計(jì)算思維下計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)模式論文

　　摘要：培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維能力是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心任務(wù)。選取了西安航空學(xué)院“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”兩門計(jì)算機(jī)公共課程，采用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、基于問題求解等教學(xué)模式，通過計(jì)算思維的研究與實(shí)踐，提升了學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)自主學(xué)習(xí)的能力，對(duì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)教學(xué)方式的變革有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。

　　關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)公共課程；教學(xué)模式

　　０引言

　　近年來，隨著電腦的普及，人們的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力有所提高。但一些高校在計(jì)算機(jī)公共課程作用的認(rèn)識(shí)方面存在著偏差，認(rèn)為多數(shù)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)已有一定的掌握，在教學(xué)中偏重于計(jì)算機(jī)理論知識(shí)或者計(jì)算機(jī)實(shí)際操作的講授，忽視了對(duì)學(xué)生“計(jì)算思維”能力的培養(yǎng)。２０１０年７月，北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、中國科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)組成了“九校聯(lián)盟”，在西安交通大學(xué)召開了第一屆“九校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”，并發(fā)表了“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”，聲明指出：“培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的一個(gè)重要內(nèi)容就是要潛移默化地使他們養(yǎng)成一種新的思維方式，運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念對(duì)問題進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行為理解，即建立計(jì)算思維。九校聯(lián)盟（Ｃ９）旗幟鮮明地把培養(yǎng)具有國際競(jìng)爭力的高級(jí)人才的計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的一項(xiàng)重要的、長期的、復(fù)雜的核心任務(wù)，為國內(nèi)高校的計(jì)算機(jī)公共課程的教學(xué)引領(lǐng)了方向，樹立了標(biāo)桿�！保郏保萦纱丝梢�，計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)中“計(jì)算思維”能力的培養(yǎng)對(duì)提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高大學(xué)生的整體素質(zhì)有著非常重要的作用。

　　１我校計(jì)算機(jī)公共課程的研究現(xiàn)狀

　　我校計(jì)算機(jī)公共課程主要包括“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”、“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”兩門課程，這兩門課程都是有利于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要課程。新形勢(shì)下，對(duì)計(jì)算機(jī)公共課程的改革非常必要。要通過教育教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，教學(xué)內(nèi)容的改革，教學(xué)方法和手段的創(chuàng)新，不斷提升大學(xué)生計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)。對(duì)于我校開設(shè)的計(jì)算機(jī)公共課程，課程組通過在新生中開展問卷調(diào)查、編寫基于“計(jì)算思維”任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式的教材、編寫基于問題求解教學(xué)模式的教材、編制試題庫、修訂完善考核方法、進(jìn)行ＭＯＯＣ建設(shè)等五個(gè)學(xué)期一系列的教學(xué)改革實(shí)踐，取得了一定的成績。

　　２我校計(jì)算機(jī)公共課程的研究與實(shí)踐內(nèi)容

　　２．１研究內(nèi)容

　　（１）基于“計(jì)算思維”的教學(xué)模式在計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐。我校選取了“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”兩門計(jì)算機(jī)公共課程，并通過這兩門課程的教學(xué)進(jìn)行基于“計(jì)算思維”的教學(xué)模式應(yīng)用實(shí)踐，同時(shí)驗(yàn)證計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)教育教學(xué)中起到的積極作用。

　�。ǎ玻┙ㄔO(shè)“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”ＭＯＯＣ和“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程站。在“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”和“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)過程中充分融入“計(jì)算思維”的核心思想，設(shè)定“以學(xué)生為中心，以任務(wù)為導(dǎo)向”的教學(xué)模式，將任務(wù)逐步分解為知識(shí)點(diǎn)。知識(shí)點(diǎn)的拆分遵循“小而精”的原則，圍繞知識(shí)點(diǎn)提供微課視頻、在線測(cè)試、習(xí)題作業(yè)、在線討論等多方位教學(xué)模塊資源，循序漸進(jìn)地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地教與學(xué)，對(duì)學(xué)習(xí)平臺(tái)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷的完善與改進(jìn)，使計(jì)算思維在網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式中得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。

