“互联网+”背景下计算思维导向的计算机基础教学改革

王永全,单美静

(华东政法大学 信息科学与技术系,上海 201620)

0 引言

随着信息技术的发展，信息技术已经进入了“互联网+”时代。“互联网+”是创新2.0下的互联网发展新业态。简单地说，“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”，但这并不是两者的简单相加，而是互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。随着“互联网+”的发展，人们将充分发挥互联网在社会资源配置中的集成与优化作用，将互联网方面的创新成果深度融合到经济、社会各领域，从而全面提升社会的创新力和生产力。与此同时，也要求现在的大学生必须掌握相对全面的信息技术知识，以便更好的实现互联网与传统行业的深度融合。大学计算机基础课程作为国内高校非计算机专业的一门必修课程，其传统的教学内容和教学方法已经不能满足“互联网+”时代对人才素质的需求。

1 当前计算机基础教学存在的问题

大学计算机基础课程是很多非计算机专业接触信息技术的基础课程，在国内大部分高校都会开设。但是，随着“互联网+”时代的带来，传统的计算机基础教学与社会对信息人才的需求已经格格不入，主要存在以下几个方面的问题：

1.1 教学内容陈旧，重视应用忽视思维能力培养

在传统的大学计算机基础课程中，其教学内容主要包括计算机概述、操作系统、Office软件、网页设计、计算机网络等知识点，这些知识点主要都是传授学生使用计算机的基本技能，而没从根本上让学生理解计算机是如何工作、如何解决问题。

1.2 个体能力差异严重

随着现代教育的发展，很多高中开设了计算机基础相关教学，同时很多学生在进入大学之前已经接触计算机，计算机基础较好。而一些偏远地区的学生，却接触计算机的机会比较少。从而造成受众学生个体能力差异严重。对于基础好的学生，传统的教学内容已经无法满足其知识诉求，希望能够获取更加深入的知识技术，而基础差的学生则希望老师能够从零讲起。个体能力的差异对老师如何有效的开展计算机基础教学，做到“基础好的学生吃得饱、基础差的学生消化得了”是大学计算机基础教学需要考虑的重要课题。

1.3 教学方式单一

目前，很多高校的计算机基础教学还是采用理论教学+实践教学的方式，理论课堂讲授计算机基础知识，实践教学则主要让学生做一些验证性的实验。这样的教学方式一方面无法充分调动学生的学习兴趣，另一方面无法激发学生的学习主观能动性。

1.4 考核方式简单

计算机基础课程作为非计算机专业的必修课程，很多学校的开设目的是为了让学生参加国家或省市级的计算机等级考试，而计算机作为现代人们工作生活必不可少的一个工具，其主要目的一个是“使用”而不是“考试”。如何有效的改变考核方式，真正达到学以致用，也是计算机基础教学过程中需要关注的问题。

2 计算思维简介

计算思维是美国卡耐基梅隆大学计算机科学系主任周以真教授于2006年3月在计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上提出的[1]。周教授把计算思维定义为“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”。其吸收了问题解决过程中所采用的数学思维方法、现实世界中复杂系统设计与评估过程中的工程思维复杂方法，以及人类行为、心理、智能的理解等方面的科学思维方法。

计算思维汲取了问题解决所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。与传统的数学和物理学科相比，计算思维中的抽象更为丰富，也更为复杂。计算思维是每个人的基本技能之一，它应该像阅读、写作和算术一样被所有人掌握。首先，计算思维是运用计算机科学的基础年去求解问题、设计系统和理解人类的行为。其包含了计算机科学中的一系列思维活动，其次，它是数学思维和工程思维的互补与融合。计算机科学本质上来源于数学思维，其形式化基础建立在数学之上。另外，计算机科学又从本质上来源于工程思维。计算思维的培养既能提升学生的数学思维，又能提升学生的工程思维。最后，计算思维是人类求解问题的一种途径，其培养的是人的思维方式，而不是计算机的思维方式。计算机的思维方式枯燥、乏味，人类聪颖且富有想像力。计算思维的培养可以让人类更好地激发计算机激情[2-5]。

3 计算思维导向的计算机基础教学改革

计算思维作为三大科学思维之一，是国内外计算机教育领域普遍关注的热点问题。而计算机基础课程作为很多非计算机专业学生接触计算机的一门必修课程，在其教学过程中，必须承担起培养学生计算思维的重任，从而达到“互联网+“时代对信息人才的需求。本文基于以上问题，并结合互联网+背景下人才素质的需求，在大学计算机基础教学内容、教学方法以及考核手段方面进行了有益的尝试。

