MOOC支撑下的以计算思维为导向的大学计算机课程教学模式研究

丁琳　王颖　马淑萍

摘要：针对传统大学计算机课程教学存在的问题，在分析MOOC理念的基础上，阐述利用MOOC促进大学计算机课堂教学改革、构建新的大学计算机课堂教学模式的观点，为新形势下计算机课程教学改革和创新实践型人才培养提供策略。

关键词：大学计算机；MOOC；课堂教学；计算思维

0、引言

随着信息化社会对大学生计算机知识与应用能力要求的不断提高，大学计算机课程作为大学非计算机专业的第一门计算机基础课程要充分体现时代特征，不断改革创新。当前，计算思维已经成为推动人类文明进步和促进科技发展的三大手段之一，是大学生创新性思维培养的重要组成部分，因此，大学计算机课程不应仅着眼于培养学生在计算机方面的知识和技能，更要培养学生利用计算机解决和处理问题的思维能力，与大学数学、大学物理一样成为培养和构建学生思维意识的基础课程。考虑计算思维能力培养的目标，构建新的课程教学模式已成为当今高校教学改革的新课题和首要任务。

最近一种新的教育学习模式——大型开放式网络课程MOOC（Massive Open Online Course）的出现开启了在线教育的新模式，引起高等教育界的广泛关注。越来越多的高校将MOOC引入到教学实践中，以期深化大学的课程与教学改革，提升人才培养的质量。

对我们来说，MOOC时代下的大学计算机课程无疑产生了新的需求和形态，MOOC与课堂教学的有机融合为大学计算机教学改革的落实、教育质量提升等深层次变革带来新的契机。

1、大学计算机教学改革

1.1 培养学生的计算思维是改革的方向

大学计算机课程的核心价值是培养学生的计算思维能力，以计算思维为导向进行大学计算机教学改革，人们对此已形成共识。如何将共识变为实践，形成一套完整而清晰的方法体系，还需要做大量的工作。

当前大学计算机课堂教学大多以教师为中心，以教为主。教师关注计算机及其通用计算手段应用的描述和表达，偏重知识灌输；学生是知识的被动接受者，其学习主要是“遵从、记忆和模仿”，这样的教学难以让学生的思维和能力得到发展。

计算思维不仅反映了计算机的原理，更重要的是体现了基于计算技术以及计算机问题求解的思路与方法，为未来应用计算机手段进行学科的研究与创新奠定坚实的基础。对学生而言，掌握计算机知识很容易，但将这些知识贯通形成思维，最终化为能力则需要不断训练。大学计算机课程要实现思维性教学改革，关键要将贯通计算机知识的思维以可视化、可实现的方式而不是简单化、概念化的方式传授给学生。因此，将计算思维注入大学计算机的教学改革是对现有教学模式的挑战，其重心是教育教学理念的转变、教学内容的改革、教学方法与手段的再创新。

大学计算机课堂教学与学生计算思维能力需求间的差距，除了有教师自身的原因，也有两个外在因素：一是教学内容多与课时数压缩之间的矛盾。课程兼备理论性与实践性，教学内容涉及范围广、知识点多，需要学生具备一定的计算机基础知识才能更好地理解和掌握计算思维。通常的做法是用大量的学时讲授理论，少部分的学时用在实践上，这使得学生难以消化课内知识。二是入学时学生计算机基础的差异。大学计算机课程的教学一直面临着学生“非零起点”和“非同一起点”的“两非”状态，这给课堂教学的组织带来困难，而计算思维内容的注入会使这种个体差异现象变得更加明显。

因此，只有保证每个学生预先具备一定量的计算机知识，才能在课堂上更好地开展基于知识的思维性教学，从而有效解决计算思维能力在课堂教学中培养难的问题。而MOOC能够为问题的解决提供新的手段。

1.2 对MOOC的认识

MOOC是随着现代信息技术和教育技术的发展而产生的一种新型的教育学习模式，能为广大学生提供更高质、高效和便利的教育资源和学习机会。在我们看来，相比于大学正规的课堂教学，MOOC的优势可以归纳为以下几点：

