计算思维类课程以MOOC为中心的教学设计与实践*

徐奕奕　唐培和　秦福利　刘永娟（、广西科技大学 计算机与通讯工程学院，广西 柳州 545006　、广西科技大学 网络与信息中心，广西 柳州 545006）

计算思维类课程以MOOC为中心的教学设计与实践*

徐奕奕1唐培和1秦福利1刘永娟2
（1、广西科技大学 计算机与通讯工程学院，广西 柳州 5450062、广西科技大学 网络与信息中心，广西 柳州 545006）

计算思维改革目前进入了教育界普遍认可的新常态。计算思维类课程作为大学生接触的第一层次的计算机教育课程，在教学目标、教学模式、教学内容上都面临着全面革新。文章提出的具体做法是“以MOOC形式引导课堂教学、以翻转课堂激励学生自主学习、以作品检验实践能力”为理念，来构建基于Mooc为中心的教学方案。经过三年的实践检验，取得了明显成效。这一实践与探索对于高校进一步深化计算思维教学具有重要的借鉴和推广价值。

计算思维；MOOC；教学方案

一、背景

目前，计算思维为导向的大学计算机基础课程在国内外都有了较深入的研究［1］，且被认为是和大学物理、大学数学同等地位的课程。在第四届“计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”上，陈国良院士认为“毋庸质疑，计算思维的改革进入了教育界普遍认可的新常态”。然而，“计算思维”如何教仍然存在很多问题［2］。

首先，计算思维类课程是各类普通高校都需开设的基础课。它的受众相对于其他课程来说人数多，层次不同，跨域跨专业。而同时计算思维本身也期待着其教育能面向所有人、所有领域，使得计算思维不仅是计算机科学家所需掌握的，而是一类普遍的技能和方法。

其次，文章认为课程的改革应该围绕挖掘隐藏在技术与知识背后、计算机科学家思考问题的艰辛过程，深入浅出地去呈现经典计算思维。而如何让学生理解计算帮助我们解决问题的限制和能力、理解计算在延伸人的想象力、创造力以及理解力方面蕴藏的巨大作用与延展空间，用传统的知识提取、结果展示、老师归纳总结的方法来教学显然有其局限。

此外，计算思维强调引导学生“清晰描述问题的表达能力；有效捕捉细节，全面思考的能力；透过表面深入本质分析问题的能力；构建模型，将现实问题抽象化的能力；综合归纳，筛选最优解决办法的能力；利用计算机领域的知识与方法解决其他相关学科领域问题的迁移能力”等等，希望学生自觉地将计算思维的思想、方法贯穿于今后的专业学习与研究过程之中。而这一目标需要非常科学、完整的教学方案。

文章正是在此次背景下，基于《计算思维与计算文化》课程，引入流行的MOOC（大型开放在线课程）理念［3］，以期有效推进计算思维教学改革更好地实现教学目标、优化教学实践。

二、MOOC设计

文章所提“全面重构式”教学思路，不仅仅将大学计算机基础课程简单更名为《计算思维与计算文化》，而是其教学内容完全围绕“计算思维”能力提升进行全面的重构。教学设计分两大主线展开：一是“面向计算”的问题，让学生理解通过计算，能解决什么样自然和社会的问题；二是“基于计算”的问题，计算思维虽然无处不在，但是只有计算学科才能最典型地体现计算思维。梳理计算学科，特别是计算机学科中的典型问题。理解计算问题是如何解决的。前者是围绕自然和社会迭代进步中，计算是如何帮助解决问题的。后者挖掘计算机科学领域计算机科学家思想火花，用深入浅出的案例来让学生了解计算学科中的典型问题和解决方法。具体教学方案，以MOOC教学内容为核心来展开。

（一）专题设计

经过反复分析、提炼和与专家考证，我们重组了传统大学计算机基础、计算机导论课程的教学内容，以故事化、生活化的方式切入，以典型案例的形式组织。具体内容如图1所示。

（二）精细化选题

可见，具体教学过程本身就以“专题”的方式来进行。而在面对不同专业是，我们还拓展了“以专业特色为特色”的选题。旨在相比过去的传统教学，以便更精细化的教学。

具体内容是围绕学生所在专业提出不同的选题，如专业介绍BIM（建筑信息模型）发展展望；专业会介绍大数据的基本原理和思维模式。专业会特别介绍数学思维与工程思维的互补与融合。在已实践的教学中，我们提出的关联的选题如表1所示。

图1　MOOC专题知识点

表1　部分选题

这将最终促进学生从专业角度的热爱出发，更好地激发对计算的兴趣，培养思维火花；反过来掌握计算思维能力，就能用自己的智慧去解决那些之前不敢尝试的问题，就能建造那些其功能仅仅受制于我们想象力的系统。

（三）“Follow me”式的实验教学

经过多年的实践，文章认为基于计算思维的改革不能完全摈弃在原来大学计算机基础课程的基本技能部分。但同时，如何使得学生在最短时间最有效的获得他所需要的知识。需要首先把技能案例化，用一个完整的、实用的案例将需要的技能串起来，并将其拍成可以step by step按步骤分离的视频供学生随时参考是一种简单有效的方法。

