高校医学生计算思维培养模式研究

宁小美

（齐齐哈尔医学院医学技术学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

“高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。世界各国都把办好大学、培养人才作为实现国家发展、增强综合国力的战略举措。我国是人口大国，要从人口大国迈向人才强国，实现中华民族伟大复兴，教育的地位和作用不可忽视。”这是习近平总书记对高校教育工作提出的明确要求，高等教育也是提高人才培养质量的根本途径。美国总统信息技术咨询委员会PITAC（President’s Information Technology Advisory Committee）在报告《计算机科学》中说明：21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的前沿研究都可能通过熟练地掌握先进的计算技术和运用计算科学而得到解决，计算科学具有促进其他学科发展的重要作用。计算思维致力于使所有人能像计算机科学家一样进行思考，使计算思维像读、写、算一样，成为每个人的一种基本能力。计算科学的普适思维是学生创造性思维的重要组成部分。

1 计算思维的发展

2006年，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真定义了计算思维（Computational Thinking）[1]：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。

计算思维已经成为除理论思维和实验思维以外的第三大思维，在当今的大数据时代，理论推导和实验手段产生的海量数据，不可避免地需要利用计算手段来实现协同创新。在我国高校计算思维培养中，进行了诸多有益的探索，但仍存在一些问题。因此，对我国高校的计算思维教学模式进行创新，培养学生运用所学知识解决问题、提高创新能力有重要意义。

我国计算机基础教育开展多年来，普及了计算机科学的基础知识，“狭义工具论”[2]的计算机基础教学将计算机变为学生的工具进行使用，使学生对计算科学的认识淡化，不利于其对计算机技术中核心思想和方法的掌握。为了改变这种现象，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会2009年10月发布的《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》提出关于深化高等学校计算机基础教学改革的几点意见，进一步明确了计算机基础教学在高等教育中的基础性地位。要求在大学计算机基础课程教学中不断探索以培养目标为导向的分类分层次教学模式，加强以知识体系和实验体系为基础的课程建设，加强以应用能力培养为核心的实践教学。计算思维培养模式的提出，引发了广大科研人员和教育工作者的关注，如何培养学生的计算思维成为一个摆在地方本科院校面前的一项重要任务。

2 高校计算思维培养模式探索

2010年11月6 日，“计算思维与大学计算机基础教育”座谈会在济南召开。会议期间，来自47所高校的70多位代表参加了讨论。在国内各大高校计算思维教育广泛地开展起来，哈尔滨工业大学、南京航空航天大学、西南科技大学、燕山大学、西南石油大学等高校基于《大学计算机——计算思维导论》课程的计算思维教学模式进行了全面改革。全国三十多所大学基于该课程该模式进行了部分专业过渡性内容改革。

3 超星尔雅平台在计算思维培养中的应用

3.1 课程的创建

2017年9 月，大学计算机课程中使用超星尔雅平台进行翻转课堂教学，以培养学生计算思维。理工类平台中包含127个知识点，微课视频总长度1320.7分钟，PPT 18个，习题540个；医学类平台中包含87个知识点，微课视频总长度874.9分钟，PPT 7个，习题77个。

3.2 教学过程

课前根据教学内容，教师将与教学内容相关的课件、MOOC教学视频及习题上传到超星尔雅平台，对教学内容中的重点和难点给予说明。学生根据布置的学习任务，以学习小组为单位准备课堂内容，学习组成员自主分工，在自主学习的基础上，组内沟通、合作，共同完成对教学内容的学习和讲授。

课堂教学中，教师的主要任务是引导和掌控课堂教学的进度及内容的准确性，及时发现存在的问题并讲解。学生的学习过程是发散的，会提出各种各样的问题，这就对教师提出了更高的要求。对学生而言，课堂是学生展现自己的舞台，学生可以是一个人上来，也可以是多人同时上来，每个人都有具体的分工，有主讲的，有操作演示的，有写板书的……课堂气氛活跃，学生兴趣增加，积极参与，睡觉、玩手机的现象明显减少。每组讲解完后其他小组可以进行讨论和补充，教师最后进行点评和总结。

课程结束后，教师可以选择一些难度适当和一些难度稍大一点的作业题，让学生课后独自完成，对预习过程中存在的问题和做作业中遇到的问题，怎么解决的，可以在超星尔雅平台发起讨论，学生交流学习经验，通过该平台教师能了解每个学生的学习情况，如图1所示。

图1 超星尔雅平台中学生学习情况统计

3.3 期末考核

考核形式：实验报告（10%）+MOOC网络测试（10%）+平时考核（30%）+期末上机考试（50%）。平时考核主要是通过以下几方面进行：课堂提问——对布置的任务进行提问，答对加分，答错扣分；课堂表现——主讲的学生加分较多，其他准备的学生根据分工不同加的分数也不同；线上表现——超星尔雅平台中经常发言，积极讨论问题，对别人提出的问题及时解答，对这样的学生进行加分奖励。线上表现能够促进学生积极思考，用计算思维解决学习中遇到的问题。

在大学计算机课程教学中融入计算思维培养，有利于学生创新能力培养，对于培养计算机分析和解决本专业问题能力具有重要意义。本课题从课前自学、课堂教学和课后实践3个方面围绕培养学生计算思维进行研究，旨在提高教学质量。经过两轮的教学实践证明，基于超星尔雅平台的翻转教学对于大学计算机课程中培养学生的计算思维效果显著，学生能运用计算思维解决本专业问题。