以计算思维能力培养为导向的大学计算机基础课程教学

马曾　贾瑞凤　赵时

摘要：以计算思维为导向的大学计算机基础课程旨在培养学员的思维模式，使学员具备应用计算思维、计算工具解决问题的能力。因此需要明确课程理念、梳理课程内容、设计教学模式。

关键词：大学计算机基础;计算思维;教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）14-0107-02

1 背景

随着科学技术地进步和计算机技术的深入发展，在以大数据为主的背景下，以培养学生计算机应用能力为目标的教学要求，已经远远不能满足现在的社会需求。取而代之的是培养学生的思维模式，让学生具备解决问题的能力和创新能力。由计算机应用能力培养转变到思维方式培养，这给高校计算机教学提出了一个更高的目标和要求。计算思维是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广度的一系列思维活动。思维教育是一种思维模式的培养和训练，采用传统的教学内容和方式显然是行不通的，要在传授知识的基础上，更加注重能力的培养和思维的训练，培养学生严谨的科学态度和思维习惯。因此，为更好地步入计算机基础课程教学的快车道，为人才培养奠定坚实的基础，有必要深入探讨一下以计算思维能力培养为导向的大学计算机基础课程的教学理念、课程内容设置、教学方法、考核评价方法和实验室建设等方面的问题。

2以计算思维能力培养为导向的大学计算机基础课程教学理念

新的人才培养模式不再是仅仅的传授知识和培养应用能力，而是在此基础上提出了更高的要求。因此，大学计算机基础课程应该是集基本知识、能力培养和思维训练于一体的大学通识教育课程。

从这点出发，计算机基础课程的理念应当立足于培养学员思维方式和解决问题的能力。计算思维的本质是抽象和自动化，一个重要的体现是利用计算机解决计算问题，即如何将实际问题通过分析、抽象和构造，最终转化为可利用计算机自动执行解决的过程。

因此，将大学计算机基础课程的教学理念设定为： 立足于学生未来职业发展的需要，结合学生岗位专业的特点，以计算思维能力培养为导向，以培养计算机素养为目标，按照学为主体、教为主导的教学思路，鼓励学生自主学习，引导学生利用计算思维解决问题，培养良好的学习习惯，为将来岗位任职打下坚实的基础。

3以计算思维能力培养为导向的大学计算机基础课程教学内容的设置

3.1课程定位

融合培养模式下，课程内容既要体现通识教育的需要，又要结合学科专业的特点。大学计算机基础课程在原有知识内容的基础上，通过重新组织和与安排，形成层次递进、有所侧重的内容组织形式。首先使学生了解信息技术对人们工作、生活和学习方式所带来的变化。了解信息技术与自然科学、工程技术、人文社科等相互渗透、交叉融合;其次使学生理解和掌握计算科学的基础知识和基本方法，掌握基本的信息技术应用能力，掌握利用计算工具解决专业领域问题的思路和做法：最后要求学生掌握计算思维能力解决专业领域问题的思路和做法【3】。因此，教学内容不仅紧紧围绕计算机基础知识展开，更要突出计算思维训练的内容，体现计算机学科培养的本质——计算思维与能力。

3.2课程内容组织与安排

以计算思维为导向的课程内容应突出利用计算机解决问题能力的培养。总的来说主要包括计算机基础知识和计算思维两大部分，其特点是知识体系覆盖面广，内部包含的知识点多。因此，要在有限的学时内达到预期的教学目的，需要将课程的教学内容重新进行组织和调整。

（1）教学内容突出主线。

教学内容的组织以计算思维作为主线，重新组织知识内容，突出与计算思维训练相关的知识点。以计算思维为导向的课程内容应包括：Python语言，可以实现计算机问题求解自动化的工具;信息编码和数据表示，最基本的问题对象的组成，也是问题求解的基础;计算机工作原理，是计算机问题求解的关键，要利用计算机解决问题首先要懂计算机，知道计算机组成，及计算机工作的原理;计算机网络、数据库和多媒体技术，既是计算机应用的部分，也是计算机问题求解的对象。

（2）融合专业实例。

在教学中适当地引用跨学科、跨专业内容，也是培训和训练计算思维的一种措施。在课程教学内容中加入涉及专业领域的实例内容，让学生切实体会如何用计算机解决专业中的实际问题，在学习用计算思维解决专业领域问题的方法过程中，体会计算思维、培养计算思维、训练计算思维。

（3）扩展课程资源。

为了达到培养计算思维的目的，教学内容可以不停留在计算机学科本身，可以跨专业、跨学科，那么学生获取学习资源的渠道也应该不再是仅限于书本、教材，而应该面向于更广的范围，比如已有的优秀网络课程、微课、慕课等开放的多媒体资源，作为课堂学习的拓展，滿足不同学员个性化自学需要，同时为教员开展信息化教学提供资源。

