基于计算思维的计算机基础教学改革研究

陈嘉发

摘要：社会高度信息化，高职院校计算机基础课程的培养目标发生重大转变，以“计算思维培养”为导向的计算机基础教学是新时代培养学生信息素养的核心任务。通过分析计算机课程教学现状，阐述了在研究计算机基础教学改革过程中培养学生基于计算思维解决实际问题能力的思路和方法。

关键词：计算思维；计算机基础；教学改革

中国分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）07-0113-02

1 引言

在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中明确将教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，充分表明国家对培养人才的信息素养和计算机应用能力提出了更高的要求。提高学生思考和解决问题的能力，使计算思维成为当代大学生的基本技能[1]，是大学生能力培养最重要的一个方面。

当前，教育部高等教育司确立了以“计算思维培养”为导向的大学计算机课程改革项目，把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务[2]，在教学过程中培养学生通过“计算思维”解决专业领域问题的能力是计算机基础教学改革的重点。

2 计算机基础教学现状

目前，计算机基础课程教学过分偏重“以考促学”的应试机制，忽略对理论知识的串联讲解。首先，教学内容集中在操作系统和办公软件的菜单功能的使用，过分强调上机操作。其次，课程内容单一，前沿知识更新滞后，专业交叉延伸不足。陈旧的理论知识和程式化操作，对学生构建计算机知识体系的完整性存在严重偏差，缺乏全面深刻的认识导致学生失去对计算机基础的学习兴趣。最后，教师习惯把计算机教学等同软件学习，教学中缺乏引导学生掌握使用计算机工具或技术解决问题的基本方法和思路，不重视梳理和归纳同类软件的共通特点，忽视了计算机基础教学本源的技能[3] ，忽视了对学生计算思维能力的培养，导致学生不能做到“一通百通”[4]，只会单一模仿教师演示的套路式操作，缺乏创新性，知识迁移能力严重缺失。因此，在教学中培养学生的计算思维能力显得尤为重要。

3 计算思维概述

计算思维是由现任哥伦比亚大学数据科学研究院主任及计算机科学教授周以真教授提出，即计算思维是人类在思维过程中参与制订问题及其解决办法的一种思维模式，通过这种方式能快速、有效地进行信息处理，提出问题的解决方案[5]。简单地说，计算思维是对现实世界进行信息抽象并利用工具实现信息转换的一种思维方式[6]，抽象和自动化是它的本质，被认为是继“读、写、算”三大普适技能以外，人们适应信息化时代应该具备的技能。

“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”是图灵奖科学家艾兹格.迪杰斯特拉的名言，笔者认为《计算机基础》的课程教学就是教师的工具，以“技能掌握为基础”精心组织和设计教学内容，以“培养计算思维能力”为核心目标是教学课程改革研究的方向，下面基于计算思维对计算机课程教学改革进行研究探讨。

4 基于计算思维的计算机基础教学改革

4.1转变认识，由知识技能传授转向计算思维能力培养

完整的课程知识理论体系和熟练的计算机应用能力是建立计算思维的基础，在解决问题的过程中逐步掌握计算思维的思路和方法，达到提高学生综合分析和解决问题能力的目标。首先，教師要以计算思维为引导，善于挖掘教学规律，指导学生掌握软件学习的方法。比如说计算思维的抽象，在讲授windows操作系统时，首先简单描述系统版本的变化，然后通过对比MS-DOS界面下的命令操作让学生感受到“视窗”系统的图像化以及操作简单的特点，最后抽象出Windows系统的常用操作方法为S-S-C（Select，Set，Confirm），以计算思维的方式挖掘计算机系统工作的规律完成知识迁移，引导学生完成相关操作。其次，在原有课程内容的基础上增设互联网+、云计算等科技前沿知识，丰富教学案例，结合学生专业设计实验案例，帮助学生构建完整的计算机课程知识体系，提高学生学习兴趣。

4.2基于计算思维，开展项目实验教学

采用“理论适度拓展-实验逐渐渗透”的项目驱动教学法，认真梳理和精心设计课程内容，结合学生专业需求设置不同的主题案例，综合性强、拓展性广的案例有助于学生全面深刻认识和理解所学知识，引导学生运用计算思维思考问题和解决问题。