　�。玻�２采用的方法

　　２．２．１任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)屬于一種基于“計(jì)算思維”的教學(xué)模式，在這種教學(xué)模式中，教師主要負(fù)責(zé)提出任務(wù)、演示任務(wù)操作過程、輔導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)、對(duì)內(nèi)容和問題進(jìn)行總結(jié)歸納、布置課后作業(yè)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過查閱資料、相互討論，利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維和方法分析和解決問題。我校計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，主要選自于學(xué)生進(jìn)入工作崗位承擔(dān)的“經(jīng)理助理”在一年中不同階段的工作任務(wù)，如制作“員工之家”期刊、制作產(chǎn)品銷售年報(bào)、制作公司產(chǎn)品宣傳演示文稿等，通過這些工作任務(wù)促進(jìn)學(xué)生的求知欲望。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過自主學(xué)習(xí)和小組相互合作，在思考和動(dòng)手實(shí)踐中逐漸培養(yǎng)計(jì)算思維的能力。

　�。玻�２．２基于問題求解的教學(xué)模式。２００６年，周以真教授首次提出“計(jì)算思維”的概念，其中就包含“問題求解”的思維活動(dòng)。教師通過對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一些經(jīng)典問題的分析，求解過程的詳細(xì)講授，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。經(jīng)典問題有：梵天塔問題、博弈問題、背包問題、判斷誰在說謊問題、哲學(xué)家共餐問題，等等。將案例所蘊(yùn)含的計(jì)算思維與方法滲透其中，以此來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力［２］。

　�。玻�２．３構(gòu)建基于“計(jì)算思維”的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式�；�于“計(jì)算思維”的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式主要是將教師的教學(xué)指導(dǎo)行為和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為結(jié)合起來，達(dá)到合理利用網(wǎng)絡(luò)資源的目的，?用先進(jìn)科學(xué)思維方法獲取知識(shí)，學(xué)會(huì)自我思維，自我獲取有效信息，掌握解決問題的思維方式［３］。我�；�于“計(jì)算思維”的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式主要體現(xiàn)在構(gòu)建了“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”ＭＯＯＣ和“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程站。

　　３研究過程

　�。常�１研究準(zhǔn)備階段

　　在研究的準(zhǔn)備階段，主要通過收集目前有關(guān)計(jì)算思維方面的各種材料，包括理論資料和實(shí)踐材料等，開展對(duì)當(dāng)前高等教育計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查和研究。采用調(diào)查問卷、查閱等方法，對(duì)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)中“計(jì)算思維”方法的運(yùn)用情況進(jìn)行有計(jì)劃、有系統(tǒng)的研究，并對(duì)“計(jì)算思維”相關(guān)學(xué)科的資料進(jìn)行分析、比較、歸納，為整個(gè)研究的完成打好基礎(chǔ)。

　�。常�２理論探究階段

　　在理論探究階段，主要在理論層面上摸索探討“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”、“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的“計(jì)算思維”的思維原理、思維方法的運(yùn)用以及思維能力的培養(yǎng)，包括計(jì)算思維的發(fā)展歷史，在教學(xué)中如何應(yīng)用計(jì)算思維方法，在教學(xué)中如何培養(yǎng)計(jì)算思維能力，如何發(fā)揮計(jì)算思維在教學(xué)中的作用以及計(jì)算思維在整個(gè)教學(xué)過程中的地位等，并采用了描述性法及多種思維方法。

　�。ǎ保┟枋鲂苑�。對(duì)“計(jì)算思維”在最初定義的基礎(chǔ)之上，將前人在計(jì)算思維方面取得的研究成果通過自己的理解驗(yàn)證、加工改進(jìn)，賦予其新的定義和解釋，并得到計(jì)算機(jī)科學(xué)界以及教育界學(xué)者們的認(rèn)可，接受采納并融入“計(jì)算思維”的計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)模式中。

　�。ǎ玻┧季S方法。計(jì)算思維是一種思維，是一種解決問題的方式，教學(xué)中可使用歸納演繹、類比推理、綜合分析等方法。這種思維將問題分解成大小不同的部分，并且利用所掌握的計(jì)算知識(shí)找出解決問題的辦法。計(jì)算思維能增強(qiáng)學(xué)生解決模糊的、復(fù)雜的或開放性問題的自信心，因此，任何學(xué)科背景或年齡段的學(xué)生都應(yīng)該學(xué)習(xí)培養(yǎng)個(gè)人的計(jì)算機(jī)思維能力，這是一種讓人受益的技能。

