楊永鋒

基于計算思維的計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究*

楊永鋒

（隴東學(xué)院信息工程學(xué)院，甘肅慶陽745000）

大學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)課程不僅要注重操作技術(shù)的訓(xùn)練，更要注重思維素養(yǎng)的培養(yǎng)，使學(xué)生不僅是軟件的熟練操作者，也要成為實際問題的解決者。在計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，高校教師把計算思維的思想滲透到計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)中去，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)和實踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)都要注重學(xué)生的計算思維培養(yǎng)。在教學(xué)環(huán)節(jié)突出教師的主導(dǎo)角色，引導(dǎo)學(xué)生運用計算思維去思考、去解決學(xué)習(xí)這門課程時遇到的難題；在實踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生的思維訓(xùn)練，將計算思維的方式貫穿于實驗過程之中。計算思維和計算機(jī)基礎(chǔ)課程的結(jié)合可以使學(xué)科知識與計算思維能力互相促進(jìn)，達(dá)到提升學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的目的。

計算思維；教學(xué)過程；思維培養(yǎng)；課堂教學(xué)；實踐教學(xué)

0　引言

由于在中小學(xué)階段開設(shè)了信息技術(shù)課程，學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)前基本掌握了一定的計算機(jī)理論知識，而且具備基礎(chǔ)的操作能力。如果在大學(xué)中開設(shè)的計算機(jī)基礎(chǔ)課程還是延續(xù)以往的基礎(chǔ)知識和上機(jī)操作，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程就會缺乏學(xué)習(xí)積極性，是對學(xué)生創(chuàng)新能力的傷害。高校在計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，無論從思想認(rèn)識上還是教學(xué)方式上都存在許多弊端和缺點。從思想認(rèn)識階段看，高校在計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中如果僅僅將計算機(jī)作為一個實用工具，教學(xué)的重點放在計算機(jī)理論知識的掌握和學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)上，淡化了學(xué)生對計算機(jī)科學(xué)中重要思想與方法的認(rèn)識，缺乏對學(xué)生思維素養(yǎng)的培養(yǎng)，造成的結(jié)果就是學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力不足。從教學(xué)方式角度看，高校的計算機(jī)基礎(chǔ)理論教學(xué)是簡單的灌輸式教學(xué)，上機(jī)訓(xùn)練絕大多數(shù)是驗證式實驗，缺少創(chuàng)新型、綜合型實驗。高校在思想上的不重視和填鴨式的教學(xué)方式不利于學(xué)生利用計算機(jī)解決和處理問題的思維能力培養(yǎng)。

而要達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生思維能力培養(yǎng)的高目標(biāo)，高校就要采用先進(jìn)的思維教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)工作。計算思維就在此時應(yīng)用而生，成為指導(dǎo)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的有力武器，是以重視實踐的思維教學(xué)模式的重要組成部分。

1　關(guān)于計算思維

周以真教授提出了計算思維這一概念，計算思維［1］是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)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(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

周教授指出計算思維和讀、寫、聽等一樣是學(xué)生應(yīng)該掌握的基本能力，成為解決問題的有效工具。在大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的各個環(huán)節(jié)中融入思維訓(xùn)練，可以使學(xué)科知識與計算思維能力互相促進(jìn)，達(dá)到提升學(xué)生思維能力的目的。

2　教學(xué)過程中的計算思維培養(yǎng)

隴東學(xué)院開設(shè)的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容主要分為兩部分：計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程由理論知識和實踐操作組成，理論知識部分主要介紹計算機(jī)信息處理方面的基本概念、原理和技術(shù)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識；實踐操作部分主要計算機(jī)操作系統(tǒng)和辦公軟件的使用。計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)包含程序設(shè)計、多媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，程序設(shè)計包括VB、C兩門語言，多媒體技術(shù)包含dreamweaver網(wǎng)頁設(shè)計、photoshop圖形圖像處理、flash動畫設(shè)計，數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要是指Access數(shù)據(jù)庫。

