分布式認(rèn)知對(duì)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程影響

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【摘要】信息社會(huì)，當(dāng)前的教育形態(tài)正在發(fā)生改變，高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，同時(shí)得培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。分布式認(rèn)知認(rèn)為：認(rèn)知是對(duì)頭腦中的內(nèi)部表征和環(huán)境中的外部表征的信息加工過程。學(xué)習(xí)過程中可借助計(jì)算機(jī)的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)，做為人類認(rèn)知的補(bǔ)充，提高認(rèn)知效率，形成計(jì)算機(jī)思維。因此，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)中以分布式認(rèn)知為指導(dǎo)，學(xué)科知識(shí)教授與思維能力培養(yǎng)共同進(jìn)行，相互促進(jìn)，共同提高，以適應(yīng)信息社會(huì)對(duì)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基本技能的要求。

【關(guān)鍵字】計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共課；分布式認(rèn)知；計(jì)算思維

一、引言

我們處在一個(gè)科技高速發(fā)展，信息爆炸增長(zhǎng)的年代，計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)正改變著我們的生產(chǎn)、生活方式，使用計(jì)算機(jī)的技能，已經(jīng)成為每一個(gè)人在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職能的必備技能。但高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)卻處于一個(gè)非常尷尬的境地，現(xiàn)在的學(xué)生在中小學(xué)階段就已經(jīng)掌握了計(jì)算機(jī)的一些基礎(chǔ)知識(shí)，大學(xué)還要不要教授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程每年都在討論。

二、高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共課現(xiàn)狀

以綿陽(yáng)師范學(xué)院為例，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共課的教學(xué)內(nèi)容主要集中在計(jì)算機(jī)工作原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理，計(jì)算機(jī)信息安全，程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是針對(duì)實(shí)用性很強(qiáng)，并且國(guó)家一級(jí)計(jì)算機(jī)考試會(huì)考到的OFFICE軟件來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。經(jīng)過計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共課教師長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)校的計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)存在以下幾個(gè)方面的問題：1、計(jì)算機(jī)知識(shí)在快速發(fā)展，還沒等到學(xué)生畢業(yè)，在校學(xué)習(xí)的知識(shí)就已經(jīng)折舊了。學(xué)生在校學(xué)習(xí)的OFFICE2010，還沒有出校門就已經(jīng)升級(jí)為OFFICE2016了。學(xué)生在校學(xué)習(xí)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，出校門后發(fā)現(xiàn)編程已經(jīng)用不上了。2、高校學(xué)生來自不同的地區(qū)，計(jì)算機(jī)水平參差不齊，傳統(tǒng)的講授方法不能兼顧每一位同學(xué)，有一定基礎(chǔ)的同學(xué)對(duì)教學(xué)沒有興趣，沒有基礎(chǔ)的同學(xué)又跟不上進(jìn)度。3、非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生的對(duì)于計(jì)算機(jī)理論、概念，及硬件設(shè)備之間的工作原理難以理解，他們希望學(xué)習(xí)使用計(jì)算機(jī)解決學(xué)習(xí)、生活中遇到的問題。這些問題不是綿陽(yáng)師范學(xué)院獨(dú)有的，相信其它高校也同樣存在這樣的問題。老師們都在說，大學(xué)不僅僅是在教授學(xué)生知識(shí)，更重要的是教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。我們生活在信息時(shí)代，工作和學(xué)習(xí)開始和計(jì)算機(jī)密不可分，利用計(jì)算機(jī)解決問題已成為我們生活、工作的常態(tài)。2006年，周以真教授提出了計(jì)算機(jī)思維的概念，她認(rèn)為：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)行問題求解，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。至此，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共課改革開始從教授學(xué)生計(jì)算機(jī)原理朝著培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維轉(zhuǎn)變。

三、分布式認(rèn)知理論的觀點(diǎn)