　　３．３教學(xué)實(shí)踐階段

　　本階段主要是承接上述部分的理論探究，在教學(xué)實(shí)踐中構(gòu)建以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向的課程內(nèi)容，運(yùn)用計(jì)算思維方法進(jìn)行課堂教學(xué)。首先設(shè)計(jì)了“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”、“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程，設(shè)計(jì)了任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)模式和基于問題求解教學(xué)模式的教學(xué)方案，圍繞計(jì)算思維方法和計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，構(gòu)建基于“計(jì)算思維”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，并將其應(yīng)用到“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”、“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”兩門課程的教學(xué)當(dāng)中。通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入的了解和分析，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。在“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”課程教學(xué)中，教師將知識(shí)點(diǎn)巧妙地融入教學(xué)任務(wù)，圍繞實(shí)際“任務(wù)”展開教學(xué)。老師引導(dǎo)學(xué)生帶著真實(shí)的“任務(wù)”進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，給學(xué)生親切感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情［４］。在“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)過程中，老師要適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)，重視教學(xué)課程的整體結(jié)構(gòu)，利用一些案例進(jìn)行課程內(nèi)容的講解，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)中要以培養(yǎng)學(xué)生的能力為主導(dǎo)［５］。另外，為滿足新形勢(shì)下以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向，突出重基礎(chǔ)、強(qiáng)能力的基礎(chǔ)教學(xué)，構(gòu)建了“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”ＭＯＯＣ和基于“計(jì)算思維”的“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)網(wǎng)站，進(jìn)一步補(bǔ)充了課外教學(xué)內(nèi)容。

　�。常�４總結(jié)評(píng)析階段

　　這個(gè)階段主要是針對(duì)整個(gè)基于“計(jì)算思維”的計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)模式的研究與實(shí)踐效果，包括“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”ＭＯＯＣ的教學(xué)效果，“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”網(wǎng)站的使用效果等，從網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)使用、學(xué)生成績、學(xué)生問卷調(diào)查等多個(gè)方面進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)與總結(jié)。

　　４研究成果與不足

　�。矗�１成果的主要內(nèi)容

　　為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，使計(jì)算思維更好地應(yīng)用于“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”和“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”等計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課的教學(xué)中，我校進(jìn)行了基于“計(jì)算思維”教學(xué)模式的研究，取得了以下主要成果。

　�。ǎ保┙�立了“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”ＭＯＯＣ，并將“計(jì)算思維”教學(xué)模式中的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式融入到ＭＯＯＣ教學(xué)中。

　�。ǎ玻�對(duì)于“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程，完成基于問題求解的教學(xué)模式的實(shí)施方案并將其整理編寫成自編教材。

　�。ǎ常┙�立了“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)網(wǎng)站。

　　（４）發(fā)表了《應(yīng)用型本科大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革與實(shí)踐》學(xué)術(shù)論文。我校基于“計(jì)算思維”教學(xué)模式研究成果的內(nèi)容豐富，包括了兩門課程的實(shí)施方案，“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”ＭＯＯＣ資源建設(shè)（視頻錄制、講義、題庫制作等），“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程網(wǎng)站資源建設(shè)（動(dòng)畫演示、視頻、教案、基于問題求解例題等）及相關(guān)教學(xué)改革論文。在“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程網(wǎng)站中包含有動(dòng)畫演示，能夠更好地展現(xiàn)編程思路，有利于學(xué)生對(duì)編程方法的掌握。

　�。矗�２不足之處

　　“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”和“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”兩門課程在建設(shè)中還存在很多不完善的方面，需要在教學(xué)實(shí)踐過程中不斷的修改和完善。“計(jì)算思維”教學(xué)模式中任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式已融入到ＭＯＯＣ教學(xué)視頻中，２０１８年秋季將利用ＭＯＯＣ進(jìn)行線上、線下混合式教學(xué)實(shí)踐�；�于問題求解的程序設(shè)計(jì)自編講義將進(jìn)一步修訂，期待能夠更好地運(yùn)用于教學(xué)中。

　　５結(jié)語

　　本文通過在計(jì)算機(jī)教學(xué)中存在著偏重于計(jì)算機(jī)理論知識(shí)或?qū)嶋H操作的講授，忽視了對(duì)學(xué)生“計(jì)算思維”能力培養(yǎng)的問題，提出了以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)教學(xué)的核心任務(wù)。選取了西安航空學(xué)院“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”兩門計(jì)算機(jī)公共課程，采用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、基于問題求解、構(gòu)建“計(jì)算思維”的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式等方法，在教學(xué)實(shí)踐中構(gòu)建以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向的課程內(nèi)容，運(yùn)用計(jì)算思維方法進(jìn)行課堂教學(xué)，提升了學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)自主學(xué)習(xí)的能力。通過基于“計(jì)算思維”的計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)模式的研究與實(shí)踐，對(duì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)教學(xué)方式的變革，促進(jìn)教育資源共享，推動(dòng)信息技術(shù)與高等教育深度融合有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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