在傳統(tǒng)的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)過程中，計算思維主要靠學(xué)生自己去領(lǐng)悟，而現(xiàn)在要將其明確地講出來，引導(dǎo)學(xué)生有目的、自主地學(xué)習(xí)。計算機(jī)基礎(chǔ)課程中引入計算思維的理念，主要從課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)兩個方面展開。

2.1課堂教學(xué)環(huán)節(jié)計算思維培養(yǎng)

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，需要對課程內(nèi)容整理，在學(xué)習(xí)新知識的同時引導(dǎo)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會計算思維的方法，使學(xué)生建立基于計算的思維方式。

隴東學(xué)院在制訂教學(xué)計劃時，計算機(jī)基礎(chǔ)課程的課程只有32個課時，安排在機(jī)房上課，課程量很大，而課時很少；計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)有64個課時，32個課時用于理論教學(xué)，課堂上教授，32個課時用于實驗聯(lián)系，同樣理論學(xué)習(xí)時間短。在大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，針對每節(jié)課的內(nèi)容，引出思考點，將知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛑R的思維傳授。在課堂教學(xué)中盡量采取師生互動討論的方式，讓每一位學(xué)生都參與進(jìn)來。通過學(xué)生講述、教師引導(dǎo)，歸納出問題所在，最后達(dá)到問題的解決。例如教師在講授C語言程序設(shè)計，授課的重心是應(yīng)該放在問題求解思路、算法和程序?qū)崿F(xiàn)上，教師先提出問題，由學(xué)生自行思考如何設(shè)計算法，并積極引導(dǎo)學(xué)生解決問題和遇到的困難，并最終編寫程序?qū)崿F(xiàn)算法。

在課堂教學(xué)中，要設(shè)計好師生互動環(huán)節(jié)，給學(xué)生提出問題的機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生積極有效地思考、討論，引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行抽象、分析，形成問題求解的思路。教師要鼓勵學(xué)生積極回答問題、探索問題的求解方法，使學(xué)生能在學(xué)習(xí)中思考，在思考中逐步培養(yǎng)計算思維。例如，在講授數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，可以先引導(dǎo)學(xué)生談?wù)劷?shù)據(jù)庫的目的和數(shù)據(jù)庫中應(yīng)該包含那些實體信息以及思考實體信息之間的聯(lián)系，由教師和學(xué)生一塊繪制數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計圖，也就是E-R圖，同時讓學(xué)生思考實體與信息之間的聯(lián)系如何轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式，進(jìn)而給出數(shù)據(jù)庫的邏輯模式。

2.2實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的計算思維培養(yǎng)

計算機(jī)基礎(chǔ)的實踐環(huán)節(jié)，側(cè)重于學(xué)生對常用軟件的學(xué)習(xí)和使用。在實踐環(huán)節(jié)，老師給出實驗任務(wù)，主要由學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求完成實驗內(nèi)容。實驗形式包括驗證性實驗、設(shè)計性實驗。驗證性實驗主要驗證理論階段所講授的基本內(nèi)容，設(shè)計性實驗由學(xué)生先綜合所掌握的知識和技能，首先給出設(shè)計方案，再根據(jù)設(shè)計方案完成作品的設(shè)計。學(xué)生通過自己的努力完成一幅作品，教師能讓學(xué)生有機(jī)會展示自己的作品，讓學(xué)生介紹自己作品的設(shè)計思路和設(shè)計理念，讓其他學(xué)生對作品提出好的方面和不足的方面，這樣既可以幫助學(xué)生更好的完善自己的作品，也可以學(xué)到其他學(xué)生在作品設(shè)計的長處，彌補自己的不足。學(xué)生在完成作品時也可以以小組的方式相互討論，在相互幫助下共同完成。這些實驗策略都可以將計算思維的方式貫穿于作品的設(shè)計過程之中，在實踐環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

