以计算思维为核心的计算机基础教学课程体系改革探究

2020-12-24杨文静

科技资讯 2020年20期

杨文静

摘要：“计算思维”指的是运用计算机科学的基础概念来求解问题、设计系统和理解人类行为的科学方法。在互联网发展驱动下，对计算思维的培养和重视对高校教学改革产生了不可忽视的影响，未来高校计算机教学改革与数据、数据分析、计算、计算思维将密不可分。各高校计算机基础教学开始研究如何进行课程设置，尝试教学方法开始多元化、有针对性、系统化，目的是使学生熟练使用计算机分析和解决问题。

关键词：计算思维计算机基础课程体系改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（b）-0013-04

A Study on the Reform of Computer Basic Teaching Curriculum System with Computing Thinking as the Core

YANG Wenjing

（Dianchi College of Yunnan University， Kunming， Yunnan Province， 650228 China）

Abstract： "Computational Thinking" refers to the scientific method of using the basic concepts of computer science to solve problems， design systems and understand human behavior. Driven by the development of the Internet， the cultivation and emphasis on computing thinking has had a significant impact on the teaching reform in Colleges and universities. In the future， the computer teaching reform in Colleges and universities will be closely related to data， data analysis， computing and computing thinking. In order to make students skillfully use computers to analyze and solve problems， the basic computer teaching in Colleges and universities began to study how to set up courses and try to diversify， target and systematize teaching methods.

Key Words： Computational thinking; Computer foundation; Curriculum system; Reform

1 计算思维需求现状

“计算思维”是美国卡内基梅隆大学周以真教授在2006年提出来的理论，指的是运用计算机科学的基础概念来求解问题、设计系统和理解人类行为的科学方法。它通过选择合适的方式称述一个问题，对问题的相关方面进行建模并选用最有效的办法实现问题的求解，是现代各专业人才应具备的必要能力之一。

随着国际IT人才的需求扩大，我们已经进入了大数据时代，大数据、云计算、物联网完全渗透到了我们生活和工作的各个领域，对我们的学习和生产方式已经产生了颠覆性的影响。在互联网发展驱动下，对计算思维的培养和重视对高校教学改革产生了不可忽视的影响，未来高校计算机教学改革与数据、数据分析、计算、计算思维将密不可分。

2 课程体系改革意义

在2019年10月22日第六届世界互联网大会开幕上，习近平指出：“当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，人工智能、大数据、物联网等新技术、新应用、新业态方兴未艾，互联网迎来了更加广阔的发展空间。”

目前在各应用领域专业学科中，计算思维已经成为一个不可或缺的重要思维方式和手段，该课程体系的研究可以为高校计算机基础课程改革提供参考意见，将“计算思维能力”培养与“创新人才培养”相结合，为培养创新型人才提供新思路和新途徑[1]。

3 课程系统改革内容

3.1 现有教学模式对“计算思维”培养情况的分析

2010 年7月，随着互联网的发展和计算机技术在各领域中的重要性越来越突出，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会公布了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》[2]提出，把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务。各高校计算机基础教学开始探究，尝试构建以培养大学生“计算思维”能力为重心的教学体系，开始研究如何进行课程设置，尝试教学方法开始多元化、有针对性、系统化，目的是使学生熟练使用计算机分析和解决问题。

目前使用的教学方式和技术大多使用的是传统教学模式，即以教师讲授为主，课堂实践和课后实际技能使用为辅助手段。虽然在平时的教学过程中对多媒体技术也有所应用，但主要使用还是集中在课堂教学中，大多数高校学生的学习方式都在延续中学形成的学习方法，主要方法基本都是被动接收教师讲授的知识内容，不自主学习，不梳理知识，对于课程知识点的扩展和使用并没有意识。因此，如果继续沿用传统的教学模式来进行教学，则对于培养学生的“计算思维”，以及在应对实际需求时的计算机使用技能方面都没有很好的指导效果。

3.2 大数据环境下“计算思维”培养的核心目标

3.2.1 建立知识体系架构

培养计算思维就是让学生掌握如何在海量信息中，鉴别信息、思考信息的获取，并通过科学的手段对信息进行加工，从而变为自己的内化力量，可以说对学生进行计算思维的培养，就是对学生进行专业知识获取技能的培养。在当代社会中任何学科知识的获取和应用从来不是独立于其他学科知识的，应该是互通的、共融的。因此，在学习并内化信息的过程中还应该培养学生建立合理知识架构的能力，使学生能够独立思考，触类旁通，对其在搭建世界观价值观有一个很好的辅助作用。

