面向计算思维的《计算机应用基础》课程建设的探究

余田

摘要：该文构建了面向计算思维能力培养的《计算机应用基础》课程建设，对课程内容融合了计算思维概论、计算思维经典算法、“互联网+专业”主题教育;对课程的教学模式进行了线上线下混合教学模式的改革，对教学评价提出了多维评价，旨在提高学生的计算机操作能力，能够利用计算思维有效解决现实难题。

关键词：《计算机应用基础》;计算思维;“互联网+”;课程建设

中图分类号：G642        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）31-0134-03

Thoughts on the Construction of “Computer Application Foundation Course”for Computational Thinking

YU Tian

（Nanjing Institute of Industry Technology， Nanjing 210023， China）

Abstract： This paper constructs the course of "Computer Application Foundation" for the cultivation of computational thinking ability. It integrates the introduction of computational thinking， the classical algorithm of computational thinking， and the "Internet + professional" theme education. The online teaching and learning mode of the course is mixed online and offline. The reform of teaching mode has proposed a multi-dimensional evaluation of teaching evaluation， aiming at improving students' computer operation ability and using computational thinking to effectively solve practical problems.

Key words： “Computer application foundation”; computational thinking; "Internet +"; course construction

1 引言

大學计算机是面向高校开设的计算机基础教育课程，是培养信息时代大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节。教育部高等教育司组织“大学计算机课程改革研讨会”提出：合理定位大学计算机教学的内容，形成科学的知识体系、稳定的知识结构，使之成为重要的通识类课程之一，是大学计算机教学改革的重要方向;以计算思维为切入点是今后大学计算机课程深化改革、提高质量的核心任务。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2015年最新编发了《大学计算机基础课程教学基本要求》一书指出：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为的一系列思维活动。以计算思维能力培养为核心的大学计算机基础教学，能够使各专业的学生广泛接受计算思维方法的训练，对普遍提升大学生的创新思维能力、具备复合交叉知识结构，进而提升中国未来在科技与教育领域的核心竞争具有重要的意义。

2 计算思维是什么

2.1 计算思维定义

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出，并定义的计算思维（Computational Thinking）。周教授认为：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之广度的一系列思维活动。通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个人们知道问题怎样解决的方法。它如同所有人都具备的“读、写、算”能力一样，是必须具备的思维能力，是数学思维和工程思维的集合，是每个人面对问题时的思维路径和有效工具。它是一种选择最优的方式描述一个问题然后对问题建模并迅速处理问题的方法和途径。计算模型和计算思维的工作步骤如图1所示。

2.2 计算思维方法

当人们遇到难题时首先会问这个问题难处在哪？应该如何解决？已经具备了哪些条件？所处的环境是如何的？还需要做哪些工作？做了这些工作最坏的结果是什么？最好的结果是什么？也许人们还没有意识到这一系列的思考过程其实就是计算思维的雏形。计算思维包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，计算机科学根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题，表述问题的难度就是工具的基本能力，必须考虑的因素包括机器的指令系统、资源约束和操作环境。为了有效解决这个难题，人们可能还会自问：是不是只有这一种解决办法，是否需要查找其他办法，以及是否允许误报（false positive）和漏报（false negative）。计算思维就是利用计算机科学中的多种理论方法建立计算模型，结合现有环境，创造有利条件完成最终目标。

3 基于计算思维的《计算机应用基础》课程建设

3.1 课程建设目标

《计算机应用基础》课程是面向全院的公共基础必修课，着重讲授计算机的基础知识和基本操作技能。随着“互联网+”的发展，新理念的运用和新技术的诞生提高了学生对计算机认知和操作的要求，引导学生理解计算机基础知识、掌握基本操作技能、解决计算机实际问题、锻炼计算思维解决问题，将专业与互联网相融合是《计算机应用基础》课程教学的新目标。

3.2 课程教学内容建设

3.2.1 计算机思维概述

计算机组成及工作原理具有基础性、应用性，可以为进一步学习、研究、推动计算思维落地，计算思维概述介绍计算思维的概念、特征、方法和应用，让学生具备计算思维的认识，了解计算思维是通过计算机科学技术的方法解决问题，使用抽象分解、冗余纠错、约简仿真、递归并行等方法处理庞大复杂的任务或设计复杂的系统。