程序設(shè)計課程屬于實驗性學(xué)科，在學(xué)生上機(jī)調(diào)試教材中的程序時，實驗的目的不僅是驗證程序是否正確執(zhí)行，也是培養(yǎng)學(xué)生的問題求解和機(jī)器實現(xiàn)能力的途徑。學(xué)生要首先給出求解問題的實現(xiàn)步驟，再動手編寫程序代碼，這樣可以幫助學(xué)生理解計算機(jī)解決問題的方法和實現(xiàn)過程，在分析確認(rèn)了實現(xiàn)步驟可行之后，再使用程序設(shè)計語言編寫最終的程序代碼。學(xué)生在編程調(diào)試過程中通過檢錯和糾錯的過程，可以逐步培養(yǎng)學(xué)生形成良好的編寫代碼習(xí)慣和理性的邏輯思維。

3　教師在計算思維培養(yǎng)中的作用

在目前的教學(xué)體制下，大部分老師對計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)停留在教材編排的內(nèi)容上，只注重完成教學(xué)大綱上規(guī)定的內(nèi)容，教師的教學(xué)方式方法也不夠靈活，學(xué)生被動地接受，不利于學(xué)生計算思維方式的形成。教師要在學(xué)生計算思維培養(yǎng)中起到重要作用。

要實現(xiàn)在課堂中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，首先要更新計算機(jī)基礎(chǔ)課程任課教師的觀念，改變陳舊的教學(xué)方式。在實際教學(xué)過程中，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，向啟發(fā)式、自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，鼓勵向研究創(chuàng)新式轉(zhuǎn)變，向培養(yǎng)學(xué)生思維素養(yǎng)能力上轉(zhuǎn)變。

其次，教師在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)改變以往思維模式，加強(qiáng)思維訓(xùn)練，為學(xué)生提供機(jī)會讓他們用已掌握的知識和技巧解決新的未知問題。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生要加強(qiáng)實踐，讓學(xué)生在實踐中學(xué)會提煉知識點，使學(xué)生在分析問題和解決問題的實踐當(dāng)中得到充實和提高。教師不要固定學(xué)生的思維，而是不斷引導(dǎo)他們進(jìn)行各種抽象思維，讓學(xué)生在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題，并能想方設(shè)法解決問題。例如，在幻燈片演示文稿學(xué)習(xí)中，學(xué)生要學(xué)習(xí)圖片的插入以及設(shè)置相應(yīng)動畫與文字的輸入和動畫，教師講解完理論知識，演示操作流程之后，布置給學(xué)生一個學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生利用提前準(zhǔn)備好的文字和圖片，要求學(xué)生運用新課知識利用演示文稿制作電子相冊。學(xué)生在制作電子相冊時，要求每張幻燈片的主題和切換方式、每張圖片的動畫和排列方式都不同，給學(xué)生充分的創(chuàng)造發(fā)展的空間。

4　結(jié)束語

在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，不僅要講理論知識，更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生運用計算思維去思考、去解決學(xué)習(xí)這門課程時遇到的難題。在教學(xué)過程中，有針對性地在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種融入計算思維的教學(xué)方式，進(jìn)一步提高學(xué)生運用計算思維分析和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

［1］周以真.計算思維［J］.中國計算機(jī)學(xué)會通訊，2007（11）：83-85.

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

［3］程春玲，張少嫻，陳蕾.基于計算思維能力培養(yǎng)的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)研究［J］.中國電力教育，2012（8）：81-82.

［4］胡緒英，何明瑞.大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗課程的設(shè)計［J］.電腦知識與技術(shù)，2010，6（15）：40-41.

［5］何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計算機(jī)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.

［6］朱勇，楊洪偉，宋曉強(qiáng).大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)途徑［J］.計算機(jī)教育，2013（5）：35-38.

G642

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.027

2016-7-12

甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃項目（GS［2015］GHB0964）；甘肅省檔案科技項目計劃（2014-07）。

楊永鋒（1982-），男，甘肅環(huán)縣人，講師，主要研究方向：計算思維。