萬李，宋梅（湖南科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，永州 425199）

淺談計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)

萬李，宋梅
（湖南科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，永州 425199）

0　引言

2007年，美國正式啟動了以計算思維為核心的本科教育模式，提出“計算思維教育要與思維科學(xué)理論與方法相結(jié)合，多維度、多層次開展計算機思維研究與實施，并在多類學(xué)生中推廣”，這在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和教育界引起了廣泛關(guān)注。計算機基礎(chǔ)課程作為高校非計算機專業(yè)學(xué)生開設(shè)的第一層次的計算機基礎(chǔ)教育課程，是培養(yǎng)學(xué)生計算機文化意識和學(xué)習(xí)其他計算機課程的基礎(chǔ)課，具有很強的基礎(chǔ)性和實踐性。為此，如何在計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中貫穿計算思維的培養(yǎng)成為大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育的重要課題。

1　計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機基礎(chǔ)課程教育呈現(xiàn)出泛在化、平民化、邊緣化、隨意化等特征，主要可以從以下兩方面進行分析：一是學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，他們普遍認為計算機基礎(chǔ)課很“簡單”，即使沒有教師教也可以自學(xué)得很好，而對于計算機的“編程”，他們認為應(yīng)該是計算機專業(yè)學(xué)生的事，非計算機專業(yè)的學(xué)生學(xué)了以后作用不大，與今后的工作和生活沾不上邊；二是教師的引導(dǎo)和幫助不夠。某些教師自身對計算機基礎(chǔ)課程在本科教育中的定位和認識比較模糊，認為讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些實用技術(shù)，不僅能比較快地收到學(xué)習(xí)成效，且能讓他們在以后的工作中“學(xué)以致用”，或者單純以計算機等級考試過級率高低指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，而 “計算思維”的培養(yǎng)是一個長期的過程，與短時間內(nèi)的計算機基礎(chǔ)教學(xué)關(guān)系不大。長此以往，計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨的瓶頸越來越大，學(xué)生提不起興趣，教師缺乏教學(xué)動力，漸漸陷入到教學(xué)越來越可有可無的惡性循環(huán)之中。

基于此，要改變傳統(tǒng)計算機基礎(chǔ)教育的現(xiàn)狀，進一步增強學(xué)生計算機知識及應(yīng)用技能方面的教育，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和計算思維能力是十分必要且迫切的。本文結(jié)合湖南科技學(xué)院的實際，在緊緊圍繞“建設(shè)特色鮮明的應(yīng)用技術(shù)型地方本科院校”和為地方經(jīng)濟社會發(fā)展提供人才和技術(shù)支撐的基本辦學(xué)定位的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校本科培養(yǎng)方案要求和課程性質(zhì)，探討如何結(jié)合計算機課程教學(xué)，有機地融入計算思維培養(yǎng)的內(nèi)容，使之潛移默化，融會貫通，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

2　圍繞計算思維進行課程建設(shè)的基本思路

計算機基礎(chǔ)教學(xué)不應(yīng)僅注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，還應(yīng)將課程提升到思想教學(xué)的高度，在教學(xué)過程中貫穿對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，是解決課程建設(shè)問題的有效途徑。換而言之，就是在引入這門課程時，應(yīng)向?qū)W生指明，計算機基礎(chǔ)課程不僅是培養(yǎng)計算機的基本操作技能，更要注重在此基礎(chǔ)上，真正掌握利用計算機來解決問題的基本方法和步驟，這也就是我們常說的“知其然，更要知其所以然”。做到了這一點，也就在一定程度上實現(xiàn)了對學(xué)生計算思維能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

圍繞計算思維進行課程建設(shè)，基本思路有：一是緊緊圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)關(guān)于知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)要求，按照“基礎(chǔ)、實用、新型、能力”的教學(xué)思想精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。二是以夯實基礎(chǔ)、面向應(yīng)用、培養(yǎng)創(chuàng)新為培養(yǎng)目標(biāo)，以課程建設(shè)為基礎(chǔ)、以等級考試為抓手、以創(chuàng)新競賽為舞臺，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與主動性，從而提高他們的計算機素養(yǎng)，培養(yǎng)他們的計算思維。

3　培養(yǎng)計算思維的教學(xué)方案

在計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中，我院主要開設(shè)了三門課程，分別是 《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》、《程序設(shè)計基礎(chǔ)》和《Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)》。下面，分別從這三門課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等出發(fā)，探討以計算思維能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)方案。