3.2.2 深度挖掘信息

大数据时代，人才是第一要素，创新力是人才的第一要素。创新力的培养需要学生对既有的知识扎实全面地掌握，还需要学生有面对挑战、解决问题、敏锐观察的能力。

当前很多高校的人才培养方案而言，应用型人才是基本的培养目标，也是目前社会所急需的人才类型。许多大学生在就业中出现了对专业知识掌握不扎实、实际知识应用过于理想化的问题。归根问题的产生，还是与社会脱节的问题。大数据环境下，社会的信息来源也趋于网络化，但是网络中的信息往往是片面的、碎片的，很难区分有效性的。因此，培养一个能够适应社会发展的应用型人才，也就是要培养学生能够利用计算思维进行数据信息的深度挖掘并使用的能力。

因此，我们在面对计算思维人才培养时，必须着眼于建立一个满足大数据时代灵活的教育服务模式，建立系统的大数据计算思维和认知模式的人才培养学科内容。

3.3 “计算思维”教学改革下对教师的培养

“计算思维”改革下对教师的要求也越来越高，所以高校除了学生能力培养之外，也应该注重对教师的引进和培养。在明确学生培养目标和教师发展规划的情况下，教师的素质能力对人才培养起到了“奠基石”的作用，教师的“专”“深”以及具备的实践能力直接会影响学生的学习方向和深度。因此，在体系改革中对教师的培养引导建议如下。

3.3.1 培养“双师”型

在我们以培养应用型人才为目标的前提下，需要教师应能按照市场调查、市场分析、行业分析、职业及职业岗位群分析，调整和改进培养目标、教学内容、教学方法、教学手段，注重学生行业、职业知识的传授和实践技能的培养，能进行专业开发和改造等。

因此，要求教师在教学能力之外还需要具备一定的与实际社会需要相结合专业技术职务或技能认证，使教学内容更能贴近市场、岗位需求。

3.3.2 引進实践型教师

在“计算思维”下，教师应该要注重培养学生的思考、挖掘、使用、创造能力，因此教师既要具备理论教学的素质，也应具备实践教学的素质。大多数现有的高校教师都是理论知识储备充足，但实践经验、手段都相对薄弱。引进实践型教师，针对不同专业不同应用方向有充足经验的教师，实际上是培养学生“计算思维”能力重要条件之一。这样的教师可以是某个领域的专家教授，可以是有丰富工作经验的专业人才，可以是各领域人才组成的团队，可以是企业中的技术人员。通过这类型教师对学生进行知识的灌输，可以使学生了解计算机能力在实际领域中使用的需求性和重要性。

3.3.3 校企合作

校企合作可以让学生从真正可实施的项目入手，从项目的建立、需求分析、概念设计、详细设计等整个生命周期入手。了解计算机应用在整个过程中的应用领域及重要地位。明确如何利用计算机知识便捷地进行团队合作、协同办公、产品介绍、调研市场等的工作。

3.4 教学方式和手段改革

3.4.1 分层次、方向教学

高校学生生源地比较广，每个生源地实际情况参差不齐，有的地区学生计算机使用能力较强，可以进行数据处理及程序编写;有的地区学生计算机使用能力较弱，只能进行简单的文本输入。学生之间的差距较大，如果进行统一内容和方式的教学，容易引起部分学生的厌学情绪。如在入学时对学生的计算机实际使用水平进行一次综合客观的评估，根据不同的应用水平可以将学生分为不同的班级进行教学，不同班级起点不同上课难度和进度不同，任课教师通过调整教学方案、教学案例激发学生学习的兴趣，根据不同的层次布置不同的作业，让学生学会借助计算机工具和技巧独立思考，形成用“计算思维”解决问题的习惯。

知识目标不同，课程侧重不同[3]。计算机基础教学应该结合各学科特点及需求，进行内容教学上面的区分，如面向理工科学生，则可重点培养其“计算”的思维和能力，着重培养学生计算机网络、计算机算法、数据结构等方面的能力，强化锻炼学生问题求解的基本思路;面向文史类专业的学生，则重点培养学生排版、数据电子处理、文稿演示技巧、网络信息获取技巧等数据的管理手段。

