基于计算思维视角的计算机基础课程改革

黄月妹

【摘要】“计算思维”已成为国内外高校计算机课程教学改革的主要研究方向。与此同时大学计算机基础课程作为一门重要的通识课程，面临困境。本文通过分析近几年的国内计算思维的研究情况，大学计算机基础课程面临的问题，介绍了大学计算机基础课程改革思路和方案，为其它高校的大学计算机基础课程改革提供参考。

【关键词】计算思维；大学计算机基础；教学设计

教高司明确指出，将“推动以大学生计算思维能力培养为重点的大学计算机课程改革”。大学计算机课程教学指导委员会发表了旨在大力推进以计算思维为切入点的计算机教学改革的“深圳宣言”，并发布了“计算思维教学改革白皮书”，为大学计算机课程的教学研究与改革指明了方向。

一、大学计算机基础课程面临的问题

大学计算机基础课程非计算机专业学生的核心通识课程，属于计算机基础教学第一层次的课程。该课程在教学中主要大部分高职院校还是落实在是以培养学生使用计算机和应用程序的能力方面，例如使用word编辑器，读写文件以及使用浏览器等。现在高中阶段计算机基础教学普及率逐渐提高，这类教学内容大多数学生在上大学之前都已很熟悉，在大学阶段再安排这类课程有些重复教学，既浪费宝贵的教学资源又影响学生的学习兴趣。

二、计算思维和计算思维能力

计算思维，也可以说是计算机科学家面对问题的基本思路与方法。它的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。人们在利用计算手段求解问题时，先要把实际的应用问题转换为数学问题，然后建立模型、设计算法和编程实现，最后在计算机中运行并求解，这个过程实际上就是计算思维中的抽象和自动化。计算思维能力（Computational Thinking），是计算机学科最本质的特征和最核心的解决问题能力。计算思能力维旨在提高学生的信息素养，培养学生发明和创新的能力及应用计算机处理问题时应有的思维方法、表达形式和行为习惯有能力。计算思维能力在一定程度上像是让学生学会“怎么像计算机一样思维”，这应当作为计算机基础教学的主要任务。

三、基于计算思维视角的计算机基础课程教学改革

在目前的计算机发展应用水平下，大学计算机基础的教学内容应该通过科学、系统的规划与梳理，将无意识的计算思维转变为有意识的计算思维，帮助学生培养主动运用计算机解决各类实际问题的能力，将计算思维的理念贯穿于整个教学活动的全过程中，进而为创新性人才的培养打下基础。以下对该课程从计算思维的视角设计课程。

（一）教学内容设计

基于计算思维视角的计算机基础课程基本教学要求，本人认为该课程基于课程定位和课程教学两个方面的教学任务和目标，其基本教学要求包括以下几个方面：①了解计算科学的发展历程，理解计算科学在科学研究和工作中的重要性、功能及作用。②了解计算机系统的组成，包括计算机体系结构，操作系统等系通过知识，掌握微型计算机的基本构成，理解其工作原理。③理解问题求解、算法及复杂性等计算机基础理论知识，掌握常用的算法分类及其思想。④理解计算机程序、数据结构等基本概念，掌握程序设计语言的基本构成，能够看懂简单的计算机程序。⑤理解计算机网络的概念，功能和分类，理解OSI模型思想，TCP/IP及网络协议的思想。了解网卡、交换机等网络硬件的基本功能。⑥理解计算科学的前沿发展，从思想上理解各项前沿技术发展的动因、目标和采用的策略。⑦掌握基本的计算机应用技能，包括文字处理、多媒体技术、数据库技术，互联网技术、网络服务及Web应用等。课程进度可以这样安排：

第1讲 计算机、计算与计算思维

第2讲 符号化、计算化与自动化

第3讲 程序与递归：组合、抽象与构造

第4讲 冯.诺依曼计算机—机器级程序及其执行

第5讲 现代计算机—复杂环境下程序执行

第6讲 由机器语言到高级语言——程序编写编译

第7讲 算法-程序与计算系统之灵魂

第8讲 怎样研究算法-排序算法研究示例

第9讲 怎样研究算法-遗传算法研究示例

第10-11讲 数据化思维——怎样管理和利用数据

第12-13讲 网络化思维——怎样连接和利用网络

在文理科不同专业实施教学的过程中，可以根据专业特点和其各自己的专业课程的要求对的教学内容有针对性地选择，以适应学生的专业知识结构要求。

（二）课程设计

设计理念与思路：与行业企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计，设计主线清晰。

设计程序与方法：从产品调研、载体选择、学习性工作任务设计、教学实施与评价方案设计、同步教学资源开发到专家论证等均体现工学结合课程开发过程。

教学内容选取：紧紧围绕真实工作任务，并融入相关职业资格证书要求。

教学内容组织（序化）：内容序化体现从简单到复杂及学生认知规律，符合真实工作过程。

单元（中观）教学设计：以真实产品为载体设计综合性学习任务；设计科学合理，有利于教学。

课堂（微观）教学设计：工作过程要素齐全、教学过程实施步骤完整、清晰，教学环节设计科学合理，可操作性强。

总之，综合性高职院校传统以计算机操作系统使用和常用应用软件学习为主体内容的大学计算机基础课程转化以计算思维为视角下的大学计算机基础课，需要任课教师认真学习和研究计算思维，理解和领悟计算思维；在备课中精心设计教学内容和案例，在教学中尝试不同的教学方式，从而创新教学方法，大胆实践和勇于探索。高校要鼓励任课教师参与教学改革，教学团队定期组织专题研讨和交流；经常与其他学校开展交流活动，吸取多方经验和做法；鼓励任课教师深入不同的院系，结合不同的专业背景进行调研，挖掘计算机应用的实例，开展计算思维能力培养的研究。实践中，采取小班试点，逐步提高计算思维在大学计算机教学中的普及和实效，实现大学生计算思维能力的稳步提高。