3.1《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程

《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》教學(xué)的目標(biāo)是：要求學(xué)生從宏觀上掌握和理解計算機的工作原理，讓學(xué)生在計算機應(yīng)用層面對計算思維有一個基本認識。很多學(xué)生認為學(xué)習(xí)這門課只要學(xué)會了計算機的基礎(chǔ)操作，或者是學(xué)會了幾種常用辦公軟件就算學(xué)好了。教師也似乎從某種程序上默認了這一情況。為此，我們對原有的教學(xué)方案進行調(diào)整，在這門課程中弱化Office軟件課堂講解，強化實踐和自主學(xué)習(xí)。突破以操作為主的教學(xué)模式，取而代之的是開展計算思維基礎(chǔ)知識教學(xué)，對計算思維及其主要內(nèi)容、計算思維的作用、馮·諾依曼計算機、存儲程序等問題進行介紹，讓學(xué)生在宏觀上了解計算機思維的基本知識和基本理論。在課程教學(xué)內(nèi)容的安排上，從分析基本的計算環(huán)境，到介紹抽象級問題求解的基本方法，將知識傳授與素養(yǎng)培養(yǎng)貫穿于思維教學(xué)當(dāng)中，使學(xué)生在對計算系統(tǒng)及環(huán)境有所了解的同時，初步體會計算機問題求解的基本方式，逐步培養(yǎng)學(xué)生計算思維的養(yǎng)成。

學(xué)習(xí)程序設(shè)計方法是理解計算機和培養(yǎng)計算思維的最好途徑，計算思維不是編程，但最終卻要通過編程來實現(xiàn)。在以培養(yǎng)計算思維作為教學(xué)核心任務(wù)的教學(xué)過程中，課程的教學(xué)應(yīng)該突出程序設(shè)計方法，而不是語言本身。此外，在這門課的實驗教學(xué)中，要使學(xué)生通過實驗感受計算機問題求解的基本方法和思維模式。對非計算機專業(yè)的學(xué)生而言，通過這門課程不是培養(yǎng)成為專門從事程序設(shè)計的程序員，而是學(xué)習(xí)分析和解決計算機問題的基本過程和思路。為此，對《程序設(shè)計基礎(chǔ)》該課程的教學(xué)內(nèi)容安排如下：（1）從計算思維的角度出發(fā)，將一些經(jīng)典案例進行重組，將問題的求解從一般高度提升到計算思維的高度，使學(xué)生養(yǎng)成用計算思維解決問題的習(xí)慣和能力。（2）引入應(yīng)用程序開發(fā)的教學(xué)，開發(fā)一定規(guī)模的應(yīng)用程序，引導(dǎo)學(xué)生探究問題求解的思路和方法，培養(yǎng)計算思維。（3）在教學(xué)方法上，尊重學(xué)生不同的認知方式，提倡算法的多樣化和變化性。比較計算思維與傳統(tǒng)思維解決問題的區(qū)別和聯(lián)系，從而培養(yǎng)計算思維。

3.3《Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)》課程

《Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)》是與具體應(yīng)用結(jié)合得比較緊密的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)課程。在《Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)》課程的教學(xué)方案中，應(yīng)以計算學(xué)科基本問題為導(dǎo)向，以經(jīng)典案例為基礎(chǔ)，以項目開發(fā)為目的，以新技術(shù)、新開發(fā)平臺為載體，強化學(xué)科基礎(chǔ)概念和基本原理的理解，著力培養(yǎng)和提高學(xué)生的計算思維能力，使學(xué)生的計算機綜合能力得到了很好的鍛煉和提升。主要的做法是：在整個教學(xué)中始終貫穿一個核心實例 “教學(xué)信息管理系統(tǒng)”，采用總分式任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，讓學(xué)生第一堂課就可以看到最終作品，了解學(xué)習(xí)這門課的目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并以此為目標(biāo)，分步式地將最終作品分解為若干個“小任務(wù)”，根據(jù)“小任務(wù)”的內(nèi)容，逐步引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題，從而解決問題。在整個課程結(jié)束時，達到“小部分學(xué)生熟練掌握整個系統(tǒng)開發(fā)的所有程序，絕大部分學(xué)生掌握如何開發(fā)一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，所有學(xué)生掌握系統(tǒng)是如何開發(fā)的”教學(xué)目標(biāo)。同時，在講解的過程中，應(yīng)當(dāng)注意如下兩個問題：一是要突出相應(yīng)領(lǐng)域問題求解的核心思路和基本方法；二是要通過小規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，使學(xué)生逐步體會應(yīng)用系統(tǒng)級的問題求解方式。

4　預(yù)期目標(biāo)

通過這些嘗試，我們初步取得了一些成效，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升了，學(xué)習(xí)的主動性增強了，少數(shù)學(xué)生能在教師的引導(dǎo)下完成相對復(fù)雜程序的設(shè)計，并能積極思考教材外的問題。在今后的教學(xué)中，我們將結(jié)合課程改革，進一步注重計算思維的培養(yǎng)，并希望實現(xiàn)如下目標(biāo)。

