基于计算思维的大学计算机课程混合教学模式实践

杨嫘

摘要：教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会明确提出计算思维能力的培养是大学计算机基础教育的核心。文章通过分析大学计算机课程目前存在的问题，提出从核心模块、专业需求、计算思维等三个维度重构内容体系， 进行“MOOC+SPOC+专题”的教学新模式以及分阶段能力考核体系的实践探索。

关键词：计算思维；大学计算机；混合教学模式；MOOC

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）04-0142-03

Abstract： University Computer Course Teaching Committee of the Ministry of education made it clear that the training of computational thinking ability is the core of university computer basic education. This paper analyses the existing problems of college computer course， proposes to reconstruct the content system from three dimensions that the core module， professional requirements and computational thinking， practices on the new mode of "MOOC+SPOC+ subject " and phased ability assessment system.

Key words： computational thinking； university computer；hybrid teaching mode； MOOC

随着移动通信、云计算、物联网、大数据等新概念、新技术的出现和发展，信息技术改变着人类社会的方方面面，教育也面临着各种难题和挑战。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会（2013-2017）（以下简称“教指委”）在2015年制定了《大学计算机基础课程教学基本要求》（以下简称《基本要求》，明确指出“计算思维能力的培养将成为今后大学计算机基础教学的新常态” [1]。如何贯彻执行这一要求？思维能力的培养与应用型人才強化技术技能的要求是否背道而驰？思维的培养应该从哪几方面着手？MOOC时代，思维的培养如何落地？课时如何安排？实验如何开展？大学计算机教学困难与机遇并存。文章结合广西师范大学漓江学院的实际情况，探讨应用型大学计算机课程该如何围绕计算思维改革。

1计算思维

国际上广泛认可的计算思维是2006年周以真教授在国际著名计算机杂志Communications of the ACM上提出的。它指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[2]。2010年教指委主任陈国良院士根据国外计算机教育的研究成果，提出将计算思维引入大学计算机基础教学的理念。自此，计算思维得到国内计算机基础教育界的广泛重视，许多专家学者开始系列的研究。陈国良院士和董荣胜教授指出了大学计算机教学中 “狭义工具论”的危害[3]，并给出计算思维的表述体系[4]，使计算思维能够尽快落实到大学计算机基础教学中；战德臣教授提出了“计算之树”、构建课程应该讲授的最小的内容集合、实践了MOOC+SPOCs[5]- [7]，龚沛曾教授则以计算思维为切入点进行了计算机基础课程的联动改革[8]。这些研究使得计算思维教学改革有效落地，培养了学生的计算思维能力。

2 MOOC与SPOC

MOOC是massive open online courses（大规模开放在线课程）的简称，是指面向社会所有学员开放的课程。与传统的课堂教学不同，MOOC是一种以微视频为载体的在线学习模式。这种模式以学生为中心，使用自动化的线上学习评价系统。系统7×24小时全天开放，能够适应随时随地的学习需求。SPOC是small private online course（小范围私有在线课程）的简称，是指仅面向某学校某课程班学员开放的课程。SPOC的教学内容可以是MOOC的超集，可以理解为SPOC = MOOC + 补充交流（线上的答疑或线下的课堂）。MOOC的出现使全球各国不同人群共享优质教育资源和大规模、个性化的学习成为可能。而SPOC则可以弥补MOOC的不足，它更集中在专业领域，学生会获得更多的帮助。以战德臣教授为组长的中国高校计算机教育MOOC 联盟“大学计算机”课程工作组认为“MOOC+SPOCs+翻转课堂”是大学教学教育改革的一个方向[9]。

3目前大学计算机课程存在的问题

以广西师范大学漓江学院为例，大学计算机是所有非计算机专业学生的一门必修课，在大学一年级第一或者第二学期开设，学时在60～68之间。几年前，和大多数应用型人才培养定位的院校一样，课程着重训练学生的操作技能，以应用软件为载体讲授计算机知识。但如今社会不仅要求学生具有熟练的操作技能，还应具备利用计算机科学解决专业问题的能力。鉴于此，原有的教学模式暴露出不少弊端，主要表现为：

