“大学计算机基础”教学理念的变革：思维创新

摘  要：在分析了国内“大学计算机基础”课程改革形势、授课对象的知识技能现状、现有教师能力及教学内容与学生知识诉求差距的基础上，本文从课程内容调整、师资能力提升、教学手段革新、教学切入点选择等多个角度，探索了“如何进行计算思维教学改革，在什么范围和程度上进行教学改革”等操作层面的落地问题。并自2013年秋季学期具体实施，通过总结经验，分析不足，为“大学计算机基础”课程的深化改革奠定了基础。本文强调“以计算思维为切入点的大学计算机课程改革”不仅仅要更新教学内容，更需要变革任课教师的思维模式，只有不断拓展教师的知识、技能、视野、能力，教学工作才能真正做到以学生为本。

关键词：计算思维;管理模式创新;课程交叉;教学切入点

一、“大学计算机基础”课程教学主流趋势

提高大学生综合素质与创新能力，是国家创新战略对计算机基础教学提出的重大要求。以此为契机，2010年，西安交通大学等9所高校推出《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》^[1，2]，其核心议题是呼唤教育的转型。2011年，陈国良院士撰文《计算思维与大学计算机基础教育》，指出计算机基础教学中“狭义工具论”的危害，阐述了计算思维和培养学生创新能力的重要性^[3]。

2012年，教育部启动了“以计算思维为切入点的大学计算机课程改革项目”^[4]，专为一门课程的改革而设置了研究课题，足见“大学计算机基础”课程存在的问题亟待解决。2013年5月，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会在深圳发布了《计算思维教学改革宣言》，主旨有“必要性：为什么要推进以计算思维为切入点的教学改革;紧迫性：为什么要强调计算思维培养是当前教学改革的重点;系统性：如何进行计算思维教学改革;操作性：在什么范围和程度上进行教学改革。”

石家庄铁道大学于2013年5月在广泛调研、研讨后，统一思想，果断对现有“大学计算机基础”课程实施全方位变革。并以所承担的“河北省二级学院综合改革试点项目”为契机，确定了以“计算思维”为导向，以提升学生思维创新能力、强化教师业务素质和教学理念为改革目标，从系统层面和操作层面，就课程实施办法、教师结构、教学内容、教学方式等具体细节，进行大胆的探索与尝试。

二、“大学计算机基础”课程的调查分析

1.授课对象的知识技能

目前，“大学计算机基础”授课对象是1995年前后出生的一代，他们生活在信息技术高速发展的时代，绝大多数学生都有智能电子产品（如手机、IPad等），上网成为他们生活不可缺少的组成部分。

2013年秋季，在承担“大学计算机基础”教学改革课程的授课期间，通过问卷调查方法，收集了“90后”的学生对这门课程的一些看法。从问卷中选择两个代表性问题：“你会使用哪些软件，喜欢哪类游戏”，“谈谈QQ、微博、微信对自己生活和学习的影响”。关于“你会使用哪些软件，喜欢哪类游戏”问题，学生的回答引起了承担“大学计算机基础”课教师们的反思与自省;针对第二个问题“谈谈QQ、微博、微信对自己生活和学习的影响”，学生们的回复令我们很多老师不得不思考“自己与信息时代同步的能力是否有待加强”。

上述调查结果，反映了我校40%～60%学生的计算机技能情况。任课教师应当认识到：首先，授课对象（“90后”学生）的计算机技能已经发生本质的飞跃。他们基本掌握了传统的“大学计算机基础”课程体系所涉及的相关概念，对计算机新技术的了解高于现有传统课程中的知识训练点。其次，智能手机的普及，使得学生们在信息获取、应用等方面的能力迅速提升。通过自学，他们能够驾驭服务于个人学习和生活的各种社交、游戏、娱乐类工具软件。最后，有一部分学生已经初步掌握代码编写、平面设计、动画制作、影音编辑等技巧。学生们的这些能力已远远超出了传统“大学计算机基础”课程的实验内容。

