大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探究

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【摘要】計(jì)算思維反映的是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的思維方法，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的重點(diǎn)方向。文章著重從計(jì)算思維的角度出發(fā)，在基于實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，多角度探討了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)的策略。教學(xué)實(shí)踐表明，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，能夠提高學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力，是提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程；教學(xué)改革；策略

1大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，很多高校開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，并且越來(lái)越重視該門(mén)課程的教學(xué)與改革研究。傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容側(cè)重于計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能，知識(shí)點(diǎn)多，但內(nèi)容相對(duì)松散，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間缺乏系統(tǒng)性聯(lián)系。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)方法還存在著“狹義工具論”的問(wèn)題[1]，導(dǎo)致培養(yǎng)出來(lái)的部分學(xué)生只會(huì)一些軟件的基本操作和簡(jiǎn)單編程。很多大學(xué)生在中學(xué)階段就已經(jīng)接觸了計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識(shí)，部分學(xué)生已經(jīng)掌握了常用辦公軟件的基本操作，這就讓他們失去了學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的興趣。為了解決上述弊端，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)提出了更高的目標(biāo)：必須讓學(xué)生提升計(jì)算思維能力。

2計(jì)算思維的基本概述及現(xiàn)狀

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解的一系列思維活動(dòng)。這就指明了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不應(yīng)只停留在工具使用層面，而應(yīng)深入地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)及培養(yǎng)途徑的研究，目前已經(jīng)作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的重點(diǎn)方向并取得了一定的成效，然而其中也存在許多的不足之處，主要表現(xiàn)在：第一，教師對(duì)計(jì)算思維能力的認(rèn)識(shí)不夠。很多教師只是將計(jì)算機(jī)作為一種應(yīng)用工具使用，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生創(chuàng)新性不強(qiáng)，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也只是“紙上談兵”。第二，課程設(shè)置缺乏專(zhuān)業(yè)性和應(yīng)用性。很多教學(xué)內(nèi)容太淺或太深，沒(méi)有充分考慮到不同學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)應(yīng)用的思維被忽視。

3大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

如何將計(jì)算思維由抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)際，需要從大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā)，全面分析，長(zhǎng)期摸索，通過(guò)一系列策略將計(jì)算思維有效地滲透到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

3.1加強(qiáng)教師自身對(duì)計(jì)算思維能力的學(xué)習(xí)

首先，需要通過(guò)多種途徑加強(qiáng)教師自身對(duì)計(jì)算思維能力的學(xué)習(xí)，充分重視計(jì)算思維能力的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生發(fā)展的重要性。例如，開(kāi)展相關(guān)研討會(huì)，探討計(jì)算思維能力培養(yǎng)的有效途徑，制訂培養(yǎng)計(jì)劃，拓展教師的教學(xué)思路。其次，教師應(yīng)把主要的教學(xué)精力投入到學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上，將計(jì)算思維有意識(shí)地滲透到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。例如，在講解計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、效率高的特點(diǎn)時(shí)，如果直接用文字灌輸這個(gè)特點(diǎn)，學(xué)生就會(huì)感到枯燥無(wú)味，此時(shí)教師可以以講故事的形式向?qū)W生講解著名的“四色定理”的研究過(guò)程。教師還可以以直觀的方式，通過(guò)身邊的簡(jiǎn)單問(wèn)題給學(xué)生舉例：教師一邊在計(jì)算機(jī)上播放音樂(lè)一邊播放教學(xué)PPT，形象地解釋操作系統(tǒng)中多任務(wù)的概念；教師用手頭教材的目錄快速找到待查內(nèi)容所在的頁(yè)碼，生動(dòng)地演繹索引查詢的基本思想。

3.2設(shè)置系統(tǒng)化、有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容

首先，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)充分考慮大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，把體現(xiàn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)應(yīng)用成果的內(nèi)容反映進(jìn)去。其次，還應(yīng)考慮計(jì)算思維能力由低到高的三個(gè)層次：機(jī)器的操作能力、信息的處理能力及問(wèn)題的求解能力。最后，在結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)層次和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，銅陵學(xué)院對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男抻啠贫ú?shí)施了體現(xiàn)差異性和應(yīng)用性培養(yǎng)模式的系列課程。第一學(xué)期針對(duì)所有專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)計(jì)算思維與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，分為WPS辦公軟件、計(jì)算思維以及程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)三個(gè)模塊。這門(mén)課程的教學(xué)目的是初步培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的意識(shí)，同時(shí)又讓他們掌握最基本的操作能力。第二學(xué)期開(kāi)設(shè)一門(mén)幫助各專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)且具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，讓學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì)到計(jì)算思維的應(yīng)用性。在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇上，充分考慮專(zhuān)業(yè)性和應(yīng)用性，理工類(lèi)學(xué)生開(kāi)設(shè)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，文科專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。

3.3轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、改變教學(xué)方式以及豐富教學(xué)平臺(tái)