4以计算思维能力培养为导向的大学计算机基础课程教学方法

首先，把计算思维作为教学的主线贯穿在整个教学过程中，要让学员明确每一部分课程内容具体的计算思维体现在什么方面，让学员切身体会到计算的魅力，养成计算思维的习惯。具体做法可以是以通过计算思维引入课堂内容，结合计算思维讲解知识点、总结过程中突出计算的应用等。其次，突出学员的主体性，以学员为本，关注学员自主学习能力培养，

4.1以计算思维为核心的问题式教学模式

（1）提出问题，设计教学实例。

在问题式教学模式中，教师将教学内容以问题的形式呈现给学生。教师以培养计算思维为出发点设计教学实例问题，以问题为核心来组织开展教学活动，学生以问题为牵引，通过自主学习、分析和解决问题来获得知识、锻炼技能和培养解决问题的思维能力。

（2）解决问题，培养学生思维能力。

学生是分析和解决问题的主体，教师则是负责设计问题、构建问题情境、组织问题分析和引导问题解决。首先，教师将解决问题涉及的知识内容等相关辅助信息布置在课前预习当中，并对问题的重点和难点提示给学生，引导学生在解决问题的过程中运用计算思维的相关概念和方法，让学生体会到整个过程是在学习解决问题的方法，而不是单纯的解决一个问题。

在学生运用计算思维解决问题过程中遇到的困难，教师给予指导和帮助，从而帮助学生更好地提升自身解决问题的能力和水平。

（3）拓展问题，提升学生创新能力。

在问题设计环节，教师可以有倾向性的将问题向其他学科或者专业领域倾斜，直接让学生学习如何应用计算思维解决实际问题。和其他学科或专业领域融合的问题设计，已经超出了計算机课程的基础性教育内容，是在原有内容上的拓展，而在此类问题的解决过程中，学员不仅可以使自身应用计算思维解决问题的能力得到提高，也会大大提升学生的创新能力和水平。

4.2 以自主学习为主体的开放式学习

大学计算机基础课程改革后面对的主要问题是教学内容覆盖面大，知识点多，而教学学时又进行了压缩，按照以前传统的以教师为主体的教学模式展开教学，显然是不可行的，也无法实现教学大纲规定的教学目标。在当今网络课程、慕课、微课等信息化教学资源非常丰富的时代，以自主学习为主体的开放式学习则是一种最佳的教学模式之一。在自主学习过程中，学生是主体，不再受传统教学模式的限制，可以根据自己的需求通过可利用的各种渠道获取学习资源，遇到困难问题可以通过学习小组开展交流讨论，一起解决问题，使学生形成团队协作意识。

为了保证学生自主学习的质量和效果，自主学习的内容同为大纲要求的学习内容，并同时将自主学习过程和成果纳入考核评估范围。

5 考核评估更加重视形成性考核

为了强化能力培养，课程的考核评估会更加侧重形成性考核部分，也就是改变学生传统的一考定结局的观念，平时不学习，期末考试突击也可以顺利过关，拿到学分。形成性考核是对每名学生课程学习全过程的评估考核，组织的形式可以有网上作业、单元测试、电子作品等，评估考核的形式更加开放式，实施过程也更加自由，学员可以借助网络资源和工具，也可以形成小组讨论交流，共同寻求解决问题的思路和方法，同时也在解决问题的过程中提升自身的应用计算思维解决问题的能力。

形成性考核形式比较开放，这就对教师提出了更高的要求，教师是评估考核题目的设计者，考核的内容既要能客观公正的评价学生的学习效果，又要给学生留有可以提升能力的空间，始终坚持以培养计算思维为导向。

6 实验室教学保障条件建设

在实施以培养计算思维为导向的教学过程中，教师不仅要设计问题，也要创设解决问题的情境，这个情境既包括可以辅助解决问题的软件环境，也必须要有硬件环境。

为培养学生解决问题的能力，锻炼计算思维，实验室条件建设硬件方面至少需要有一是可以满足学生独立上机的微机实验室，同时还要具备上互联网的功能;二是能够给学生提供解决问题、开展创新实验的实验环境，比如说网络实验室和硬件实验室;三是可以和学生课堂上进行交互互动、实时评价学生学习效果的智慧教室，将先进的信息技术与课堂教学紧密融合，是以教为中心向学为中心转变的基础平台，学生参与课堂的程度会显著提高，帮助教师及时准确地获取学生学习数据。软件环境建设方面：一是要是在线学习的多种资源，满足学生自主学习的条件;而是在线编程实战环境，与教师课堂内容匹配，课下马上自主开展实战练习，提高解决问题能力;三是在线评估考核系统，可以给学生的学习效果一个快速、客观的评价。

参考文献：

[1] 陆汉权，等.基于计算思维的“大学计算机基础课程”教学内容设计[J].中国大学教学，2012（9）：55-58.

[2] 李贤阳，杨志坚. 基于计算思维的问题导学型教学模式研究[J].教育与职业，2015（11）：87-89.

[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）：6-9.

[4] 安利，赵永梅.大学计算机基础课程教学改革探索与实践[J].计算机工程与科学，2014（12）：179-4181.

【通联编辑：王力】