基于计算思维的大学计算机基础课程创新教学研究

2019-08-22张蕾

创新创业理论研究与实践 2019年13期

张蕾

（河西学院信息技术中心，甘肃张掖 734000）

随着现代教育技术的不断快速发展，借助不同创新教学手段的教育信息化应用正在被越来越多的学者研究并推广。2010年7月《教育信息化十年发展规划纲要（2011—2020）》提出要“推动信息技术与高等教育深度融合，创新信息化教学与学习方式，提升个性化互动教学水平，创新人才培养模式，提高人才培养质量”。教育部分管教育信息化工作的副部长杜占元强调 “教育信息化必将带来教育理念的创新和教学模式的深刻革命，必将成为促进教育公平和提高教育质量的有效手段”。

1 创新教学发展背景

随着教育信息化进程的不断推进，越来越多的信息技术被引入到高等教育的创新教学改革之中。慕课（Massive Open Online Course，大型开放式网络课程）将优质高效教学资源借助网络惠及教学资源匮乏地区。翻转课堂（Flipped Classroom）突破传统课堂形式，将教学过程拓展到课堂之外，让课堂的效率更加凸显，让教师的职责不再仅限于传授课本知识。越来越多的创新教学手段正在使传统教育进入全新阶段，同时，也给高等院校带来了新的机遇。慕课、翻转课堂等在高等院校的不断推广实践，推动了信息化教育背景下教育水平的快速提升。

2 计算思维

计算思维（computational Thinking，CT）是当前国际与国内计算机教育界十分关注的一个重要概念。它作为一种思维方式，并非现代高等教育一种新的发明，而是早已存在的一种思维活动，从古人利用算筹、算盘完成简单的计数运算到现代人使用计算机完成各类复杂的科学计算、大型应用系统的开发设计，以及改善人们使用计算机和信息技术手段研究社会科学知识、理论和方法，以计算技术和信息技术为技术平台帮助人类认识和研究社会科学的各种问题等方面，都体现出计算思维的基本思想。正如美国基金会计算机和信息科学与工程部主任周以真指出的那样，“计算思维是运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”，它是所有现代人必须具备的一种思维能力，人人应该学习和掌握它。同时，它又是一种基本技能，如同人们在分析解决问题时必须具备判断是非、阅读、写作和算数等基本技能一样，是人们在现代社会中更好发挥职能所必须具备的基本素质或能力之一。

培养大学生计算思维能力是主动研究探索意识的培养，在培育大学生建立正确的思维过程中发挥重要作用。培养大学生计算思维能力既是提升大学生运用计算思维思想、方法处理问题的能力，更是理解计算思维求解问题、设计系统及理解人类行为等计算思维核心与内涵的最好途径。同时，培养大学生的计算思维能力还可以极大地改变传统思维方式，有利于形成良好的分析问题、解决问题的习惯，在学习和科研等实践过程中，不断提高大学生运用计算机科学与技术处理专业实际问题的能力，为其步入社会打下一个坚实的理论基础，成为符合时代发展需要的复合型创新人才。大量成功经验证明，掌握计算思维能力的大学生在其专业领域中更加具有创造性。

3 教育信息化背景下基于计算思维的创新教学模式研究

该文在对高等院校教育信息化、创新教学改革及计算思维培养情况及现状进行大量文献研究及调查研究的基础上，结合教育信息化背景下的创新教学模式以及大学计算机课程展开课程融合，进行基于计算思维的创新教学实践，并提出基于计算思维能力培养的高校创新教学模式。教育信息化背景下基于计算思维的创新教学模式总体框架如图1所示。

图1 教育信息化背景下基于计算思维的创新教学框架图

该框架图针对教育信息化背景下高等院校教育改革的突出问题，重点对高等院校开展的慕课及翻转课堂等创新教学具体形式、特点、实施情况进行深入调查研究，探讨如何结合信息化手段开展创新教学，提高教育质量，以慕课及翻转课堂等创新实践教学为教学手段，结合大学计算机基础课程，整理慕课教学数据、分析实验教学结果、探索总结高等院校借力开放教育资源以及先进信息化手段实现“变轨超车”，提高教学效果的途径和方法。

教育信息化背景下基于计算思维的创新教学模型如图2所示。该模型是在目前信息化教学手段迅速发展的条件下开展教学改革的积极探索形式，其满足了网络化学习内容的高水平要求。该模型将课程从单一的传统课堂拓展到结合网络在线课堂的混合模式，借助信息化教学手段展开教学活动，利用其提供的全面、强大的的数据分析能力来获取学习数据，发现学生短板，有针对性地给予学生指导。

图2 教育信息化背景下基于计算思维的创新教学模型

首先，引入名校的开放式共享资源，充分利用发达地区的师资力量和教学资源，使得高校师生可以获取优质教学资源中的短视频、教学课件、导学文档、模拟练习题及其视频解析、分讲测试题和期末考试题、讨论话题等内容。

其次，考虑到不同高校的特点及高等院校学校定位的差异、学生入学基础的差异以及学生专业的差异，通过SPOC对发达地区的教学资源进行裁剪及补充，实现教学内容的差异、短视频的差异化、教学课件的差异化、测试题的差异化和期末考试题的差异化、讨论话题的差异化。SPOC内部差异化教学资源由甘肃省自己建设、自己使用，由SPOC教师负责维护。