從知識(shí)教學(xué)向思維教學(xué)轉(zhuǎn)變。知識(shí)教學(xué)側(cè)重于學(xué)習(xí)現(xiàn)成的知識(shí)，思維教學(xué)強(qiáng)調(diào)基本方法和思維能力的培養(yǎng)。在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的教學(xué)中，將程序按照功能分解成若干個(gè)模塊是一種體現(xiàn)計(jì)算思維的有效教學(xué)手段，尤其對(duì)初學(xué)程序設(shè)計(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)大有幫助。教師可以有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生遵循此原則，而不是一開(kāi)始就急于寫(xiě)代碼，即使是個(gè)小程序，學(xué)生也能夠做到思維清晰。例如，編程求方程ax2+bx+c=0的根（其中a、b、c是方程的系數(shù)）。教師可以要求學(xué)生首先給出編程思路，第1步，首先通過(guò)鍵盤(pán)接收三個(gè)數(shù)據(jù)分別賦值給變量a、b、c，完成程序的輸入部分；第2步，根據(jù)三個(gè)系數(shù)的關(guān)系判斷此方程是否有解（有兩個(gè)不同的解或者一個(gè)相同的解）或者無(wú)解，決定程序的執(zhí)行流程，給出程序的處理部分；第3步，根據(jù)第2步的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行輸出，完成程序的輸出部分。最后，學(xué)生將上述思路細(xì)化給出算法，最終完成代碼的編寫(xiě)。在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時(shí)還需注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，理論往往是抽象、難以理解的，而操作相對(duì)具體、容易理解。例如，講解數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系完整性時(shí)，教師可以先簡(jiǎn)練、準(zhǔn)確地介紹其概念，使學(xué)生有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)，然后重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例對(duì)涉及的理論知識(shí)加以針對(duì)性的講解，從而加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。由于大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是驗(yàn)證性的，教師還應(yīng)把有利于提高學(xué)生能力的一些綜合性項(xiàng)目納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。例如，在學(xué)習(xí)完數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程的章節(jié)知識(shí)后，教師可以布置任務(wù)，讓學(xué)生綜合所學(xué)知識(shí)分工協(xié)作完成小型圖書(shū)借閱管理系統(tǒng)（或者學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。線下教學(xué)要有步驟、有針對(duì)性，教師應(yīng)把主要任務(wù)放到學(xué)習(xí)方法的傳授上，精心做好教學(xué)計(jì)劃，把握整個(gè)教學(xué)過(guò)程的主方向。此外，教師還可以提前將一些啟發(fā)式的案例和任務(wù)作為資源放在線上平臺(tái)，通過(guò)角色、資源的合理優(yōu)化、分配，組建合作學(xué)習(xí)小組。例如，在WPS辦公軟件的教學(xué)中，教師可用計(jì)劃課時(shí)的1/3給學(xué)生作“引導(dǎo)性”講解，而把計(jì)劃課時(shí)的2/3留給學(xué)生。學(xué)生根據(jù)WPS的使用經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)生之間的相互交流，找出實(shí)用性較強(qiáng)的一些軟件功能，再由學(xué)生把這些功能設(shè)計(jì)成案例在課堂上演示，學(xué)生之間還可以互相評(píng)教。2021年9月，該校將計(jì)劃啟動(dòng)省級(jí)慕課項(xiàng)目計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與計(jì)算思維，不斷豐富教學(xué)平臺(tái)資源。教學(xué)實(shí)踐表明，線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)相融合的方式對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)、學(xué)習(xí)效果的提升都有顯著作用，也是疫情突發(fā)狀況下的一種非常有效的學(xué)習(xí)途徑。

3.4完善課程考核評(píng)價(jià)方式

應(yīng)該結(jié)合實(shí)際需求，通過(guò)多視角的課程考核評(píng)價(jià)方式更好地優(yōu)化計(jì)算思維能力培養(yǎng)的過(guò)程。可以擴(kuò)大考核內(nèi)容的范圍，不僅僅局限于期末考試，可將平時(shí)作業(yè)、單元測(cè)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)以及課程論文等納入綜合成績(jī)?cè)u(píng)定中。此外，可根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)對(duì)考試內(nèi)容細(xì)化要求。例如，要求學(xué)生提交學(xué)習(xí)計(jì)算思維的心得體會(huì)的小論文；要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)利用辦公軟件進(jìn)行畢業(yè)論文長(zhǎng)文檔的制作；要求電子商務(wù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生結(jié)合計(jì)算機(jī)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)提交電子商務(wù)網(wǎng)站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)概念的作品。

4結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐表明，通過(guò)加強(qiáng)教師自身對(duì)計(jì)算思維能力的學(xué)習(xí)，設(shè)置系統(tǒng)化、有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容，探索線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)相融合的學(xué)習(xí)途徑以及完善課程考核評(píng)價(jià)方式等一系列策略可以有效地提升教學(xué)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳國(guó)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(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（1）：7-11.

作者:姚珺 單位:銅陵學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院