（1）课程定位模糊，内容设置过于统一。

首先，大学计算机这门课从出现起，它的存在和定位一直争议不断。其次，课程部分教学内容与中小学信息技术课程相重叠，在教学过程中不能够针对不同专业特点来实施不同的教学过程。模糊的课程定位、单一的课程内容会降低学生求知的欲望，逐步失去学习的兴趣。

（2）教师工作量大，无法保证教学质量。

公共课一直存在教学工作量大，师资数量少的问题，在独立学院及民办高校尤为突出。虽然聘请外聘教师的方法从一定程度上可以缓解师资紧缺，但由于教师的流动性大，他们只注重完成教学任务，未必熟悉公共课的相关教学要求，无法做到对学生的统一要求。此外，公共课班数众多，在讲授相同的教学内容时，教师都在进行重复性的讲解。这些都会导致教学质量无法得到保障。

（3）教学方法陈旧，教学手段过于传统。

课程教学一般分为理论课和实验课，多采用教师课堂讲授，学生上机练习的方式。但学生在上实验课时上网玩游戏的多，教学缺少监管，教学的互动性也没有得到增强，学生被动接受知识。在移动互联网高速发展的今天，学生的学习方式发生了改变，他们喜欢依托网络和智能设备的学习，喜欢自己琢磨，喜欢和小伙伴讨论，不喜欢老师强行灌输。显然，当前的教学模式不能有效引导学生主动学习。

（4）课程评价静态单一，对学生特点研究不够

目前课程的许多考核方式重知识，缺乏能力考核，考核过程单一，期末“一次定生死”的考核方式不能动态体现学生的学习效果；许多院校对自己学校的学生特点研究不够深入，照搬其他学校的教学模式，结果导致课程教学效果差。

4 基于计算思维的混合教学模式

2014年，在广西区高校计算机等级联合考试停考后，区内众多院校纷纷砍掉大学计算机课程的课时或者将该课程取消。面临课程教学大环境的变化，也面对课程暴露出的上述问题，大学计算机课程教学应该围绕计算思维开展，使学生主动将所学知识融会贯通成思维，并最终内化为能力。计算思维的培养包括三个方面：首先，培养计算思维意识，即主动用计算思维去思考问题，变无意识为有意识；然后，培养计算思维方法，包括数学方法、工程方法以及计算机科学独有的方法（迭代、递归）；最后，培养计算思维能力，需要开设一系列的课程引导学生应用计算思维解决各种专业的问题。

4.1 重构内容体系

结合实际教学情况，在确定我院“面向应用，服务专业”的课程定位后，我们从三个维度（如图1所示）重新构建课程的内容体系。其中，水平维度是核心知识模块，依据教指委的《基本要求》确定各个专业必须修读的内容，这部分内容应注重案例的更新，从计算思维的角度讲解基本概念和基本原理，它体现了课程学习的广度；垂直维度是专业需求模块，根据调研而确定的各大类专业所需的相关内容来进行区分专业的教学，它体现了课程学习的深度和计算思维能力的培养，同时，学生能够更好地过渡到与专业相关的后续计算机类课程学习；第三维度是计算思维模块，以开设专题的形式讲授计算思维内容，它体现了计算思维方法的培养。此外，根据建构主义设计课程，可以遵循学生的认知规律调整教学顺序。例如，一般会按照word-excel-powerpoint的方式介绍office软件，但其实学习完word继续学习powerpoint效果会更好，因为powerpoint的许多操作与word基本一致，它可以理解为“会动的”word，较excel的学习而言更易与word衔接上。

4.2混合教学模式

借鉴目前流行的“MOOC+SPOCs”教学模式，结合上述的课程内容体系三维度，我们提出了基于计算思维的大学计算机课程教学新模式，如图2所示。开展教学时，在统一必修的水平维度上，采取MOOC形式，将各类包括微视频、课件、测试题等在内的教学资源按知识点以思维导图的方式呈现给学生，供他们课堂集中学习及课后自主学习，教学方式以學生在线学习为主，教师课堂讲授为辅；在分类必修的垂直维度上，采取SPOC形式，不同专业的学生只能学习与本专业需求相关的知识，教学方式以教师课堂讲授为主，学生在线学习为辅；在第三维度上，采取传统的大课讲座形式，由不同教师共同讲授计算思维。

