基于计算思维的计算机基础课程体系

王占全　顾春华　刘江　胡庆春

【摘要】从培养学生计算思维思想和创新实践能力出发，提出培养具有计算思维的创新型人才的计算机基础教学体系，其模块：基础课程教学模块、创新实践基地和强化计算思维部分。实践证明改进后的计算机基础教育体系结构取得了较好的实践效果。

【关键词】计算思维 创新模块 信息平台

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）04-0158-01

1.引言

目前，计算机技术飞速发展，使学生真正应用计算机技术加快创新能力的培养，是计算机基础教育长期需要面对的问题。陈国良院士[2]将掌握计算思维思想，提高学生创新能力的培养渗透到计算机基础教育教学，通过计算机基础教学模式的变化，培养学生的计算思维能力和创新能力。

2.目前计算机基础教育教学状况

目前高校计算机基础课程的设置往往存在重基础、轻应用，重学分、轻能力的现象。在学完大学计算机基础课程之后[1][3]，比如计算机基础、程序设计课程、应用课程等之后，非计算机专业的计算机课程往往到此结束，缺乏后续结合专业、应用型、创新实践型等课程体系的支持，而学生直接进入专业课程学习，学习的计算机知识很少进行实用， 对于从计算机角度去解决实际问题更是极少提及，特别是针对本专业领域进行的使用。结合我校实际情况构建培养计算思维创新型能力的基础教学课程体系，促进和培养学生使用计算机工具去提高本专业知识水平的能力，从而提高学生的创新实践能力。

3.计算机基础体系结构的改进研究

本校的计算机基础教学体系模式经过多年的探讨，发生了很大的变化。在实际工作中有效果，但是不突出。根据本校实际情况和计算机技术的发展，结合其他院校的方法，对原有体系结构进行了改进，以适应创新型人才的培养，如图-1所示：1）在课程中增加大作业，大作业是一个结合本校特色和本课程有关的实践项目。2）强化计算思维思想的教育，重视学生创新能力的培养。3）优化原来的基础课群体系结构，使得各个模块衔接更加紧密。4）增加或更换一些课程，使得计算机基础课群设置更为合理，如增加C#，VB.NET等课程。改进后的体系主要分教学体系模块、创新实践基地模块，和深化计算思维能力部分。

3.1创新实践基地模块

具体模块分：初级，中级，高级创新实践活动，USACM和各种计算机类知识竞赛等部分组成。初级创新实践活动主要针对大一的学生，大一学生刚学习完公共基础课程，做些创新实践活动。然后进行中级和高级，具体参见我校网站。另外每年都安排有各种计算机知识竞赛，每年都有很多学生报名参赛，学生在比赛前，要精心准备才能考试及格，这样他们可以更好的获取计算机知识。所有的活动都朝着有我校特色的创新实践发展，比如在教材、大作业中植入化工、生工和材料等作业，让学生们进行这方面的创新实践活动，从而形成我校特色的实践活动。

3.2教学课群体系模块

由于计算机基础教学的情况已经发生改变，出现的问题有学生学习的积极性不高、与应用脱节等，学完计算机基础课程，对于计算机了解还是不多等现象，因此进行了以下修改：1）在技术课群中，修改软件开发与技术与软件工程技术与应用课程，增加网络课程，可以很好的让学生获取网络方面的知识。2）根据我校对计算机创新活动政策的变化，课群中作业内容进行较大变化，在该课群中加入课程大综合训练，作为一个实践活动。3）第一门课程大学计算机基础修改教学内容，加大实验力度，增开硬件实验，能够以一定强度使学生掌握必须的计算机应用技能。4）加大教学内容的建设，强化计算思维，提高创新实践。教学内容是学生获取知识的重要来源，教学内容的创新就是要剔除过时落后的教学内容，以培养学生具有扎实的基础知识。5）在程序设计课程中，考虑到原有程序设计课群的一些缺点，如C语言程序设计有很多学生选学，但是学生学习后效果不是特别好，分析了该课程的特点后，添加了C#，VB.NET等。

3.3强化计算思维力度模块

在课群、创新实践基地中都特别强调了计算思维的教育。在本校往年的课群建设和基地建设中，也不断的给学生讲授计算机是如何去分析问题和解决问题的，在本次改进中，更加深化了计算思维的思想，加大它能力的体现从而使得学生更好地掌握它。具体实践中以计算学科基本问题为导向，以计算机中经典案例为基础，通过实验、实践强化学科计算机基础概念的理解，着力提高学生的计算思维能力。具体为：首先要了解计算思维的内涵和定义，要知道什么是计算思维。其次就是要去体会和思考计算思维的内涵，因为计算思维远不止意味着能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维，所以培养计算思维就要开阔每一个人的思维方法，打开每一个人的思路。课堂教学或者创新实践中，要求做到：1）在课上老师多领着学生想，多引导，多讲从计算机角度出发如何分析和解决实际问题的，比如对于方程的求解，如果从数学思维角度出发如何求解（使用数学方程求解），使用计算思维又如何求解（使用迭代近似求解），而使用计算机如何求解就是计算思维在方程求解中的一个应用。2）在课堂之外，老师也留一些思考题，多去讲一些计算机类原创性的知识，要让学生知道计算机先辈们如何使用计算机这种工具来求解问题而不是那样来求解问题，从而强化学生计算思维的能力和兴趣。

3.4信息化教学平台

本中心老师开发了具有本校特色的信息化教学平台，使用这个平台，可以非常方便地管理学生的作业、留言等内容，平台包括作业上传系统、论坛（包括创新实践子论坛）等等功能，通过该平台，教师可以快速获知学生对所学课程的反馈，从而使老师能够进一步指导教学工作。

4.实践及结论

通过计算机基础体系结构模式的改革，经过在本校一定范围内的实践，效果良好。如表-1所示：

表-1 全国/市级竞赛成绩表

总而言之，新的计算机基础体系的确取得了较好的成绩。同时由于强化计算思维培养，加大创新实践，极大地提高了学生的积极性、主动性、实践能力，使得学生可以更好地使用计算思维思想去思考在现实世界中如何用计算机工具去解决问题。但是每一种体系模式都有两面性，能否带来良好的效果在实施过程中还需根据本校的实际情况量体裁衣，因地制宜，才能达到好的效果。

参考文献：

[1]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）：83-85.

[2]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教育，2011（1）：7-11.

[3]蒋宗礼.以能力培养为导向提高计算学科教育教学水平[J].中国大学教学，2008（8）：35-37.