计算思维导向的混合教学模式在大学计算机基础教学中的应用

郭瑾 王晓青 朱冬冬

摘 要：大学计算机基础教学对于培养学生利用计算机技术与计算思维解决实际问题的能力具有重要作用。通过对学生计算机基础能力测试成绩进行统计分析，研究目前计算机基础教学现状，总结出高校计算机基础教学存在的几个误区。针对相关误区，提出计算思维导向的混合教学模式，以及在大学计算机基础课程教学中重构课程教学内容，实行多主体、多元化评价体系，提高教师专业素养与学生学习积极性等具体应用措施。

关键词：互联网+;大学计算机基础课程;计算思维;混合学习模式

DOI：10. 11907/rjdk. 181923

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1672-7800（2019）001-0217-04

Abstract：University computer basic teaching plays an important role in cultivating students' abilities to use computer technology and computational thinking to solve practical problems. Through statistical analysis of the students' computer basic ability test scores， literature analysis and research on the status quo of computer basic teaching at home and abroad， it is found that there are several misunderstandings in the current computer basic teaching in colleges and universities. In response to the misunderstanding， five measures were proposed， namely reconstructing the course teaching content in the university computer basic course teaching， adopting the advanced educational technology theory to practice the “online course-classroom teaching-innovation practice” trinity mixed learning mode， implementing more The main body and diversified evaluation system improve teachers' professional quality and students' enthusiasm for learning.

0 引言

在“互聯网+”时代，计算机技术发展迅速[1]。大学计算机基础是我国大学公共基础课程中重要的工程类课程[2]，是培养学生利用计算机技术与计算思维解决实际问题的基础课程。然而，目前计算机基础教育主要存在以下问题：①部分高校对计算机基础教育重视程度不足;②由于不同地区教育发展的差异性，导致不同学生的计算机基础也具有明显差异[4];③部分高校教学方式落后，学生学习积极性不高;④课程考核评价机制以知识性考核评价方式为主，难以发挥对学生的激励作用[5];⑤教师教学能力有待提高[3]。

为了解决以上问题，很多学者提出了针对性建议，例如杨文正等[6]提出以计算思维为导向的多元混合教学模式;张金玲[7]提出整合教学资源，利用翻转课堂、合作探究等手段提高文科计算机基础教学质量;任丽芳等[8]提出采用分级教学模式，利用现代教育技术提高财经类专业计算机课程教学质量。但在相关举措中，有的是从教学模式角度进行阐述，有的是针对某一专业的阐述，而缺乏普遍概括性结论。因此，本文提出计算思维导向的混合教学模式，并对其应用策略进行详细介绍。

1 研究意义

本研究的主要意义为：

（1）提升大学计算机基础教学质量。研究发现，当前用于培养大学生计算机理论素养的计算机基础课程在教学内容、考核方式等方面存在明显不足[9]，如何解决这些问题对于提升计算机基础教学质量，以及培养学生运用计算思维与计算机技术解决实际问题的能力具有重要意义[10]。

（2）延伸大学计算机基础教育内涵。大学计算机基础是我国高校普遍开设的一门课程，其内涵可以充分延伸，教学内容不应受限于狭义工具论，而应探索计算思维培养模式[11]，使计算思维成为学生除阅读、写作、算术（3R）能力外的另一必备能力。如今计算思维培养在教学实践中还处于探索阶段，尤其在以应用型人才培养为主的高校中，如何根据学生实际情况建设行之有效的计算思维培养体系尚有很长的路要走。

（3）探索教育科技在“互联网+”背景下的实践。在互联网+大背景下，互联网与传统行业的结合必然会涉及教育领域[12]。随着MOOC平台、云图书馆、B-Learning等新型教育技术的诞生[13]，将其与计算机基础课程相结合进行课程实践探索具有重要意义。

（4）为其它课程教学改革研究提供参考。大学计算机基础教育具有工程类教育性质，对该课程教学内容、教学手段的研究具有样本充分、数据翔实、检验环境完备等特点，对其它专业课程的教学改革研究具有一定参考价值。

