基于计算思维教育的大学计算机基础课程教学改革与实践

李兴琼，唐培和，徐奕奕

(广西科技大学，广西 柳州　545006)



基于计算思维教育的大学计算机基础课程教学改革与实践

李兴琼，唐培和，徐奕奕

(广西科技大学，广西 柳州545006)

广西科技大学计算机基础课程从计算思维能力培养角度入手，重构以学生能力培养为主的教学内容，以慕课在线学习和翻转课堂等现代教学方式，采取学生综合能力考核评价方式，从教学内容选择、课堂教学模式、教学资源和网络课程建设等方面，围绕计算思维教育进行了系统地改革，成效显著。

计算思维教育；计算机基础课程；教学改革

大学计算机基础课程是全国非计算机专业高校学生的必修课，在信息技术的迅猛发展对各个行业都产生了全面而深远影响的时代背景下，对学生眼中“枯燥、没有意思以及所教内容与未来从事的职业无太大关联”的大学计算机基础课程如何改革，成为了高校学者不断探索的一个议题。

一　大学计算机基础课程改革的必要性

多年来大学计算基础课程教学主要围绕高校计算机联合考试大纲进行，教师的教和学生的学围绕统考大纲划定的范围和重点，教学内容多侧重于教学生如何去用计算机，是计算机基本知识的“科普”教育。高等教育改革的不断深化对学生创新能力的培养提出了更高的要求，大学计算机基础课程应以“夯实基础、面向应用、培养创新”为教学目标，加强计算思维教育，培养学生的应用和思维能力。

1.现行大学生计算机基础课程教学中存在的不足。

第一，以教为主的教学方式难以激发学生创新思维。不管是采取教材、粉笔和黑板的传统教学手段，还是采用PPT、投影仪等现代化辅助教学手段，教师的讲授仍是主要的信息传递途径。即使是实践课，学生也是将课堂讲授的内容带到机房通过计算机进行验证操作。传统填鸭式的教学，学生对知识被动接受，不敢向教科书和老师提出质疑，不利于学生创新思维能力的培养。

第二，以技能训练为主的教学内容不利于终身能力培养。大学计算机基础课程教学以操作技能培训为主，引导学生学习计算学科的思想和方法，借助计算学科的基础概念去分析、解决问题方面，教学中涉及较少，而且尚未引起足够的重视。教学生怎么用，而不是教学生明白这样用的原理，不利于学生终身学习能力的培养，若计算机革新换代，应用操作方式有变，在大学学习的计算机操作技能就会派不上用场。

第三，注重结果的考核方式不利于计算思维能力培养。全国高校计算机联合考试，内容偏重知识的记忆，理论笔试多为客观选择题，以计算机工具技能操作为考核内容的实践考试也是可以死记硬背完成的。“联合考试”下教师按考试大纲教，学生按考试大纲学，师生关注较多的是考试成绩，不利于学生计算思维能力的培养和解决问题能力的提高。

2.计算思维教育是培养创新能力和终身学习能力的重要途径。

李国杰院士认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为,它选择合适的方式去陈述一个问题,对一个问题的相关方面建模并用最有效的办法实现问题求解。大学计算机基础课程加强计算思维教育，教学中引导学生去深入挖掘隐藏在一般陈述性计算机科学知识和技术背后的、科学家们求解问题的思想和方法，[1]并应用到问题解决、系统设计和理解人类的行为之中，是培养创新能力和终身学习能力的重要途径。

第一，符合大学生创新能力的培养要求。国务院办公厅2015年关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见指出，高校应通过丰富课程、创新教法等方法，挖掘和充实创新创业教育资源，在传授专业知识过程中加强创新创业教育，增强学生创新精神、创新意识和创新创业能力。[2]大学计算机基础作为高校学生修读的基础课程，受益学生面广，教学改革中以计算思维教育为主，引导学生去深入挖掘和整理隐藏在计算机知识和技术背后的思想和方法，提高学生解决计算机应用领域实际问题的能力，这对拓展学生的“思维”空间、培养学生分析和解决问题的能力非常有帮助，与高等教育强调学生创新能力的培养要求相吻合。

第二，是培养学生终身学习能力的有效途径。在知识更新周期大大缩短的当今社会，“授人以鱼”不如“授人以渔”，学生才能更好地适应不断变革的社会。大学计算机基础课程教学中，教学关注点从注重学生计算机基础知识的掌握和操作技能的培训，转变到注重培养学生主动学习的习惯，启发学生主动思考问题和解决问题，才能满足学生终身受益的学习能力培养要求。

二　基于计算思维教育对大学计算机基础课程改革的具体措施

将计算思维教育融入大学计算机基础课程的教学改革中，除用传统的方式讲授计算学科基本概念与基础理论外,应构建以计算思维教育为主的教学内容体系，以MOOC的在线学习方式和翻转课堂的教学模式促进学生自主学习能力的提升，以设计“作品”的形式考核学生的计算机应用水平，让学生在认知计算机世界和解决计算问题过程中提升创新能力和终身学习能力。但计算思维教育并不能完全等同于大学计算机基础课程教育，它应该作为大学计算机基础课程的一部分，高校应根据教育部大学计算机课程改革的相关要求，进行“普及计算文化，培养专业应用能力，训练计算思维能力”。[3]6-9

1.转变惯性教学模式，更新教学观念。

推动以计算思维能力培养为核心的全面改革，难点不在于学生能否接受，而是教师的教学观念和改革态度。大学计算机基础课程改革的首要任务是任课教师转变以往的教学理念，以计算思维能力培养为教学改革出发点，不害怕多年的教学路子被打乱，改变计算机基础知识与操作技能培养的狭义能力培养观念，从学生的全面发展需要出发，有计划推进课堂试点计划，用研究成果、教学实效等带动大学计算机基础课程教学改革。

