留下相關(guān)問題。例如，錄制辦公自動(dòng)化軟件主題課程，不再利用有限的課時(shí)進(jìn)行講授；操作系統(tǒng)中的進(jìn)程管理知識(shí)點(diǎn)可以錄制視頻并設(shè)置“哲學(xué)家進(jìn)餐”問題以訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是課堂授課的有效補(bǔ)充，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)師生可以及時(shí)地交流互動(dòng)，同時(shí)也使用QQ、微信、微博等新技術(shù)來拓展和延伸課堂教學(xué)。

2.3 完善考核方式，多方位評(píng)價(jià)學(xué)生

教學(xué)評(píng)價(jià)采用傳統(tǒng)考核與定期考核相結(jié)合的方法，傳統(tǒng)考核占60%，定期考核占40%。傳統(tǒng)考核主要考察學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)技能的掌握，定期考核考察學(xué)生使用計(jì)算思維解決問題的能力。

傳統(tǒng)考核采用基于局域網(wǎng)的無紙化測評(píng)系統(tǒng)，學(xué)生考試時(shí)只需要通過IE瀏覽器訪問考試服務(wù)器，從服務(wù)器上下載考試需要的數(shù)據(jù)后即可開始考試，所有的考試過程管理均由考試客戶端和服務(wù)器共同完成。無紙化考試促進(jìn)學(xué)生在平時(shí)注重實(shí)際操作能力的學(xué)習(xí)，考核過程公開透明，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到自己的優(yōu)勢與劣勢。

針對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容定期進(jìn)行考核，主要考察學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)核心思想和方法的掌握情況，提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問題能力。學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)之后，教師要求學(xué)生按照計(jì)算思維的模式解決一些實(shí)際問題，例如，何時(shí)不租用輪滑鞋子而是自己買一雙？去超市結(jié)賬排哪一隊(duì)？完善的考核方式加強(qiáng)了實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，也有助于考察學(xué)生的計(jì)算思維，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3 結(jié)語

計(jì)算思維是目前《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)研究的熱點(diǎn)課題之一，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個(gè)方面計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)進(jìn)行探討和研究，將計(jì)算思維訓(xùn)練融入教學(xué)過程中，以挖掘?qū)W生潛能，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維思考和解決專業(yè)問題。實(shí)踐表明學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、方式和動(dòng)力產(chǎn)生了較大的變化，計(jì)算思維能力也得到了一定的提升，然而以計(jì)算思維為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究仍處于起步階段，教師仍需不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考試方式，才能更好地推進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力乃至創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

[1] 谷巖,宋文,劉敏華等.以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué),2012（8）:52～54

[2] 董榮勝,古天龍.計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2009（1）:1～2

[3] 陳國良,董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（1）:7～11

[4] Wing JM.Computational Thinking[J].Communications of the ACM,2006,49（3）:33～35

[5] 羅芳,楊長興.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的思考[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（18）:83～89

[6] 韓秋楓,孔波,李祁.大學(xué)計(jì)算機(jī)課程引入基于計(jì)算思維的問題探究式教學(xué)的思考[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2014，36（A1）:186～190

[7] 龔沛曾,楊志強(qiáng).大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（5）:51-5

Exploration and Practice of College Computer Foundation Teaching by the Guidance of Computational Thinking Ability Training

ZHAO Yan-jie，ZHANG Ling-li
（School of Information Engineering,Xuchang University,Xuchang 461000）

Computational thinking is essential accomplishment for undergraduate today,and College Computer Foundation course is a key course for the computational thinking training.Combined with the computational thinking capacity training,in view of the characteristics of the course and the existent problem in the teaching,makes an exploration and practice in teaching content,teachingmethods and examination form.Practice shows that thesemeasures can improve the computational thinking ability of students and the quality of teaching.

College Computer Foundation;Computational Thinking;Teaching Practice

1007-1423（2015）07-0029-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.07.009

趙艷杰（1977-），女，河南許昌人，本科，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

張鈴麗（1982-），女，河南周口人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)

2015-01-08

2015-02-10

許昌學(xué)院2014年教學(xué)研究項(xiàng)目