2 大学计算机基础教学中存在的主要问题

2.1 课程认识误区

由于大学计算机基础课程多年来侧重于理论和操作技能讲解，人们很容易将计算机基础教育与计算机基本操作划等号，认为大学生在中学阶段，甚至在日常计算机的应用中已掌握相关知识，无需再次学习，从而压缩甚至取消该课程。事实上早在2010年，九校联盟（C9）已明确表示，计算机基础教学的主要工作是提高学生的“计算思维”能力[14]。大学计算机基础教育的作用在于使学生熟练运用计算机技术及计算思维解决各自学科与专业领域相关问题，而不仅局限于对计算工具的简单运用。

2.2 不同地区计算机基础教育存在差异

随着我国网络和信息技术在社会各领域应用的不断深化，中小学阶段的计算机教育得以迅速推广，但由于不同地区教育发展状况不同，造成不同地区学生的计算机基础存在明显差异。

从对近三年辽宁师范大学主校区大一新生计算机基础能力测试成绩来看，虽然呈逐年增长趋势，但总体成绩并不理想，如图1所示。该事实说明，迫于学业压力，即使在基础设施较好的地区，中小学信息课程也可能存在受重视程度不够等诸多问题，造成学生整体计算机运用能力不强。因此，大学计算机基础教育仍有其必要性，但应对教学目标与教学内容进行改革。

2.3 学生学习积极性低

在教学内容上，大学计算机基础理论有较高概括性[15]，导致新生理解较为困难。再加上教学方法上依然使用传统讲授模式，实践环节缺乏创新性，导致学生学习积极性不高。

2.4 课程考核评价机制形成制约

考核机制既可以检查课堂教学效果，也可以起到激励学生学习的作用。但传统以教师为主、纯粹知识性考核的评价方式，无法充分发挥对学生学习的激励作用。因此，综合运用多元化的考核方式可起到更好效果。

2.5 教师教学能力有待提高

计算机基础教育面向几乎所有高校学生，不仅需要满足不同学生的学习需求，还需要解决学时不足与教学内容繁多的矛盾，因此需要教师与时俱进，积极学习相关教学理论，研究探索各种教育技术与技巧。在互联网+时代下，MOOC、移动学习、翻转课堂等各种先进的教育技术为教师改进教学方法提供了机遇，也提出了挑战，如何将其与自身教学相结合是每个教师应积极思考的问题。

3 计算思维导向的混合教学模式

3.1 计算思维

2006年，卡内基·梅隆大学的周以真[16]提出“计算思维”（Computational Thinking）的概念，计算思维并非只有科学家才能具备，而是每人都应具备的基本技能[17]。在计算机基础课程教授中着重于对计算思维的培养，目前已得到国内外高校的普遍认同。斯坦福大学在未来十年计算机课程开设计划中，强调计算思维培养应贯穿整个学习过程;卡耐基·梅隆大学的计算机科学学院提出需在各专业入门课程中进行计算思维原理介绍。因此，计算思维能力培养应作为计算机基础教学的重要工作[18-19]。

3.2 混合教学模式

2012年，三大课程提供商edX、Coursera、Udacity的出现[20]，为学生提供了多样化的学习方式。中国大学MOOC平台提供了可几乎涵盖所有专业的网络课程。混合式学习（Blended Learning）的实质是将网络化学习与传统课堂教育相结合，不仅可发挥教师对教学过程的导向作用，也充分尊重了学生的主体性，促进了教学手段的有效实施。

4 计算思维导向的混合教学模式应用策略

4.1 重构课程教学内容，推进计算思维能力培养

高校传统计算机基础教育通常以技能性知识、原理与结论讲授为主，而缺乏引导和启发，容易导致学生学习积极性下降，且运用计算机知识处理实际问题的能力较弱，主要原因在于缺乏对学生思维能力与实际问题解决能力的培养。

