文科计算机教学的计算思维能力培养“落地”问题

2016-05-20宋秀芹赵志敏曹金风德州学院信息管理学院山东德州253023

计算机教育 2016年4期

宋秀芹，赵志敏，曹金风（德州学院信息管理学院，山东德州 253023）

宋秀芹，赵志敏，曹金风
（德州学院信息管理学院，山东德州 253023）

摘要：根据计算机基础教学现状，从高等学校文科类专业大学计算机教学要求、文科生思维特点、计算思维与文科计算机基础教学的关系等方面，分析文科类学生学情，探讨如何通过“教学设计、学生主体地位、计算机大赛、考核方式、教材建设”等方式促使计算思维能力培养在文科计算机教学中落地。

关键词：计算思维；文科；教学设计；计算机大赛；考核方式

1　背　景

我国高校计算机基础教学的发展经历了3次重要改革。第一次发生在1997年[1]，确立了非计算机专业计算机基础教学的3层次课程体系，计算机基础教学由全面普及向技能培养发展；第二次始于2004年，提出了计算机基础教学的“4个领域和3个层次”总体框架，形成了“1+X”课程改革方案，计算机基础教学由技能培养转向能力培养；第三次始于2010年，提出了“以计算思维为核心的大学计算机基础课程教学改革”的联合声明，培养目标由能力培养上升到计算思维培养。

2015年7月，在大连举办的第四届“计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”上，浙江大学何钦铭教授对由教育部高等学校大学计算机课程指导委员会编制的《大学计算机基础课程教学基本要求》（征求意见稿）进行了解读，明确了以计算思维为核心的改革方向，初步提炼了计算机基础教学知识模块的计算思维核心概念。

2　高等学校文科类专业计算机教育现状

2.1高等学校文科类专业大学计算机教学要求

由教育部高等教育司组织制订、教育部高等学校文科计算机基础教学指导委员会编写的高等学校文科类专业计算机教学指导性文献《高等学校文科类专业大学计算机教学要求（第6版——2011年版）》把大学文科涉及的8个学科门类分为文史哲法教、经管、艺术三大系列，并提供了大学文科三大系列计算机大公共课程和小公共课程的教学目标、教学内容及实施建议。大公共课程主要涉及计算机基础性和通用性的知识、技能和应用，是信息化社会中本科生的应知应会；小公共课程主要与专业融合，培养学生利用计算机解决本专业领域实际问题的能力[2-3]。

2.2文科生思维特点分析

在高中阶段，文科生的数理知识储备较少，其学习方法以记忆性方法为主，容易从事实、现象中产生感性认识，不擅长抽象思维，逻辑推理能力及关联思维能力较弱。

文科的课程以记忆为主[4]，各个章节之间耦合度较低，但计算机类课程的各个章节之间衔接紧密，如果没学好前面的章节会导致听不懂后面的内容。例如，在Visual FoxPro程序设计中，先讲述常量、变量、函数、运算符及表达式等基础知识，学生感觉很枯燥，但这些知识都是编程的基石。

2.3计算思维与文科计算机基础教学

笔者于2015年8月20日通过中国知网进行了关于计算思维的检索，其检索结果如表1所示。由此可知，计算思维的研究目前主要集中在理工科领域。

表1　“中国知网”文献检索结果　篇

在“互联网+”时代，文科学生在毕业后的实际工作中需要有计算机科学相关的知识储备。比如，法学专业的学生将来作为律师接手IT相关案例时[5]，就必须掌握计算机相关知识；社会学专业的学生研究社会和人类心理时，必须懂得社会计算。让学生掌握计算思维的方法，通过专业学习锻炼自己发现问题和解决问题的能力，是计算机基础教学的核心任务。

3　计算思维教育在文科计算机教学中的实施

培养文科大学生信息素质的计算机教学[6]，其受众面宽、影响面广。当今社会需要大量的高素质复合型人才，每个专业都需借助计算思维培养学生发现问题和解决问题的能力。课题主要从以下几个方面探讨了培养计算思维能力的“落地”问题。

3.1以“文科专业特点”为落点，精心设计教学

对文科生来说，计算思维这一概念不能采用直接灌输[7]的方法，必须找到适合文科专业特点的教学方式。华东师范大学王荣良教授在其所著的《计算思维教育》一书中，提出可采用探究式教学模式、任务驱动教学模式及实验教学模式等进行计算思维教学。在大学计算机基础课程中，关于算法、算法的评价标准、并行等概念，文科生难以理解。笔者结合探究式教学模式和实验教学模式，借用“国王求婚”这一案例，取得了较好的教学效果。

故事背景是：美丽的公主不但漂亮而且很有才华，年轻的国王爱上了这位公主，决定向公主求婚。公主让其在一天内算出49770428644836899这个17位数的一个真因子，国王从2开始试算，整整算了一天，也不得其解。公主又给了国王一天的时间，这次国王没有急于求解，而是先召见了大臣。有位大臣提议：公主给出的数不超过17位，较小的因子一定不超过9位，将全国的百姓编号，让大家记住自己的编号，等公主给出数目后，将这个数通报全国，让每个老百姓用自己的编号去除这个数，谁能尽快报上来，赏金300两。国王通过发动全国民众，再度求婚，终于取得成功。

这个故事中，国王为了求婚成功，执行了一系列解决问题的方法和步骤，这就是算法的概念。其中求真因子的第二种方法蕴含了并行思想，综合两种算法，给出了评价算法的两个基本标准：时间标准和空间标准。接着，笔者提出如果国王生活在信息技术发达的今天，借助计算机的高速运算能力，他的第一次求婚还会失败吗？

