基于计算思维的大学计算机基础课程的教学改革研究

姚 珺

（铜陵学院数学与计算机学院，安徽 铜陵 244000）

1 大学计算机基础课程教学现状

目前，很多高校开设了计算机基础课程，并且越来越重视该门课程的教学与改革研究。传统的大学计算机基础课程的内容侧重于计算机的基础知识和操作技能，知识点多，但内容相对松散，各个知识点之间缺乏系统性联系。计算机基础教学方法还存在着“狭义工具论”的问题[1]，导致培养出来的部分学生只会一些软件的基本操作和简单编程。很多大学生在中学阶段就已经接触了计算机的相关知识，部分学生已经掌握了常用办公软件的基本操作，这就让他们失去了学习大学计算机课程的兴趣。为了解决上述弊端，促进学生全面发展，大学计算机基础教学提出了更高的目标：必须让学生提升计算思维能力。

2 计算思维的基本概述及现状

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的一系列思维活动。这就指明了计算机基础教学不应只停留在工具使用层面，而应深入地培养学生运用计算机解决问题的能力。计算思维能力的培养及培养途径的研究，目前已经作为大学计算机基础教学改革的重点方向并取得了一定的成效，然而其中也存在许多的不足之处，主要表现在：第一，教师对计算思维能力的认识不够。很多教师只是将计算机作为一种应用工具使用，培养出来的学生创新性不强，计算思维能力的培养也只是“纸上谈兵”。第二，课程设置缺乏专业性和应用性。很多教学内容太浅或太深，没有充分考虑到不同学生的专业基础，导致计算机应用的思维被忽视。

3 大学计算机基础课程中计算思维的培养策略

如何将计算思维由抽象的概念转化为具体的实际，需要从大学计算机基础教学的实际现状出发，全面分析，长期摸索，通过一系列策略将计算思维有效地渗透到教学的各个环节中。

3.1 加强教师自身对计算思维能力的学习

首先，需要通过多种途径加强教师自身对计算思维能力的学习，充分重视计算思维能力的培养对学生发展的重要性。例如，开展相关研讨会，探讨计算思维能力培养的有效途径，制订培养计划，拓展教师的教学思路。其次，教师应把主要的教学精力投入到学生的应用能力、创新能力的培养上，将计算思维有意识地渗透到教学的各个环节中。例如，在讲解计算机运算速度快、效率高的特点时，如果直接用文字灌输这个特点，学生就会感到枯燥无味，此时教师可以以讲故事的形式向学生讲解著名的“四色定理”的研究过程。教师还可以以直观的方式，通过身边的简单问题给学生举例：教师一边在计算机上播放音乐一边播放教学PPT，形象地解释操作系统中多任务的概念；教师用手头教材的目录快速找到待查内容所在的页码，生动地演绎索引查询的基本思想。

3.2 设置系统化、有针对性的教学内容

首先，教学内容的设置应充分考虑大学计算机基础教学的培养目标，把体现计算机领域的最新技术应用成果的内容反映进去。其次，还应考虑计算思维能力由低到高的三个层次：机器的操作能力、信息的处理能力及问题的求解能力。最后，在结合学校的办学层次和专业特点的基础上，铜陵学院对大学计算机基础课程的内容进行了适当的修订，制定并实施了体现差异性和应用性培养模式的系列课程。第一学期针对所有专业开设计算思维与程序设计基础课程，分为WPS办公软件、计算思维以及程序设计基础三个模块。这门课程的教学目的是初步培养学生计算思维的意识，同时又让他们掌握最基本的操作能力。第二学期开设一门帮助各专业学生进行后续学习且具有广泛应用价值的程序设计语言，让学生在实践中体会到计算思维的应用性。在程序设计语言的选择上，充分考虑专业性和应用性，理工类学生开设C语言程序设计，文科专业学生开设Python语言程序设计。

3.3 转变教学模式、改变教学方式以及丰富教学平台

从知识教学向思维教学转变。知识教学侧重于学习现成的知识，思维教学强调基本方法和思维能力的培养。在程序设计语言的教学中，将程序按照功能分解成若干个模块是一种体现计算思维的有效教学手段，尤其对初学程序设计的学生来说大有帮助。教师可以有意识地引导学生遵循此原则，而不是一开始就急于写代码，即使是个小程序，学生也能够做到思维清晰。例如，编程求方程ax2+bx+c=0的根（其中a、b、c是方程的系数）。教师可以要求学生首先给出编程思路，第1步，首先通过键盘接收三个数据分别赋值给变量a、b、c，完成程序的输入部分；第2步，根据三个系数的关系判断此方程是否有解（有两个不同的解或者一个相同的解）或者无解，决定程序的执行流程，给出程序的处理部分；第3步，根据第2步的计算结果进行输出，完成程序的输出部分。最后，学生将上述思路细化给出算法，最终完成代码的编写。

在培养学生计算思维的同时还需注重实验教学，理论往往是抽象、难以理解的，而操作相对具体、容易理解。例如，讲解数据库的关系完整性时，教师可以先简练、准确地介绍其概念，使学生有一个初步认识，然后重点设计实验案例对涉及的理论知识加以针对性的讲解，从而加深学生对理论知识的理解和掌握。由于大部分实验项目是验证性的，教师还应把有利于提高学生能力的一些综合性项目纳入实验教学中。例如，在学习完数据库原理及应用课程的章节知识后，教师可以布置任务，让学生综合所学知识分工协作完成小型图书借阅管理系统（或者学生成绩管理系统）的设计和实现。

线下教学要有步骤、有针对性，教师应把主要任务放到学习方法的传授上，精心做好教学计划，把握整个教学过程的主方向。此外，教师还可以提前将一些启发式的案例和任务作为资源放在线上平台，通过角色、资源的合理优化、分配，组建合作学习小组。例如，在WPS办公软件的教学中，教师可用计划课时的1/3给学生作“引导性”讲解，而把计划课时的2/3留给学生。学生根据WPS的使用经验以及学生之间的相互交流，找出实用性较强的一些软件功能，再由学生把这些功能设计成案例在课堂上演示，学生之间还可以互相评教。2021年9月，该校将计划启动省级慕课项目计算机基础与计算思维，不断丰富教学平台资源。教学实践表明，线上学习和线下学习相融合的方式对学生创造性思维的培养、学习效果的提升都有显著作用，也是疫情突发状况下的一种非常有效的学习途径。

3.4 完善课程考核评价方式

应该结合实际需求，通过多视角的课程考核评价方式更好地优化计算思维能力培养的过程。可以扩大考核内容的范围，不仅仅局限于期末考试，可将平时作业、单元测验、网络学习以及课程论文等纳入综合成绩评定中。此外，可根据专业特点对考试内容细化要求。例如，要求学生提交学习计算思维的心得体会的小论文；要求学生结合所学专业知识利用办公软件进行毕业论文长文档的制作；要求电子商务专业学生结合计算机知识与专业知识提交电子商务网站的规划与设计概念的作品。

4 结语

长期的教学实践表明，通过加强教师自身对计算思维能力的学习，设置系统化、有针对性的教学内容，探索线上学习和线下学习相融合的学习途径以及完善课程考核评价方式等一系列策略可以有效地提升教学质量。