在“计算思维”概念被提出后，受到了计算机基础教育研究人员的重点关注，但目前有关计算思维的研究大多还停留在理论层面，在实际教学中的应用较少。要在计算机基础教学过程中加强计算思维能力培养，还需进行大量研究工作[21]。融合计算思维的部分课程设计如表1所示。

4.2 在课程中实践“在线课程—课堂教学—创新实践”三位一体混合学习模式

在大学计算机基础教育中，由于课程理论部分比较抽象、难懂，加上讲授方式呆板、枯燥，难以激发学生兴趣。针对该问题，不仅需要探索新的教学方式，还要对教学内容进行改革。

随着国外著名大学开放式网络课程的逐渐完善，国内MOOC也异军突起，但在完全脱离课堂进行的网络化学习中，学习者处于封闭状态，对学生的学习主动性有着很高要求，因而导致辍学率居高不下，而混合学习模式可充分尊重学生的主体地位。具体过程如下：

（1）依托MOOC等在线课程，搭建开放网络资源库。教师和学生共同收集优秀的课程视频资料，作为课前学习任务和课后复习材料，以充实课堂教学内容，弥补教学资源短缺的问题。

（2）发挥教师在课堂上的引导作用。混合式学习强调课堂教学的重要性，发挥教师对教学过程的引导作用，促进教师与学生之间的充分交流。

（3）在实践教学中鼓励创新。计算机基本技能的培养依赖于实践，但传统实践教学在培养学生利用计算机解决实际问题能力方面收效甚微。在混合式教学中，既要培养基本技能，也需要提高学生的创新能力，可采用课程任务、技能竞赛等手段激发学生深入探究的意愿。

4.3 依托互联网+与先进教育技术手段，提高学生学习积极性

（1）情境教学。大学计算机基础教育只有与学生专业及日常生活相结合，才能让学生学以致用。情境感知学习即根据生活场景、专业交叉背景设定学习内容，让学生在对实际问题的探究中不断提升能力。

（2）移动学习。建立基于云存储的云图书馆，搭建基于Web的网络教学平台，并采用基于移动设备的教学软件，使学生可以在任何时间、地点进行学习。

4.4 实行多主体、多元化评价体系

多元化考核即将学生成绩评定分成多个部分，既有基础知识考核，也有课程实践考核，并突出实践环节的创新性;多主体考核即考核主体不仅包括教师，也包括学生，尤其在实践环节，每个学生既是作品完成者，也是他人作品的评定者，以充分提高学生的课程参与感与学习积极性。

为此，研究并建立过程化考核体系网络平台，提供多主体、多元化的考核环境，收集学生学习数据进行个体学习效果分析。例如对于课堂上师生互动过程中产生的信息，如学生课堂问题回答准确度、讨论参与频度等，该部分数据由于具有瞬时性且难以捕捉，很容易被忽略。然而，对学生在课堂反馈中产生的数据进行实时分析具有重要价值，既可帮助教师根据反馈结果决定教学方向，亦可实时掌握学生当前学习状态、学习兴趣与学习模式，以便为其提供更具有针对性的幫助。因此，本文研发了一个可对课堂教学中产生的瞬时数据进行收集，并对学生课堂学习大数据进行智能化分析的移动软件平台。

4.5 提高教师专业素养

大学计算机基础任课教师大多没有学习过专业教育理论，所以很多教师采用的教学方法存在一定弊端，个别教师对新的教育技术和理念甚至存在一定排斥心理，这将很大程度上影响课堂教学质量。因此，在教学改革中将采用精品示范课、教育技术学习、集体备课、参与有影响力的教学改革会议等方式不断提高教师专业素养。

5 结语

针对大学计算机基础教学中部分高校对计算机基础教育重视程度不够、学生学习积极性低、教师专业素养有待提高等问题，提出计算思维导向的混合教学模式，并介绍其具体应用策略。然而，在计算机基础教学中仍存在课程学时不足、项目研究中缺乏技术支持等问题，将在今后的教学实践过程中不断进行完善。

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（责任编辑：黄 健）