遵循该思路，我们在具体实践中推出了Word Excel PowerPoint网页制作四个经典的案例，如图2所示。

三、基于MOOC的教学模式

综上所述，在理解计算思维内涵，遵循高等教育规律的基础上，我们提出“以MOOC形式引导课堂教学、以翻转课堂激励学生自主学习、以作品检验实践能力”的教学改革方案，其中：

1.以MOOC形式引导课堂教学。其意义不仅在于MOOC是典型的“互联网+教育”的体现，更是因为在计算思维改革的初期，部分教师对计算思维的内涵不清晰，对改革有畏难情绪。因而挑选了具备一定厚度的积累、一定宽度的视野的教师进行教学，并以MOOC形式录制了核心的九个单元。这不仅是为了树立标杆，也节约了群体授课的平均化教学的时间。

2.以翻转课堂激励学生自主学习。翻转课堂的“翻转”主要是体现在从怎样“教教材”翻转变到怎样“用教材”；从注重“教”翻转到注重“学”，这样老师少讲学生多学，实现师生间、生生间的合作共赢。

3.以作品检验实践能力。对部分同学来说，传统的实验课上的技能也不能完全摒弃不讲。但教学方式上需突破传统的教师一步步演示模式，以“Follow me”案例+学生作品检验来进行。本部分的考核内容减少了需要记忆的认知型内容，而是根据教学内容，由完整的“作品”组成。对学生来说，没有比作品本身、比作品的创作过程，更大的奖励。

因而，较之传统教学，本教学方案有其特别的优势，归纳为表3所示。

这样的改革，旨在用兴趣去勾引学生，用互动跟学生缠绵，用考核让学生享受，用新颖的方式激发学生主动学习的兴趣和团队协作的能力，能较好地考核学生对基本概念的掌握、对某一专题的理解能力；另一方面也培养了学生查阅文献、制作PPT、组织和协调能力。其中，讨论的选题不仅要有一定的挑战性，老师也要求根据计算机学科不断变化和计算内涵的不断升华进行更新。

表2　实验案例

表3　传统教学模式与改革模式对比

四、问题与展望

在计算思维教学的破冰期，面对学时有限、且很多一线教师都未能很好地理解和准确把握计算思维的本质的情况下，以MOOC的方式来组织教学是一种非常有效的方法。它围绕明星老师、精选专题、精细辅导、学生自觉的方式展开，使得计算思维类课程的教师，重新审视自身特长和职责，是新的挑战也是新的机遇。

文章提出的围绕MOOC展开的全面革新式的计算思维教学方案首先在校内面向10级、11级开设了《计算思维与计算文化》公共选修课，接着在14级计算机学院软件工程专业、国际教育学院软件工程专业、电控学院各专业展开计算思维课程教学，效果良好。之后，推广到了全校，全面铺开［4］。教学实践表明，这样的改革从课程的教学内容与教学方式来看，两者互补相融、亮点很多。改革不仅仅就知识而知识、就技术而技术地研讨教学，而是很好地结合了高等教育的前沿思想等，把计算思维与零碎时间学习、自主学习、兴趣驱动、集体自豪感与荣誉感等要素结合起来。借助于MOOC现代教学方法和手段，确实为推进计算思维教学上水平、促发展打开了全新思路。目前我们原创的教材被全国二十多所院校使用，而真正加入我们的MOOC平台的仅区内2所。下一步的目标是开放平台、共享资源，从而推广到每一个人、每一个领域，达成计算思维教育的真正本质，为中国培养更多的具备计算思维素养的人才。

［1］陈国良，张龙，董荣胜，等.大学计算机素质教育：计算文化、计算科学和计算思维［J］.中国大学教学，2015（6）.

［2］李廉.计算思维——概念与挑战［J］.中国大学教学，2012（1）：7-12.

［3］谭红叶，王文剑，李茹.计算思维和MOOC理念下的计算机导论课程［J］.计算机教育，2015（15）.

［4］唐培和，徐奕奕，李威龙，等.关于计算思维教学改革面临的思考［J］.工业和信息化教育，2013（6）.

Reform of computational thinking has entered the new normal that is widely accepted by the educational circle currently.As the basic course of the basic computer education for college students，the courses about computational thinking are facing total production innovation in teaching aims，teaching model，teaching contents. The paper proposes the specific method that is taking"MOOC is used to lead classroom teaching，flipped class to hearten students to do self-study，works to examine the practical ability"as the guided theory to construct the teaching scheme based on MOOC as a center.Through three years'practical examination，the obvious effectiveness has been achieved.The practice and exploration provides important reference and value to spread for further deepening education of computational thinking in colleges and universities.

computational thinking；computing culture；sub-topics

G642

A

2096-000X（2016）17-0050-03

广西高等教育教学改革工程重点项目（2015JGZ137、2014JGZ133）；广西科技大学“计算思维教学团队”。

徐奕奕，女，副教授，研究方向为计算机基础教育，计算机存储与云存储。唐培和，男，教授，研究方向为计算机教育，软件工程，智能算法。