3.4.2 知识内容阶梯化

计算机基础课程几乎涵盖了计算机领域所有的理论和技术，内容非常广泛，学生在学习过程如果没有很好地理解或产生联系的话，知识点会太过于孤立及晦涩，不符合学生的学习规律，容易造成易忘性和不会合理使用的情况。因此，教师在设计教学内容的使用时应该将内容进行阶梯化，达到承上启下、前后呼应的效果。

例如：在学习计算机算法知识的时候，可以：

（1）首先介绍算法的基本概念。

（2）以年龄计算为实例：有5个人坐在一起，问第5个人多少岁？他说比第4个人大2岁。问第4个人的岁数，他说比第3个人大2岁。……最后问第1个人，他说是10岁。请问第5个人多大？

（3）让学生通过分析该事例的解决方案，让学生了解什么是递归算法（recursion algorithm），并通过算法分析让学生了解算法的优劣如何进行判断。

通过这样一步一步阶梯型的知识架构搭建，可以让学生对知识得到充分的理解、内化，并搭建了属于自己的独特的知识体系架构。

3.4.3 以考促学、以赛促学

目前由国家人事部、教育部、科技部等部门组织的考试和比赛都非常多，例如，全国都比较关注的“全国互联网+大学生创新创业大赛”，这些考试的内容完全体现了现代科技对人才的需求。

因此，在计算机教学过程中，可以利用这些考试和比赛，培养学生的“计算思维”能力，学生从创新研究、数据挖掘、数据清理、数据处理、算法设计、软件设计、网络知识等方面入手，学生以团队进行探索和学习，教师也以团队的形式发挥互补优势，对学生进行全方位的辅导[4]。

3.4.4 合理利用现代教学手段

现代教学应该是多方位的，仅仅限于平时的教学时段是不够的，学生在课余得不到及时的指导或大量的实践，那“计算思维”的培养就是空谈。所以，教师应该合理利用现代教学手段，使学生利用互动交流和分配碎片时间，完成“计算思维”习惯的养成。现代教学手段非常的多样，如“雨课堂”“微助教”等类型的软件，比较适合课堂互动、学生实时情况掌握、课件发布、课堂练习小组分配等教学;“中国大学MOOC”、“问卷星”等APP适合学生利用网络为媒介，对专业知识点进行知识点补充，学会如何有效便利地进行信息统计;“医学导航（www.meddir.cn）”“大数据导航网站（http：//hao.199it.com）”等垂直搜索工具的使用可以培养学生对数据深度挖掘的能力。

3.5 评价、考核方式的改革

“计算思维”培养结果评价是一复杂多样的过程，因此搭建的评价方式和体系应该是一种持续的过程。需要对学生在《计算机基础》课程学习过程进行跟踪监控，应该是一个相对客观的阶段性的量化评价[5]。

首先，应该对以往的考试方式进行改革。目前大多数高校采用的考试模式还是以客观题考查为主，通过学生对知识点背诵记憶程度来评价成绩。针对“计算思维”培养而言，应该减少客观题的判分模式，以开放式、实操式、讨论式为主。

其次，在评分过程中，应该采取跟踪评分，根据学生开始接受课程体系培养以来的各种表现为评价标准，例如，在解决实际专业问题时采用的解决方法，小组作业时在小组中是否有实质性建议和协同工作能力、是否有通过网络信息采集进行自我分析及独立思考能力，等等。

最后，在进行评分时，应该对评分标准采取量化评价的方式，进行多目标性评价，客观充分地进行评分标注。

4 结语

“计算思维”培养过程中要坚持以学生为主体，以“培养”而不是“教”为手段，选择合适的教学方法，充分调用学生的积极性和主动性，通过阶段评价体系强化教学效果。“计算思维”的培养是一个长期的过程，因此在教学体系中要注重学生习惯的养成、方法的运用、思维的发展，以“导”为手段形成长期的思维习惯。

参考文献

[1] 牛荣，高贤强.大学计算机基础课程教学改革研究——以塔里木大学为例[J].科技资讯，2020，18（1）： 135-136.

[2] 佚名.九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学，2010（9）：4，9.

[3] 杨俊，高祥，孔庆彦，等.培养计算思维提升大学生创新创业能力研究[J].高教学刊，2016（21）：5-6.

[4] 杭月芹，管致锦，陈德裕.计算思维驱动下的计算机导论课程改革[J].计算机教育，2014（3）：61-64.