4.1將學(xué)生學(xué)習(xí)計算機從感性認識上升到理性認識

以往學(xué)生的學(xué)習(xí)目的是如何使用計算機這個工具，學(xué)習(xí)完計算機基礎(chǔ)課程后，學(xué)生能擁有相對抽象的計算思維，所具備的感性認識能足以支撐提升到教學(xué)目標(biāo)所期望的理性認識的高度。

4.2設(shè)計出評估指標(biāo)考核掌握計算機思維的程度

為有效評價計算思維的融入效果，以便從教學(xué)過程中獲得有效的反饋，我們需要設(shè)計評估指標(biāo)，以便對學(xué)生掌握計算思維的程度進行考核，這對我們有了更高的要求，除了認清計算思維的內(nèi)容與本質(zhì)外，還要了解分析計算思維的基本要求。

4.3教學(xué)方法和技術(shù)得到進一步提高

計算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是一個長期的過程，不是僅僅通過一兩門課程就能達到目標(biāo)，是需要通過一系列課程的教學(xué)及實踐，逐步建立判斷、分析、解決問題的方法和思路。計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)，只是讓學(xué)生養(yǎng)成計算思維的一個平臺和過程的一部分，在這個過程中，教師們必須調(diào)整已有的教學(xué)形式和教學(xué)方法，注重學(xué)生計算機思維的養(yǎng)成，并采取積極的方法讓計算思維成為學(xué)生潛移默化的一種能力。

5　結(jié)語

總結(jié)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的發(fā)展規(guī)律，最終的目標(biāo)就是讓計算思維能力成為學(xué)生思維的一部分，使學(xué)生養(yǎng)成獨立思考、自主學(xué)習(xí)、信任自己，能夠有效判斷問題的難易，并能想出解決問題的方法，從而更清晰地理解概念和闡述概念，并從主觀和客觀及辯證的方面去看待事物、分析問題、解決問題、得出結(jié)論、總結(jié)經(jīng)驗等。建立以計算思維為核心的計算機基礎(chǔ)教學(xué)科學(xué)化和規(guī)范化的教學(xué)方法，仍是值得我們?nèi)ヌ剿鞯膯栴}。因此，作為長年從事教學(xué)工作的一線教師，應(yīng)當(dāng)把提高自身的計算思維知識作為提升自身素養(yǎng)的重要組成部分，深刻領(lǐng)悟計算思維的內(nèi)涵，充分積累和利用計算思維的示例及資源，盡可能地在課堂上創(chuàng)建一些計算思維的活動。

［1］王麗娜，杜玫芳，趙燕麗.基于計算思維的計算機基礎(chǔ)教學(xué)的實踐研究［J］.電腦知識與技術(shù)，2012（5）：3632～3641

［2］于曉強，趙秀巖，閆丕濤.計算機程序設(shè)計課程中計算思維能力的培養(yǎng)［J］.計算機教育，2011（7）：18～21

［3］何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培養(yǎng)［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2010（9）：5～9

［4］董榮勝，古天龍.計算思維與計算機方法論［J］.計算機科學(xué)，2009（1）：1～42

［5］李思明，陳曉丹.將計算思維融入計算機基礎(chǔ)教學(xué)［J］.現(xiàn)代計算機，2012（9）：48～51

Computer Fundamental Course；Computational Thinking；Teaching Plan

Discussion on Computational Thinking Training in Computer Fundamental Education

WAN Li，SONG Mei
（Deparment of Electronic and Information Engineering，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199）

湖南科技學(xué)院教學(xué)改革研究項目（湘科院教字［2014］29號）、湖南科技學(xué)院計算機應(yīng)用技術(shù)重點學(xué)科資助項目

1007-1423（2015）10-0037-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.10.010

萬李（1983-），男，湖北洪湖人，碩士研究生，講師，研究方向為智能計算、算法分析與網(wǎng)絡(luò)智能

2015-02-03

2015-03-04

信息技術(shù)的飛速發(fā)展使計算機基礎(chǔ)課程教育呈現(xiàn)出泛在化、平民化、邊緣化、隨意化等特征。在計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中貫穿計算思維的培養(yǎng)成為大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育的重要課題。結(jié)合湖南科技學(xué)院實際，從大學(xué)計算機不同課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等方面對教學(xué)方案進行改革，能有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

計算機基礎(chǔ)課程；計算思維；教學(xué)方案

宋梅（1980-），女，青海海東人，碩士研究生，講師，研究方向為空間圖像處理、算法分析和人工智能

Some features present in computer fundamental education such as ubiquitous，civilians，marginalization and arbitrary because of the rapid development of information technology.It becomes an important topic in computer fundamental education which is throughout computational thinking training during computer fundamental course teaching.Combined with the actual situation of Human University of Science and Engineering，provides the reformation to the teaching plan from teaching aim and teaching contents in different computer fundamental courses，it can cultivate computational thinking ability of students effectively.