2.课程内容及教师能力与学生需要的差距

“大学计算机基础”是按照教指委提出的“1+X”课程方案，在学生入学第一学期开设的通识课。近几年，省内很多高校的“大学计算机基础”教学工作都存在以下问题。

（1）课堂教学内容缺乏对计算机知识阐述的系统性和连通性，忽视了对学生使用计算机解决领域问题的思维方法与能力的培养。

（2）实验上机内容过分地强调常用文档软件的操作技能训练，与学生在中学所学知识大面积重合，影响了学生学习的积极性。

（3）课程考核内容与河北省计算机等级考试绑定，学校把等级考试通过率作为任课教师的业绩考核方式。这种以证代考模式，使得课程教学内容长期被认证考试束缚，无法及时吸取计算机领域的新知识、新技术和新理念。

（4）现有“大学计算机基础”任课教师，由于长期从事基础课、通识课的教学工作，绝大多数教师既不承担计算机类专业课程，也不承担科研课题，导致他们对计算机科学技术在专业领域的发展缺乏跟踪。在知识、技能、教学模式、思维理念方面与“90后”学生的知识诉求逐步脱节，从而严重影响到学生创新思维能力的培养。

三、突出计算思维与创新能力的课程“变革”endprint

1.课程内容的调整

以“计算思维”为导向的“大学计算机基础”教学，弱化对计算机操作技能的训练，突出对计算科学的全方位展示，让学生对计算机科学领域的知识和用途有相对完整的认识和了解，以便他们在今后自己专业中进行应用。本文以2013年开始设立的“大学计算机基础——计算思维导论”为例，介绍课程内容调整情况。

（1）压缩学时。原有“大学计算机基础”课程总计48学时，其中理论占24学时、上机占24学时。课程内容调整后，总学时为32，其中理论仍保持24学时，上机压缩为8学时。

（2）课程内容。调整后的课程内容由“计算思维基础知识、计算理论与计算模型、算法基础、程序设计语言、计算机硬件基础、计算机软件基础、计算文化与计算机职业道德”七部分组成。课程考核用学生平时成绩加上大作业成绩方法。

（3）教材选择。在24学时之内，如何讲清楚上述课程内容，需要教师根据学生能力，对教材二次分解和开发。不能面面俱到，而是要善于总结，能够驾驭教材的核心内容，能够根据授课对象的基础，对教材再次解释与展开，同时应该具有自己的执教特色。2013年市场上以“计算思维”为导向的“大学计算机基础”教材主要有：陈国良主编的《计算思维导论》^[5]，战德臣主编的《大学计算机基础——计算思维导论》^[6]。通过认真比较，最后选择陈国良院士的《计算思维导论》为课本。

2.师资能力的提升

从教学工作的源头——师资水平着手，加强师资建设，优化教学团队，提升教师自身能力与教学理念。以课程管理和教学运行方式的不断改革、优化，保障和推动思维创新。只有教师的知识学精学透，对“计算思维”的理解到位，才能处理好非计算机专业的“大学计算机基础”课程“培养什么人、如何培养人”这一根本问题。

为了实现上述目标，采用了下述做法：

（1）管理模式创新。为了加强基础课教师与专业课教师的融合、交流，对现有师资与课程条块化分割管理模式实施改革创新。调整教学系室结构，倡导从事计算机基础课程的教师进入专业系室，逐步融入专业教学，拓展自身知识结构、教育理念、思维方式、业务水平。通过管理模式的变革与创新，为教师创造换角色、换视角、换位思考的机会，使他们能够在课程调整之后，驾驭教材、分解知识点的能力得到提升。逐步运用“计算思维”方式考虑课程内容的传授与讲解，使“大学计算机基础课”的改革真正让学生受益。

（2）各类课程交叉。鼓励长期担任专业课的教师，特别是专业系室主任主讲“大学计算机基础”通识课。这些具有广阔的计算机专业知识背景的专业教师，根据自身对计算机科学领域的研究，对“计算思维”的解读更接地气。他们的授课得到非计算机专业学生的高度好评，使更多的学生受益，也提升了我校“大学计算机基础”课程的整体教学水平，增加了师资的“实用效益”。编入专业系室的基础课程任课教师，在承担一到两门专业课程的同时，参与专业实训、毕业设计等工作，拓展他们专业能力和职业素养，从而以专业反哺基础教学。