4.3动态多元考核

科学的考核体系可以更客观地体现学生的学习效果。由于学生的学习效果是一个动态连续的过程，评价不能只停留在总评成绩分数上，我们认为应该采用分阶段重技能的考核方式。所谓重技能，指的是在考试形式上，采用机试，分理论、实验和实例考核，其中实例考核着重考查学生从思维到能力的转变程度；所谓分阶段，指的是将课程的期末考核分成多次，安排到课程的学习过程中进行，多次考核成绩累计达60分视为考核成绩及格。例如，按内容体系三个维度的划分，将课程分为三个阶段考核，在每个维度的内容学习完毕后，学生认为准备充分后就可申请考核，考核的时间完全由学生决定。这种基于学习过程的能力考核方式符合行为主义所强调地对学生学习行为的研究并注重评估学习者的行为，以确定从什么时候开始教学（学生也可以确定自己何时开始学习）观点，因此，具有一定的科学性。

4.4个性化学习

我院是一所独立学院，学生除了具备当代大学生的共性外，还拥有文化学习基础差，学习专注时间短，自控能力弱，喜欢协作学习，学习的自主性弱，难以自主实现知识的内化等个性。根据学生的特点，我们设计适合他们的个性化学习方式，不会因为学生基础差就将计算机知识以简单概念化的方式呈现，而是将计算机知识的思维以可视化、可操作的方式呈现。由于个性化学习必须采用群体化、社群型的学习和创新方式，因此，我们建立课程讨论区，便于师生交流，鼓励学生在讨论区中上传自己录制的操作微视频，以帮助完善课程操作资源库的建设。

5 结语

随着大数据时代的来临，计算思维将成为人们认识和解决问题的基本能力之一。在大学计算机课程中培养学生的计算思维是非常有必要的，因为该课程是非计算机专业学生都必须修读的第一门计算机课程，而计算思维能力是学科融合与创新的需要。采用基于计算思维的大学计算机混合教学模式进行教学，不但可以提高学生的学习积极性，而且可以培养学生初步形成解决当代问题的思维和能力。不过，后续还有许多诸如基于计算思维课程的联动改革、使用大数据技术测评教学效果等问题有待研究。

参考文献：

[1] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会.大学计算机基础课程教学基本要求[M].高等教育出版社，2015，11.

[2] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM， 2006，49（3）.

[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）：7-11.

[4] 陈国良，董荣胜.计算思维的表述体系[J].中国大学教学，2013（12）：22-26.

[5] 战德臣，聂兰顺.计算思维与大学计算机课程改革的基本思路[J].中国大学教学，2013（2）：56-60.

[6] 战德臣，王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教学，2014（7）：59-66.

[7] 战德臣，聂兰顺，张丽杰，等.大学计算机课程基于MOOC+SPOCs的教学改革实践[J].中国大学教学，2015 （8）：30-33.

[8] 龚沛曾，杨志强，朱君波，等.以计算思维为切入点的计算机基础课程联动改革与实践[J].中国大学教学，2015（11）：53-56.

[9] 战德臣.“大学计算机”“MOOC+SPOCs+ 翻转课堂”混合教学改革实施计划[J].计算机教育，2016，1 （1）：12-16.

[10] 王永梅，何如海.独立学院计算机基础教育现实分析[J].继续教育研究，2012（3）：160-163.

[11] 张龙，李凤霞，刘茜.新时期大学计算机教材及实验内容重构方案[J].计算机教育，2018，3（3）：136-139.

[12] 郭福亮，周钢，李永杰.大学计算机基础课程的实验体系研究[J].计算机教育，2018，2（2）：78-81.

[13] 张荣，张烁，杨俊丽，等.基于计算思维的医学院校大学计算机课程教学模式研究与实践[J].计算机教育，2018，1（1）：79-82.

【通联编辑：王力】