如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維，從認(rèn)知的角度去思考是一個(gè)方向。認(rèn)知主義認(rèn)為：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者內(nèi)部認(rèn)知的過程，而信息時(shí)代的基本認(rèn)知方式，是人和智能設(shè)備的協(xié)同思考和協(xié)同思維，稱之為分布式認(rèn)知。關(guān)于分布式認(rèn)知，國(guó)內(nèi)外內(nèi)涵界定并不固定，分布式認(rèn)知既是一個(gè)新的認(rèn)知理論，也是一個(gè)看待所有認(rèn)知現(xiàn)象的認(rèn)知范式或者認(rèn)知視角，同時(shí)還是一種個(gè)體在處理復(fù)雜問題時(shí)所運(yùn)用的認(rèn)知方法或者認(rèn)知策略[2]。（1）分布式認(rèn)知認(rèn)為：認(rèn)知存在于個(gè)體/群體和制品（artifact）之中。所羅門（Salomon）提出了一個(gè)描述分布式認(rèn)知的交互模式型，認(rèn)為個(gè)體之間既相獨(dú)立，又互相影響，認(rèn)知是一個(gè)分布式環(huán)境中螺旋式上升的過程[3]。制品在人類的智力活動(dòng)中能幫助人類轉(zhuǎn)載認(rèn)知任務(wù)，降低認(rèn)知負(fù)荷，如工具、計(jì)算機(jī)、技術(shù)、方法、語(yǔ)言等都屬于制品。也就是說，人類認(rèn)知的優(yōu)勢(shì)與計(jì)算機(jī)認(rèn)知的優(yōu)勢(shì)相互補(bǔ)充，就可以實(shí)現(xiàn)更高效率的認(rèn)知。（2）分布式認(rèn)知強(qiáng)調(diào)社會(huì)———物質(zhì)情境對(duì)認(rèn)知活動(dòng)的影響。JohnnyChuah、JiajieZhang和ToddJohnson等人認(rèn)為：分布式認(rèn)知是對(duì)頭腦中的內(nèi)部表征和環(huán)境中的外部表征的信息加工過程[4]。也就是說，人類的認(rèn)知不能脫離真實(shí)的情境，需要通過人工制品模擬相應(yīng)情境，從而構(gòu)建正確的認(rèn)知結(jié)果。（3）分布式認(rèn)知強(qiáng)調(diào)交流、共享、各要素（人和制品等）相互依賴和制品在分布式認(rèn)知中的重要作用。羅杰斯（Rogers）認(rèn)為：分布式認(rèn)知方法致力于說明人類活動(dòng)中的智力過程如何超越個(gè)體的邊界。分布式認(rèn)知方法取代了那些用個(gè)體頭腦內(nèi)部的表征過程來研究人類活動(dòng)的方式，它試圖用相同的表征概念去研究特定活動(dòng)中的人與人，人與技術(shù)設(shè)備之間的交互[5]。綜上所述，分布式認(rèn)知認(rèn)為認(rèn)知的形成不僅僅是人類個(gè)體的行為，它與人類所處的環(huán)境，使用的工具密切相關(guān)。其中，各種人工制品都可以做為輔助認(rèn)知的工具，人腦認(rèn)知和制品輔助相結(jié)合，形成一種新的思維模式，提高認(rèn)知效率和解決問題的能力。