（1）更广阔的视野。MOOC的开放性使学生能快捷且免费地学习到国内外高校各学科最优质的课程，对不同高校间相似课程进行比较和分析，有助于学生深入、全面地理解和掌握课程知识。

（2）更个性化的学习方式。MOOC不需要学生在规定的时间、地点和固定的同学一起学习，满足了不同层次学生的个性化自主学习需求，有利于个性和潜能的发展。

（3）教学数据的挖掘与利用。MOOC不仅能给出网络学习考核分值，还提供了学习过程数据的实时收集和分析，这为自主学习过程的激励、监控和优化提供了更好的途径，也为针对个体提供个性化指导打下基础。

尽管MOOC具有上述诸多优势，但并不意味着正规的课堂教学可以被其取代，主要有4方面的原因。一是MOOC在给学生学习带来灵活性的同时也减弱了外在规范，学生容易放弃学习。二是MOOC提供开放的课程教学资源，但无法创造与正规课堂互动相当的氛围和效果，学生缺乏积极思考问题的热情，分析和解决问题的能力比较差。尤其不能创造在一起进行长时间的思想交流、协作和互相学习的教学环境，而这正是培养学生科学思维最为重要的环境。三是MOOC的受教人数众多，教师难以对不同受教者做有针对性的长期辅导。四是MOOC难以为学生提供高水平的创新实践体验。

因此，MOOC应是一种辅助型的学习方式，作为课堂学习的有益补充。比较科学的做法是将MOOC与课堂教学有机结合，充分发挥两者优势，相互促进。

1.3 利用MOOG优势，以翻转思维促进教学改革

在大学计算机教学改革的思路上，我们可以以翻转式教学改革为切入点，以自建的或其他高校的大学计算机MOOC为依托，实现正规课堂教学与MOOC的有机融合，借助MOOC改变课上讲授、课后复习的传统授课模式，将计算思维培养的过程延伸到课堂教学之前，让学生在课前通过MOOC观看教学视频，先自我或通过讨论进行个性化学习，再结合课堂教学实现计算思维能力培养的目标。这种安排既考虑了课堂授课时数限制和学生个体差异，也考虑了课程定位。MOOC不仅在课堂外为学习者和教学者提供了更好的学习和教学方法，同时也为课堂上进行以教师为主导的科学、高效的思维性教学活动做好知识、技能上的铺垫和支撑，提供时间上的保障。课堂教学对于培养学生的思维能力无疑是最为重要的环节，而设计好课堂教学是培养出具有计算思维的高层次人才的关键。endprint

2、新型教学模式构建

2.1 教学内容的优化和更新

教师将MOOC作为大学计算机课堂教学的线上环节，让学生预先自主学习课程理论知识。其中MOOC提供以计算思维为主线组织的知识点的教学视频，该方式使课堂教学在内容上，从以知识和技能讲解为基础转变为培养学生应用计算思维解决问题的能力为核心。

基于上述思路，学生需要通过MOOC预先学习知识模块，教师在课堂上运用案例开展研讨，运用问题求解方法梳理疑难点。案例的选择要建立在对MOOC中实时记录的教学数据分析的基础上，应注重与学生的专业相结合，重点传授计算机在不同学科的应用思想和方法。例如，学生通过MOOC学习构成算法思维的一系列知识点，如问题的抽象、数学建模、算法的策略设计、算法的数据结构与控制结构表达、算法的程序设计等；在课堂上，教师采用旅行商问题（TSP）案例，以问题为牵引，如TSP本质上是一个什么问题？用什么数学模型来解决？这个数学模型用怎样的数据结构与算法来表达？算法的程序是什么？学生根据教师提出的问题进行讨论，分析解决问题的相关思路，判断哪些方法能有效地解决问题，进而在教师的引导下得到问题的解决方法或实现方法。学生通过案例贯通知识点，理解和掌握完整的求解过程和思维方法，亲身感受到计算思维的作用及其可实现性。