3.2.2 办公技能综合训练

随着计算机的普及，各行各业离不开计算机的基本操作，学生熟练掌握办公软件基本技能为将来就业打下坚实基础。Windows操作系统部分除了熟练掌握Windows的基本操作，添加学生安装操作系统环节，锻炼实际操作能力;Word操作部分添加综合案例，进行主题文档的编辑，如制作求职简历、论文排版等，提升学生的编辑应用能力;Excel操作部分添加综合案例，如成绩汇总表、销售表单等，提升学生实践操作能力;PPT操作部分添加主题汇报展示，如城市介绍、论文答辩等，为学生今后工作汇报奠定基础;最后添加常用软件，比如帮助理清思路，梳理方法的思維导图软件，绘制流程图、框图的Visio软件，以及编辑图片，更换证件照背景的修图软件等。

3.2.3 计算思维养成

大学计算机教育一直传授计算机理论和操作的知识体系，但是计算机运行方法，人工智能的思维方式并没有在教学中体现。计算思维课程主要培养学生的思想、方法、意识、兴趣和能力，学会像计算机科学家一样思考，条理清晰、逻辑严谨解决实际问题。计算思维在计算机科学中最直接的体现就是算法的设计，课程介绍经典的算法案例，如表1所示，让学生感悟算法魅力，并将计算思维方式应用到日常生活中。算法中分析问题、设计算法、实现算法，与日常处事种分析问题、设计方案，解决问题的思路相对应。

3.2.4 “计算机网络与应用”章节建设

互联网的普及已经深入到学生日常生活学习中，一部手机可以帮助学生完成支付、出行、学习等，衣食住行的便利无不归功于计算机网络，很多学校也已实现教学区和生活区的WIFI全覆盖，追本溯源了解计算机网络信息传输原理以及网络设置是大学生必备的计算机网络技能基础。在此章节添加搭建网络环境、路由器设置环节，是大学生走向职场需要具备的基本技能。

表2   “互联网+专业”主题教育

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3.2.5 “互联网+专业”专题建设

职业院校培养学生的驱动就是为了高质量就业，“互联网+”是“互联网+各个传统行业”，但并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。在《计算机应用基础》课程中为学生演示现代社会的互联网新兴应用技术，设置主题教学作为职业计算机导论很有必要。结合学院具体专业开展对应的主题课，如表2所示，为大学生展示讲解计算机技术与专业互联网的应用已是大学计算机基础教育的必然方向。

3.3 课程教学模式建设

计算思维融合的《计算机应用基础》课程教学采用建构主义的教学理念，充分发挥学生个体的主观能动性，学习过程中以原有的经验为基础，用探究、讨论等方法在头脑中主动建构学习知识，通过与外界的相互作用来建构新的理解，培养学生使用计算机科学技术的理念分析问题、解决问题和创造性的思维能力。结合网络发达的学习环境，实现线上线下的混合教学模式，线上整合优质微课资源，线下课堂为学生答疑解惑，拓展练习;采用任务驱动、案例教学、等多种教学方法穿插在不同的教学环节中;使用多种信息化手段，比如蓝墨云班课、极域课堂管理软件等高效完成教学目标，突破重难点，系统优化学习过程，实现现代化信息化教学模式。

3.4 课程教学评价建设

大数据时代计算思维融合的《计算机应用基础》课程教学评价主体多元化、方式多样化，通过形成性、终结性评价，合理使用定性和定量的综合评价。评价指标不仅包括计算机理论知识、操作技能、还应包括学生的学习态度、应变能力和计算机思维意识等。课程评价运用科学的评价方式，使用考试系统当堂检测学生掌握情况、网络课程平台记录学生课前课后学习轨迹和提问记录，结合学生的行为投入（出勤、课前准备、课堂表现）、认知投入（学习内容、学习方法）、情感投入（师生交流、学科态度）按照比例给予评价，同时教师通过学生学习反馈和学生评教改进教学，教学相长。

4 总结和展望

面向计算思维的《计算机应用基础》课程建设是一次巨大的改革实践，对课程教学内容、教学模式、教学评价多维度改革，以培养学生计算思维能力为目标，践行学院“手脑并用，双手万能”的职业理念，提升学生计算机应用能力和解决问题的能力。面向计算思维的《计算机应用基础》课程在2018-2019学年第一学期以计算机与软件学院作为试点教学，教学过程严格按照教学标准执行教学计划，科学考察学生学习效果，根据教学实际情况持续跟踪、调整教学安排，总结教学经验，培养大学生计算思维能力，解决实际难题！

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