3.2以“学生的主体地位”为落点，引导学生如何“学”

在大数据时代，你将来从事的任何工作都无法回避计算机，而文科学生在接受计算机知识时往往以文科思维进行思考。授课教师一定要结合其专业特点，深度挖掘学生的学习动力。每个文科类专业都有其自身的特点，只要任课教师深度挖掘，就能找出专业课与计算机的关系，激发学生的学习兴趣。

3.3以参与“计算机设计大赛”为契机，强化计算思维能力培养

伴随着学科的交叉与渗透，计算机知识与技能在文科教学中扮演着越来越重要的角色。为了推动高校文科类计算机课程建设，提高其运用信息技术解决实际问题的能力，展现文科计算机教学成果[8]，从2008年至今，中国大学生计算机设计大赛已成功举办8届。参赛内容也由早期的四大类扩展到目前的软件应用与开发类、微课（课件制作）类、数字媒体设计类普通组、数字媒体设计类专业组、中华优秀传统文化微电影竞赛、中华民族文化元素竞赛、动漫游戏创意设计竞赛、软件服务外包类竞赛、计算机音乐创作类等九大类组[9-10]。

每一类作品都来源于现实生活，学生需对具体应用进行抽象和建模，这正是计算思维中系统设计和问题求解的体现。作为课堂教学的补充，计算机设计大赛等综合实践活动对计算思维的培养起到了推波助澜作用。

学生在竞赛中分工合作、取长补短，极大地激发了学习计算机知识和技能的兴趣，提高了运用信息技术解决实际问题的综合实践能力，在参赛活动中逐步培养了计算思维能力。教师通过指导学生参赛，具备了更宽的知识面和过硬的实践能力，知识结构得到了调整和更新。教师和学生共同受益，实现“双赢”。

3.4改革考核方式，构建以实践创新能力为核心的“多维认证”考核模式

为进一步提高大学生的计算机应用水平和实践创新能力，考核应打破传统的“一张试卷定分数”模式。以学校计算机技术基础教学为例，其考核方式采用以实践创新能力为核心的“多维认证”方式，如图1所示。

图1　多维认证考核方式

（1）学生的课程设计在综合成绩中应占一定比重，设定为30%；

（2）学生通过参加科创大赛，获得学分，并在期末总评成绩中根据奖项的等级获得不同分数；

（3）对开设Visual FoxPro程序设计的专业学生，若开课前已拿到全国计算机等级考试二级证书，可免修该课程，并根据考试分数折合成期末成绩；若学生正常参加课程学习，其总评成绩=平时成绩（30%）+卷面成绩（70%）。

3.5以“优秀教材”为抓手，促进计算思维在文科计算机教学中的落地

教材是教师和学生进行教学活动的凭借材料[11]，在教学活动中起着至关重要的作用。目前，市场上关于计算思维的优秀教材当推哈尔滨工业大学战德臣教授主编的《大学计算机：计算思维导论》、山东大学郝兴伟教授主编的《大学计算机：计算思维的视角》和陈国良院士主编的《计算思维导论》。但这几本教材的教学内容更适合理工科学生。针对这种情况，亟需高校、出版社、文科教指委联合推出一批高质量的、符合时代需要的、适合文科计算机教学的优质教材，促进计算思维在文科计算机教学中落地。

4　结　语

计算思维虽然在计算机科学中提出，但计算思维的概念、技术和方法已逐渐成为人们解决问题、处理事务、协同工作以及故障排除等方面的一套强有力工具。计算思维在文科计算机教学中的推广和落地，需要重新规划和编写合适的教材，需要一支热爱教学的高素质教师队伍，需要各高校职能部门的助推，更需要与专业应用高度融合，并深度挖掘能够诠释计算思维的典型案例。这不是一朝一夕的事，需要从事计算机基础教学的教师不断探索。

参考文献：

[1] 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.

[2] 教育部高等学校文科计算机基础教学指导委员会. 高等学校文科类专业大学计算机基础教学（第6版——2011年版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2011.

[3] 教指分委秘书处[EB/OL]. [2015-5-25].http://www.wkjsj.org/Article_Show.asp?ArticleID=285.

[4] 刘琴. 文科大学计算机基础教育现状分析[J].计算机时代, 2015(7): 75-77.

[5] 张洁, 陶烨, 金莹. 计算思维训练在文科计算机应用课程中的实践[J]. 工业和信息化教育, 2014(6): 39-43.

[6] 耿国华. 以计算思维为指导提升大学文科计算机教学质量[J]. 中国大学教学, 2013(10): 12-15.

[7] 张莉, 黄达明, 金莹. 文科大学计算机基础教学的计算思维培养探索: 以计算机在文科专业中的应用为落点[J].工业和信息化教育, 2014(6): 1-4.

[8] 中国大学（文科）计算机设计大赛组委会.中国大学生（文科）计算机设计大赛2009年参赛指南[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2008.

[9] 中国大学生计算机设计大赛组委会. 2014年中国大学生计算机设计大赛参赛指南[EB/OL]. [2015-05-25].http://www.jsjds.org/ Article_Show.asp?ArticleID=261．

[10] 中国大学生计算机设计大赛组委会. 2015年（第8届）中国大学生计算机设计大赛赛事公告[EB/OL]. [2015-05-25].http:// www.jsjds.org/Article_Show.asp?ArticleID=325.

[11] 宋秀芹, 宁玉富, 曹金凤. 全国文科计算机大赛对文科计算机基础教学改革的启示[J]. 计算机教育, 2010(8): 84-86.