举个例子，可以针对药学专业的学生设置下面的综合任务：采集某药房秋冬两季药品销售数据，要求对两个季度药物的销售情况进行统计分析，结果以PPT报告的形式汇报药房主管。案例中融入了ISTE和CSTA提出的计算思维的操作过程 ，展示了“确认问题、分析数据、抽象、设计算法、选择最优方案、推广[7]”这一计算思维的求解过程。该案例涉及多个知识点，包含了Excel数据排序、筛选、分类汇总、合并计算、图表、函数公式的自动化计算，以及Power Point排版技巧等。没有设定操作步骤，开放式的求解过程，学生对问题的理解抽象和完成任务所采取的操作方法就是计算思维的体现。通过改变学生以往机械式的“验证性”操作，引导学生从能力层面建立起计算思维解决实际问题的能力。

4.3建立网络学习平台，革新教学模式

利用开源Moodle软件建立网络学习平台，整合现有教学资源，开启基于网络平台的混合教学模式。一方面，教师通过提炼课程的关键知识点，用Camtasia录制微视频的方式在平台建立丰富多样的学习资源，既能实现网络学习与传统课堂的有效融合，又能拓展课程深度。课堂学习效果良好的学生得到强化，基础薄弱的学生得到二次学习的机会，更好地为学生提供个性化、碎片化学习的条件。另一方面，教师可以利用网络平台的学习跟踪功能分析学生学习行为，有针对性地布置综合性与创造性的课后作业，既能作为课堂教学的延伸和补充，又能培养学生的自主学习能力，将计算思维能力培养的时间和空间得到最大维度地扩充。

4.4改进课程评价体系，提高评价的综合性

学校必须改进考核评价标准以提高课程评价的综合性和科学性，计算机等级考试不能作为检验学习成果的唯一标准。首先是调整课程评价体系各组成部分的比重，考试仍然是主体部分，占六成；其余四成则由章节测验和综合性作业构成，把体现计算思维内涵和外延的知识点作为考核重点，以保证培养学生所学的技能不再是刻板的验证性操作。其次，通过举办校内技能竞赛或者组织学生参加校外信息化大赛，让学生在竞争中获得荣誉感，进而产生对对计算机基础课程的热爱。多元的课程评价体系将有助于学生构建完整的课程知识体系和提高学习主动性，达到培养学生计算思维的目的。

4.5提升师资力量，保障计算思维的教学实施

教师作为课程学习的引领者，必须具备提炼知识要点和展示核心技能的基于计算思维的解决问题的思路和方法，结合学生专业精心设计教学案例，利用网络学习平台作为辅助手段，不断调整教学方法以提高教学效果。师资力量提升的立足点在于：思想上，转变教学理念创新教学手段；行动上，参加培训学习开拓视野；制度上，健全听课备课方案完善教学管理；活动上，组织优质课评比提高教师技能水平；科研上，编写校本教材符合学生专业应用需求。教师能力的提升是培养学生计算思维能力的有力保障。

5 总结

以“计算思维能力”为导向的教学改革为计算机基础课程明确了课程的核心任务和培养目标。在今后的教学过程中，针对存在的问题，教师需要转变认识，一方面，结合学生专业领域把计算思維融入课程内容和实验案例，构建完整的知识体系，以提升学生计算机应用能力的综合性和创新性；另一方面，改进考核评价方式，利用网络平台优势开启混合教学模式，方便学生进行碎片化学习。总之，计算思维是人从计算机学习中获得的思维方式，没有固定的程序公式，需要教师不断调整措施和探索实践，达到计算基础教学培养学生使用计算思维解决问题的能力目标。

参考文献：

[1]费茵.计算思维在《大学计算机基础》教学中的应用[J].北京教育学院学报：自然科学版，2015（3）：23-27.

[2] 何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010（9）：5-9.

[3]范银平.计算机基础教学中学生计算思维的培养与提高[J].统计与管理，2015（5）：188.

[4]张兰芳，基于“项目教学法”的计算机基础教学及其评价[J].西南师范大学学报（自然科学版），2012（6）：245-248.

[5] J M Wing.Research Notebook：Computational Thinking-What and Why？The Link Magazine.Carnegie MellonUniversity，Pittsburgh[DB/OL].http：//www.cs.cmu.edu/link/research-notebook-computational-thinking-what-and-why.2015-02-12.

[6]罗芳，沙莎.计算思维概念内涵探析——以计算为中心视角[J].电脑知识与技术，2014（27）：6307-6309.

[7]Anon.Operational Definition of Computational Thinking for k-12 Education[DB/OL].http：//www.iste.org/Libraries/PDFs/Operational_Definition_of_Computational_Thinking.sflb.ashx，2012-04-15.