3.1 计算思维导向的计算机基础教学内容改革

传统的计算机基础教学内容主要在于培养学生使用计算机的能力，不利于学生计算思维的培养。在教学内容方面，一方面增加了体现计算机问题求解思路的“问题求解与程序设计基础”部分的内容，帮助学生了解计算机执行程序的过程，而且采用“所见即所得”的编程思路，极大地提高了学生学习兴趣，另一方面，增加了体现抽象思维的“算法描述和基本数据结构”的教学内容，让学生更深层次的了解计算机问题求解的过程。在程序设计基础方面的教学过程中，考虑到受众面的专业特性，本课程不针对某种编程语言开展教学，而是借助Raptor软件重点介绍程序设计的设计思路和逻辑思维。学有余力的学生可以在课外自学某种编程语言(比如C、Java等)。Raptor作为一款基于流程图的高级程序语言算法工具，是一种可视化的程序设计环境，具有上手快、所见即所得的特点，而且还可以直接转换为C++、CJHJ、Java等高级程序设计语言，是一个非常适合程序设计和算法初学者的工具软件。通过近几年的教学效果观察，Raptor软件的使用很好地提升了学生的学习兴趣，取得了非常好的教学效果。

3.2 强调计算思维的计算机基础教学过程设计

为了培养学生的计算思维能力，高校教师在教学过程中除了按照传统方式教授计算机的基础知识和基础理论外，还需要对这些知识进行抽象、升华、总结相关的计算思维方法。为了加深学生对计算思维的理解，还需要教师结合学生的专业特色列举学生专业涉及计算思维的教学案例，介绍如何利用计算思维解决现实问题，并让学生举一反三。任课教师在教学过程中，对于每个计算思维点都会按照这3个步骤开展教学，比如在程序设计基础教学中，在讲解了3种基本的程序结构后，会重点讲解逻辑思维能力，最后会要求学生结合自己专业完成一个较为复杂的工程案例。

3.3 基于SPOC模式的计算机基础教学方式改革

由于学生个体能力差异的存在，在计算机基础教学过程中，一方面要考虑基础差学生的计算机使用水平的教育，另一方面要考虑基础好同学对计算机基础课程教学内容的较高诉求，完全靠课堂教学来解决这个问题是无解的。SPOC模式作为一种课堂教学与在线教学的混合教学模式，能够有效解决这一问题。在计算机基础教学过程中，任课教师把传统的很多教学内容(比如操作系统、Office、网页制作)当作课后作业布置给学生，然后在实体课堂教学中回答学生提出的问题，检查学生完成的情况，了解学生掌握了哪些知识，哪些知识需要跟学生共同学习，这样基础差的学生可以通过更多的课后时间加强学习，而基础好的学生则可以少花时间在这些内容上。课堂教学除了检查学生完成情况外，主要是重视学生计算思维能力的培养。任课教师完全根据课程的需要和学生的需求，自由设置和调控课程的进度、节奏和评价体系。

3.4 突出计算思维的考核方式改革

课程考核作为教学过程中的一个重要环节，不仅仅是一种考核学生成绩的方式，还是一个指导教学过程和教学方法的重要指挥棒，是影响推进计算思维教学改革的关键因素。很明显，传统的以计算机等级考试作为教学评价的依据已经不适合计算思维教学改革的需要。我们在计算机基础课程教学考核中，引入了过程化的考核方式，强调对学生学习全过程的监控，成绩的组成不仅包括期末考试成绩，还很大比例地引入了SPOC教学效果、课堂讨论、文献阅读的成绩。

4 结语

本文根据“互联网+”时代各专业对信息技术的人才需要不仅局限于掌握计算机基础知识、掌握计算机的基本操作的特点，对大学的计算机基础教学改革进行了一定的探索。在以培养学生计算思维能力为核心的指导思想下，从计算机基础课程的教学内容更新、教学过程设计、教学方法改革、考核方式优化等方面进行了长期的摸索，并取得了较好的人才培养效果。在今后的工作中，还需要进一步加大教学改革的力度，更好地结合学生专业特色做好计算思维解决具体问题的教学案例设计工作。