（3）定期教学研讨。做好每个教学阶段的经验总结，注重资深教师、标兵、名师们治学思想和育人理念的传承与弘扬，教学研讨活动全年不断线。

上述做法，不但提升了所有教师授课能力，而且增进了教师们彼此的理解，使他们逐渐成长为多面手。同时，消除了各专业之间，以及专业课与基础课之间的门户之见。经过一段时间的实践运转，教师的专业知识体系更加丰富，承担基础课程时游刃有余，而最大的受益者是学生。

3.教学手段的革新

相对于黑板、粉笔、讲义这些传统的教学工具，像IPad、智能手机等我们身边常用的信息化工具，是否也能引入到我们的教学中呢？答案是肯定的。生活的信息化水平提升了，教学手段是否也跟着丰富些，很大程度取决于教师是否有变革的意识。

“大学计算机基础”曾是最早使用多媒体授课技术的课程之一。在突出“计算思维”与模式创新的教学改革中，我们鼓励采用“云资源+移动教学终端”技术架构教学。通过实验云平台与移动教学终端配合，任课教师随时随地可与学生进行交流互动，可以将各种形式的材料上传到云平台实现共享。授课不再受制于教室、办公室、计算机的位置，拓展了“教与学”和师生互动的空间与时间。

4.教学切入点的选择

在以“计算思维”为导向的“大学计算机基础”教学中，应当注重学生思维方式的训练。结合教学内容将计算思维融入学生的生活，选择他们在现实生活中遇到的问题，作为描述和求解对象，作为“计算思维”教学为切入点，作为学生的思维方式条理化、解决问题方法科学化的训练实例。这有助于让学生充分理解计算科学的应用价值。

授课对象所学专业不同，其前期基础及对知识的理解能力各不相同，教师在授课过程中需注意教学技巧。以2013年秋季我承担的土木专业、外语专业学生混合班为例，给学生布置的作业不能拘泥于教学内容，特别是数学运算。用我们身边熟悉的案例，要求学生写出其处理算法的流程。其优势在于：选择学生身边熟悉的事物，便于他们把司空见惯的事情，用“计算思维”的方法梳理出脉络，明晰自己的解题思路，消除他们对计算机理论的距离感、陌生感和畏惧感。

我给出2013年秋季学期“大学计算机基础”教学过程中的两则案例，都取材于日常生活中，学生以此为内容撰写的作业，体现了他们对计算思维的理解，供读者分享。

作业一，铁大品尝美食流程图，如下图所示。

铁大品尝美食流程图

作业二，应用穷举法求解旅游过程中所需时间最少问题。旅游出发地：河北石家庄;目的地：湖南岳阳;路经城市：哈尔滨、北京、成都、西安（4个目标城市，每个城市停留1天）;乘车方式：火车（乘车时间按照所能选择的最快抵达目的城市的乘车时间计算）。

根据实际情况可知共有四种不同的旅游路程：① 石家庄-哈尔滨-西安-成都-北京-岳阳;② 石家庄-成都-西安-哈尔滨-北京-岳阳;③ 石家庄-哈尔滨-北京-成都-西安-岳阳;④ 石家庄-成都-北京-哈尔滨-西安-岳阳。

应用穷举法求解，即将四种情况分别列出后，计算各种情况所需时间，从而根据调查得到四种情况所需时间：路线①用时8.19天，路线②用时7.66天，路线③用时7.08天，路线④用时8.17天。于是得出结论，旅游路线③用时最短。

参考文献：

[1] 何钦铭，陆汉权，冯博琴. 计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——“九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明”解读[J]. 中国大学教学，2010（9）.

[2] 朱亚宗. 论计算思维——计算思维的科学定位、基本原理及创新路径[J]. 计算机科学，2009（4）.

[3] 陈国良，董荣胜. 计算思维与大学计算机基础教育[J]. 中国大学教学，2011（1）.

[4] 李廉. 计算思维——概念与挑战[J]. 中国大学教学，2012（1）.

[5] 陈国良. 计算思维导论[M]. 北京：高等教育出版社，2012.

[6] 战德臣. 大学计算机——计算思维导论[M]. 北京：电子工业出版社，2013.

[责任编辑：余大品]endprint