四、分布式認(rèn)知對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的影響

根據(jù)分布式認(rèn)知理論的觀點(diǎn)，計(jì)算機(jī)是一個(gè)制品，是人類認(rèn)知形式的延伸，學(xué)習(xí)過程中可借助計(jì)算機(jī)的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)，做為人類認(rèn)知的補(bǔ)充，提高認(rèn)知效率，形成計(jì)算機(jī)思維。這和2009年，《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》提出的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)需要達(dá)到的四項(xiàng)能力要求：“對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力，應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的能力，基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力、依托信息技術(shù)的共處能力。[6]”不謀而合。根據(jù)這一要求，結(jié)合和我校的實(shí)際情況，經(jīng)過反復(fù)調(diào)研和論證，我校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程從下幾個(gè)方面進(jìn)行了調(diào)整。（1）教學(xué)內(nèi)容理論課程部分，在保留計(jì)算機(jī)工作原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理，計(jì)算機(jī)信息安全，程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容的同時(shí)，加入了計(jì)算機(jī)思維、算法基礎(chǔ)。讓學(xué)生學(xué)習(xí)什么是計(jì)算機(jī)思維，學(xué)習(xí)算法的基本概念（定義、分類、表達(dá)），算法的設(shè)計(jì)方法（迭代法、遞歸法、隨機(jī)法、啟發(fā)式法等），算法的分析（最壞情況分析、平均情況分析），基本算法介紹（求和、求積、最大/最小、排序、查找、基本的圖算法等）。實(shí)驗(yàn)課程部分的教學(xué)內(nèi)容不再是單一的辦公軟件的學(xué)習(xí)，而是從實(shí)際出發(fā)，考慮學(xué)生會(huì)遇到的問題，并提供各種問題的解決途徑和方法。學(xué)科知識(shí)教授與思維能力培養(yǎng)共同進(jìn)行，相互促進(jìn)，共同提高。（2）教學(xué)模式計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課是公共課，每個(gè)班的學(xué)生人數(shù)在70到100之間，人數(shù)眾多，學(xué)生水平參差不齊。傳統(tǒng)的授課方式讓所有學(xué)生處在同一教學(xué)進(jìn)度下，無法滿足不同層次的學(xué)生學(xué)習(xí)需求。喬納森認(rèn)為，當(dāng)學(xué)習(xí)者使用不同的人工制品來建構(gòu)思維模型時(shí)，可以有效地外顯化與協(xié)調(diào)自我的思維過程[7]。因此，在教學(xué)模式的設(shè)計(jì)上，我們借助了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)這個(gè)制品，把課程從單一的講授形式變?yōu)榫€上課堂和線下課堂相結(jié)合的混合學(xué)習(xí)模。我們組織授課教師團(tuán)隊(duì)，把課程內(nèi)容按知識(shí)點(diǎn)制作成了5—10分鐘一個(gè)的教學(xué)視頻，按照難易程度和教學(xué)順序把它們放在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)上，每一類別的知識(shí)都有專門的教師負(fù)責(zé)教學(xué)視頻的更新和學(xué)生問題的解答。課堂上教師采用了“3+3+3”的授課模式：前30分鐘由教師統(tǒng)一講解課程內(nèi)容；中間30分鐘師生針對(duì)學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，如有同學(xué)對(duì)知識(shí)點(diǎn)還不熟悉可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上找到相關(guān)視頻進(jìn)行觀看、自學(xué)；后30分鐘由學(xué)生分小組完成教師布置的相關(guān)題目，有能力的學(xué)生還可以選擇完成教師給出的拓展題目。網(wǎng)絡(luò)和教學(xué)視頻把我們的學(xué)習(xí)空間拓展了，學(xué)生可以根據(jù)自身情況選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)進(jìn)度，合作探究學(xué)習(xí)也讓課堂氛圍變得活躍，學(xué)生們協(xié)商、合作，自己找到解決問題的途徑，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。（3）教學(xué)評(píng)價(jià)教學(xué)評(píng)價(jià)不再以考試成績(jī)做為唯一標(biāo)準(zhǔn)，而是采用過程考核和期末考核相結(jié)合的評(píng)價(jià)機(jī)制，重點(diǎn)考核學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有沒有形成利用計(jì)算機(jī)解決問題的思維模式。學(xué)生的最終成績(jī)由期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)組成。期末考試成績(jī)由學(xué)生參加理論考試的成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)。為了幫助學(xué)生掌握相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)操作，我們引進(jìn)了一套在線考試系統(tǒng)，要求每個(gè)單元的學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生都得用這套系統(tǒng)進(jìn)行練習(xí)，分?jǐn)?shù)達(dá)到老師要求后才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。利用這套系統(tǒng)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)后，我校的計(jì)算機(jī)一級(jí)過級(jí)率有了顯著的提高。但理論考試的成績(jī)并不能代表學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，所以在評(píng)價(jià)中，我們非常注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)。學(xué)生的平時(shí)成績(jī)由每一次小組作業(yè)完成情況決定，分?jǐn)?shù)構(gòu)成為：小組成員評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)+小組互評(píng)分?jǐn)?shù)+教師對(duì)小組評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。這樣的評(píng)價(jià)方式有利用我們?cè)诮虒W(xué)過程中發(fā)現(xiàn)一些學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力非常強(qiáng)的學(xué)生，把他們納入我們的學(xué)生科研團(tuán)隊(duì)中，通過教師的引導(dǎo)迅速的成長(zhǎng)，為今后進(jìn)入社會(huì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、總結(jié)

中科院院士戴汝為認(rèn)為：“人腦和計(jì)算機(jī)都是信息處理的工具，人腦通過經(jīng)驗(yàn)積累與形象思維，擅長(zhǎng)不精確的、定性的把握，而計(jì)算機(jī)則以極快的速度，擅長(zhǎng)準(zhǔn)確的、定量的計(jì)算，兩者充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，又互相結(jié)合，既能達(dá)到集智慧之大成，又由于通過反饋的作用，來提高人的思維效率，從而增強(qiáng)人的智慧”［8］。計(jì)算機(jī)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的工具，也可以把它看做人腦的一個(gè)延伸，在解決問題時(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)幫助人類提高工作效率，并把這種方式形成思維定式。因此，高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)公共課不應(yīng)該只單純地講授計(jì)算機(jī)原理，而是應(yīng)以分布式認(rèn)知理論為指導(dǎo)，借助計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，把其做為認(rèn)知的輔助工具，提高認(rèn)知效率。并且在課程設(shè)計(jì)中，知識(shí)教授與思維訓(xùn)練同時(shí)進(jìn)行，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力，應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的能力，基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力、依托信息技術(shù)的共處能力，以適應(yīng)信息社會(huì)對(duì)人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

［1］JeannetteM.Wing.ComputationalThinking［J］.CommunicationsoftheACM.2006,49(3).

作者:李瓊 包歡歡 單位:綿陽(yáng)師范學(xué)院