2.构建包含计算思维教育的课堂教学内容。

在讲授计算机学科基础知识的同时，教学内容要体现对学生计算思维能力的培养。将每个教学知识点与学生感兴趣的问题相结合，挖掘计算学科已有知识和技术背后的思想和方法，进行归纳和总结，以浅显易懂、甚至“故事化”的方式表述出来，给学生以熏陶。大学计算机基础课程的很多教学内容都可以加以提炼，成为计算思维教育的素材，如计算理论中的图灵机模型思想，计算机硬件系统设计中体现抽象化、自动化和流水线等计算思维思想，在介绍操作系统、进程控制、存储管理等内容体现着抽象、并发、共享等计算思维的概念，在讲授计算机网络时对协议、约定等内容引出的抽象、分层、共享等计算思维思想等。[4]96-99同时，将计算学科前沿发展、最新研究成果和成功经验融入课程教学，培养学生的批判性和创造性思维，激发创新创业灵感。

3.采取MOOC、翻转课堂等多种现代教学方法手段。

将融合了计算思维教育的大学计算机基础课程，以知识点的形式录成视频，上传到视频网站。学生根据老师给的预习任务，在课余时间自行观看视频，完成设置的习题和作业，参与讨论，其优点是学生可根据自己的实际情况掌控学习进度，克服课堂上时间有限的问题。然后在课堂上，老师以某个计算机知识点为核心，组织学生开展讨论，将课堂教学的注意力集中在问题讨论、师生互动等在网络上无法完成的内容上来。大学计算机基础课程采取“课堂与在线混合式”的教学方式，开展启发式、讨论式、参与式教学，可以实现更加深度和个性化的学习，提高教与学的质量和效率，更有利于学生自主学习能力和主动思考、主动解决问题能力的提升。自2015年以来，我校围绕“计算思维”建设了MOOC平台，拍摄了70个知识点的视频。其基本思想是让学生理解通过计算，能解决什么样的自然和社会问题；理解计算问题是如何解决的；让学生感受到计算机提供的强大支持能力，拓展学生的想象空间。在近两年的试点班和全校选修班上，进行了实际验证，取得了一系列的成果。

4.建立考核学生综合能力的评价方式。

在考核评价方式上，摒弃传统的“一张试卷定乾坤”的考核方式，从考核学生实际解决计算机问题的能力角度入手，探索非标准答案考核方式。考核主要有计算机基础理论知识考核、参与翻转课堂互动探讨、设计作品三个方面，其中互动探讨和作品设计情况应占较大比例。通过考核学生参与重要计算机知识点的互动讨论情况，考查学生主动学习、创新思维、团队协作、文献查阅和表达反应等方面的综合能力；基于考核计算机应用能力掌握情况，要求学生自己制作微课知识点，或者完成某个作品的设计。这种学生综合能力考核评价方式，既不放弃“知”的考核，更看重学生“习”的考核，很好地辅助了大学计算机基础课程“兴趣引入、自主探究、培养解决问题的能力”的教学目的。

计算思维是人类的三大科学思维方式之一，它作为一个问题解决的有效工具，正在改变着大学计算机基础教育的教学模式。[5]35-39近年来，我校通过计算思维教学团队的组建，以计算思维教育为主的教材编著，融合了计算思维教育为主要教学内容的慕课拍摄，学生在线自主学习和参与分组讨论，教师基于特定学习任务的教学引导，翻转课堂教学方式的广泛开展，基于学生过程学习和作品制作的评价方式等一系列措施，在大学计算机基础课程教学改革方面进行了大量的探索，实现了教学目标从强调“知识与技能的培养”到突出“计算思维能力的培养”，教学内容由从拼盘式状态到运用计算机科学基础概念去求解问题、设计系统，考核方式从“理论(笔试)+实验”到“读书报告+讨论课+实验案例”，课外辅导从教师个别答疑的非及时性和普遍性到慕课在线答疑的强实时性和互动性。

[1]唐培和，徐奕奕.计算思维——计算机学科导论[M].电子工业出版社，2015：前言.

[2]国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见(国办发〔2015〕36号).

[3]冯博琴.对于计算思维能力培养“落地”问题的探讨[J].中国大学教学，2012(9).

[4]何明，陈卫卫，陈希亮，叶旭光，杨飞，王坤.基于计算思维的大学计算机基础课程改革方法探析.计算机工程与科学，2014(36).

[5]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.中国大学教学，2010(9).

Class No.:G647Document Mark：A

(责任编辑：蔡雪岚)

Teaching Reform and Practice of College Computer Foundation Course Based on the Computational Thinking Education

Li Xingqiong，Tang Peihe，Xu Yiyi

(Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou，Guangxi 545006，China)

From the training of computational thinking ability in the university computer foundation course, we focused on the teaching contents. the online learning and flip classroom, to cultivate the students' comprehensive ability.The college computer foundation course in our university reform the computational thinking education and we have got some achievements in the teaching content choice, the classroom teaching mode, the teaching resources and network course construction, etc.

computational thinking education; computer foundation course; teaching reform

李兴琼，硕士，助理研究员，广西科技大学教务处。研究方向：高等教育管理。

广西高等教育教学改革工程项目 (2014JGZ133， 2016JGA240)。

1672-6758(2016)10-0031-3

G647

A

唐培和，教授，广西科技大学教务处。

徐奕奕，副教授，广西科技大学计算机科学与通信工程学院。