基于计算思维的大学计算机基础理实一体化教学

(苏州大学，江苏苏州，215000)

前言

所谓的理实一体化就是将理论和实践结合到一体，在实践的过程中检验理论的原理，使学生处于学中练，练中学的状态。该方法突出与强调技术牵引、思维培养与素质教育。理实一体化既可以满足学生的既能学习要求，同时还可以帮助学生达成实践技能的养成。为了了解计算思维与大学计算机教学之间的关系，本文将以国内大学计算机教学现状为依据展开教学问题分析，通过案例实践的方式检验该理论是否可行与有效。

1 大学计算机教育现状

计算机课程包括多媒体、数据库、网络、基本技能、基本知识的学习。有着学时少、内容多、实践性强、理论性丰富的特征[1]。传统教学模式下，教师一般会先讲述知识的原理，随后带领学生上机操作，没有将操作与理论整合到一起，在学生实际能力参差不齐的影响下，学生很难彻底消化理论知识。

此外因大学计算机教学对象为大学非计算机专业学生，其中很多知识点在计算机专业中其实是单独的课程。许多学生因计算机课程学时少，所以并不能彻底通透与理会学习问题，无法清楚地掌握与判断理论知识、复杂知识问题。

所以新时期背景下的大学计算机教学有必要注重实践，在实践中不断强化学生的综合能力。

2 计算思维的教育价值

2.1 计算思维概念

所谓的计算思维即利用计算机概念求解问题、设计系统与理解人类行为[2]。是一种概念化思考方式，实现了工程思维与数学思维的融合与互补，是思想的体现而非人造物性质。计算思维是自动化、抽象的，能够在递归、转化、简化的过程中，降低问题复杂程度。自动化即运用计算机能力解决问题，计算机凭借着强大的运算能力，可以有效提高计算效率。所以计算思维也被认为是人机共存、问题求解、形式规整的思维。

2.2 是计算机教学的核心

教育部为计算机教学设立了四个目标，主要应对的是计算机应用能力、计算机认知能力[3]。这二者所反映的是计算思维的核心要素，即问题求解与计算环境。

计算机教学知识体系共包括四部分要素：应用系统的开发和信息处理系统、数据分析、程序设计以及计算机平台和系统。其中计算机系统是计算思维的核心，而程序设计则用作解决语言问题。信息处理与数据分析是问题求解目标。系统开发则是问题处理、系统处理的解决方法。从中不难看出计算思维除了包括计算机能力外，同时还包括计算机核心知识。该课的教学除了要注重学生计算机方面内容的学习，同时还要担负起计算思维学习任务，使学生学会像计算机专家、科学家一样考虑问题。

3 理实一体化教学分析

将计算思维培养作为大学计算机教学最终目的，是强化学生思维能力的有效方法之一。

而理实一体教学正是将理论与实践相统一的教学方法。能够解决过去存在的教学环节过于集中、理实脱节等问题。理实一体化教育强调的是发挥学生主观能动性以及教师主导性作用，将技能培养与素质培养为目标，在设定好的教学目标、教学任务指导下，边做、边学、边教，完成实践学习环节。这对提高教学质量，教学有效性而言有很大的意义。在此过程中技能训练与理论指导需要同步进行，将能力培养、技能训练、知识传授统一于一体，在相互印证、紧密结合的过程中，完成教学信息的传递。做到实中有理、理中有实，培养学生的专业技能与动手能力，这可以大大激发学生的计算机学习兴趣。

4 教学案例

因目前国内绝大多数的高校都存在课程复杂、学时较少的问题。所以开展理实一体化教学的前提便是保持教学时间、空间的一致性，最佳地点为计算机机房。

首先教师需要向学生介绍计算机的上下层结构，包括各个部件的功能与名称。随后向学生介绍计算机工作赖以为生的两项能力为数据存储、程序执行。计算机正是在执行一道道程序指令的过程中，体现自动化、智能化的。指令包括操作数与操作码两部分。指令执行有三个阶段分别是取、分析、执行。学生在此阶段应当通透的掌握计算机的指令概念，了解计算机的工作原理，时间控制在15分钟左右。

其次开展虚拟仿真教学。因计算机知识点抽象，工作原理有着较强的理论性特征。因此大部分学生在学习计算机原理时都会遇到较大的学习问题，为激发学生的学习热情，教师不妨借助于BIT-VRLab软件进行程序仿真，通过虚拟仿真程序，使学生直观的了解计算机的工作原理。该实验利用了人机交互技术，在模拟的过程中帮助学生掌握指令执行状态、CPU工作机制。

最后是实验报告撰写，这是学生积累学习经验最重要的环节，学生需要仔细归纳之前学习的过程，反思计算机工作原理，寻求计算机问题处理本质。

结语：大学计算机教学应重点突出内容、理论、实验、原理，采取虚拟仿真实验方式实现计算机实验教学与理论教学的统一，探索大学计算机课程体系与知识结构的联系。为了提高教学有效性，发挥计算思维价值，理实一体化教学的应用有很大的意义。理实一体化教学可以将理论知识应用于实践教学，使学生在探索的过程中抓住理论知识的寓意。此外理实一体化教学还能够充分调动学生计算机学习主动性，在实践的过程中培养学生的思维能力与表达能力。