在MOOC的支撑下，大部分的课堂学时将用于开展实践教学，这为学生所掌握的计算机知识内化为计算思维能力创造了有利条件。课堂实践内容的设计要注重综合性，贴近专业需要，给学生留出创新思维的空间，不仅要强调问题抽象、求解思路和形式化描述，更要增强问题求解的多样性和重构性，其中多样性可以尽量激发学生的思维活动，重构性通过变化也能够强化计算思维的训练。同时，课堂实践教学需着重提供基础知识之上的拓展、创新等丰富的多层次实践训练和指导，着力提高每个学生的计算思维意识与创新实践能力。

在MOOC的支撑下，课堂教学的组织可打破以往理论教学和实践教学的界限，将这两者融为一体，教学场所可以设在实践教室里，师生双方可边教、边学、边做。

2.2 教学方法的改进

MOOC支撑下的大学计算机课堂教学不仅是教学内容的优化和更新，更重要的是在具体内容教学中采用怎样的方法来实现教学目标。

由于课程理论知识的讲解由MOOC来完成，因此，课堂教学能真正转变成“以学生为中心，以学为主”，教师角色则转变成“主导者”，发挥指导和调控作用，以互动为主开展教学活动。在师生互动方面，教师以问题为基础进行教学引导，并鼓励学生发现和提出问题，善于引导学生积极有效地思考、讨论并解答。MOOC对教学内容的分担使教师在这一环节能够给予学生更充足的时间。通过MOOC的学习，学生具备了学习的基础，能够根据所学知识、专业和自己的兴趣爱好在课堂上提出问题，探索问题求解方法，最终解决问题。在生生互动方面，借助MOOC提供的实时教学数据，教师能够更好地指导学生进行分组，利用激励机制和学生层次差异性所产生的合作意识，形成有利于每个小组成员发展的集体。在深层次的互动过程中，教师需从思维方面提供问题的解决工具、团队协作策略的指导，并帮助学生及时修正错误的思路和方法，同时关注学生个体差异。这种教学方法提倡学生主动参与讨论，通过积极地思考、思想交流、协作、实践操作，即以“做”而非以往的“听或看”为主介入到学习活动中，让学生高效地参与了思维的形成与应用过程，使学生的主动性、能动性和自主合作性得到充分发挥。

2.3 综合评价体系的改进

考核是为了实现教学目标的一种教学手段。目前，大学计算机课程考评体系一般由平时考核（30%）和期末考核（70%）两部分组成。平时考核一般只注重学生课堂出缺勤情况，而期末考核是以测试记忆为主的知识性考核。这样的考核方式不能全面反映学生对课程知识的学习情况，更不可能有效地反映学生掌握计算思维的程度。我们认为，MOOC支撑下的大学计算机课程考核应以思维能力为本位，改进综合评价体系，充分发挥考核评价的引导和激励作用，促进学生自主学习，强化创新精神和实践能力的培养。

根据上述思路，可以通过合理地采用平时考核（40%，其中MOOC占25%）、课堂实践考核（20%）和期末考核（40%）综合评价学生的计算机知识水平和教学效果。在平时考核上，借助MOOC能使考核更加全面和公正，对学生从课外到课上的实际学习情况给予公正的考评。其中，课外学习情况由MOOC给出网络学习考核分值，而课堂上的学习情况不仅注重学生出勤，更重要的是从教学过程中的互动环节获得有效反馈。课堂实践考核成绩不仅要反映问题求解的结果，还要反映问题求解过程的多样性与重要性，从而鼓励学生积极思维，大胆创新。在期末考核上，需转变为以测试思维为主的知识性考核。

3、结语

考虑MOOC的支撑作用，新构建的大学计算机课堂模式“以学生为中心、以学为中心”，以培养学生应用计算机和计算思维解决实际问题的基本能力为核心，是传统教学法的充分拓展。这样的教学更能符合教育要培养创新实践型人才的要求，也为终身学习能力的培养创造了条件。

以MOOC为代表的在线教育虽然还需要进一步的研发和推广，但应该看到其对于促进高等教育改革与发展所发挥的积极作用。笔者希望能与广大教育同仁共同探索MOOC时代下的计算思维教学改革的实践之路。endprint