大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)

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摘要：以計(jì)算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程旨在培養(yǎng)學(xué)員的思維模式，使學(xué)員具備應(yīng)用計(jì)算思維、計(jì)算工具解決問題的能力。因此需要明確課程理念、梳理課程內(nèi)容、設(shè)計(jì)教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；計(jì)算思維；教學(xué)

1背景

隨著科學(xué)技術(shù)地進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展，在以大數(shù)據(jù)為主的背景下，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力為目標(biāo)的教學(xué)要求，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在的社會(huì)需求。取而代之的是培養(yǎng)學(xué)生的思維模式，讓學(xué)生具備解決問題的能力和創(chuàng)新能力。由計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變到思維方式培養(yǎng)，這給高校計(jì)算機(jī)教學(xué)提出了一個(gè)更高的目標(biāo)和要求。計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動(dòng)。思維教育是一種思維模式的培養(yǎng)和訓(xùn)練，采用傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和方式顯然是行不通的，要在傳授知識(shí)的基礎(chǔ)上，更加注重能力的培養(yǎng)和思維的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和思維習(xí)慣。因此，為更好地步入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的快車道，為人才培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有必要深入探討一下以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)理念、課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、考核評價(jià)方法和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面的問題。

2以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)理念

新的人才培養(yǎng)模式不再是僅僅的傳授知識(shí)和培養(yǎng)應(yīng)用能力，而是在此基礎(chǔ)上提出了更高的要求。因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)該是集基本知識(shí)、能力培養(yǎng)和思維訓(xùn)練于一體的大學(xué)通識(shí)教育課程。從這點(diǎn)出發(fā)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的理念應(yīng)當(dāng)立足于培養(yǎng)學(xué)員思維方式和解決問題的能力。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化，一個(gè)重要的體現(xiàn)是利用計(jì)算機(jī)解決計(jì)算問題，即如何將實(shí)際問題通過分析、抽象和構(gòu)造，最終轉(zhuǎn)化為可利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行解決的過程。因此，將大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)理念設(shè)定為：立足于學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展的需要，結(jié)合學(xué)生崗位專業(yè)的特點(diǎn)，以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)計(jì)算機(jī)素養(yǎng)為目標(biāo)，按照學(xué)為主體、教為主導(dǎo)的教學(xué)思路，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算思維解決問題，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為將來崗位任職打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

3.1課程定位

融合培養(yǎng)模式下，課程內(nèi)容既要體現(xiàn)通識(shí)教育的需要，又要結(jié)合學(xué)科專業(yè)的特點(diǎn)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在原有知識(shí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過重新組織和與安排，形成層次遞進(jìn)、有所側(cè)重的內(nèi)容組織形式。首先使學(xué)生了解信息技術(shù)對人們工作、生活和學(xué)習(xí)方式所帶來的變化。了解信息技術(shù)與自然科學(xué)、工程技術(shù)、人文社科等相互滲透、交叉融合；其次使學(xué)生理解和掌握計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，掌握基本的信息技術(shù)應(yīng)用能力，掌握利用計(jì)算工具解決專業(yè)領(lǐng)域問題的思路和做法：最后要求學(xué)生掌握計(jì)算思維能力解決專業(yè)領(lǐng)域問題的思路和做法【3】。因此，教學(xué)內(nèi)容不僅緊緊圍繞計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)展開，更要突出計(jì)算思維訓(xùn)練的內(nèi)容，體現(xiàn)計(jì)算機(jī)學(xué)科培養(yǎng)的本質(zhì)——計(jì)算思維與能力。

3.2課程內(nèi)容組織與安排

以計(jì)算思維為導(dǎo)向的課程內(nèi)容應(yīng)突出利用計(jì)算機(jī)解決問題能力的培養(yǎng)。總的來說主要包括計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算思維兩大部分，其特點(diǎn)是知識(shí)體系覆蓋面廣，內(nèi)部包含的知識(shí)點(diǎn)多。因此，要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的，需要將課程的教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行組織和調(diào)整。(1)教學(xué)內(nèi)容突出主線。教學(xué)內(nèi)容的組織以計(jì)算思維作為主線，重新組織知識(shí)內(nèi)容，突出與計(jì)算思維訓(xùn)練相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。以計(jì)算思維為導(dǎo)向的課程內(nèi)容應(yīng)包括：Python語言，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)問題求解自動(dòng)化的工具；信息編碼和數(shù)據(jù)表示，最基本的問題對象的組成，也是問題求解的基礎(chǔ)；計(jì)算機(jī)工作原理，是計(jì)算機(jī)問題求解的關(guān)鍵，要利用計(jì)算機(jī)解決問題首先要懂計(jì)算機(jī)，知道計(jì)算機(jī)組成，及計(jì)算機(jī)工作的原理；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和多媒體技術(shù)，既是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的部分，也是計(jì)算機(jī)問題求解的對象。（2）融合專業(yè)實(shí)例。在教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾每鐚W(xué)科、跨專業(yè)內(nèi)容，也是培訓(xùn)和訓(xùn)練計(jì)算思維的一種措施。在課程教學(xué)內(nèi)容中加入涉及專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)例內(nèi)容，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)如何用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)中的實(shí)際問題，在學(xué)習(xí)用計(jì)算思維解決專業(yè)領(lǐng)域問題的方法過程中，體會(huì)計(jì)算思維、培養(yǎng)計(jì)算思維、訓(xùn)練計(jì)算思維。（3）擴(kuò)展課程資源。為了達(dá)到培養(yǎng)計(jì)算思維的目的，教學(xué)內(nèi)容可以不停留在計(jì)算機(jī)學(xué)科本身，可以跨專業(yè)、跨學(xué)科，那么學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的渠道也應(yīng)該不再是僅限于書本、教材，而應(yīng)該面向于更廣的范圍，比如已有的優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程、微課、慕課等開放的多媒體資源，作為課堂學(xué)習(xí)的拓展，滿足不同學(xué)員個(gè)性化自學(xué)需要,同時(shí)為教員開展信息化教學(xué)提供資源。

4以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法

首先，把計(jì)算思維作為教學(xué)的主線貫穿在整個(gè)教學(xué)過程中，要讓學(xué)員明確每一部分課程內(nèi)容具體的計(jì)算思維體現(xiàn)在什么方面，讓學(xué)員切身體會(huì)到計(jì)算的魅力，養(yǎng)成計(jì)算思維的習(xí)慣。具體做法可以是以通過計(jì)算思維引入課堂內(nèi)容，結(jié)合計(jì)算思維講解知識(shí)點(diǎn)、總結(jié)過程中突出計(jì)算的應(yīng)用等。其次，突出學(xué)員的主體性，以學(xué)員為本，關(guān)注學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，

4.1以計(jì)算思維為核心的問題式教學(xué)模式

（1）提出問題，設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)例。在問題式教學(xué)模式中，教師將教學(xué)內(nèi)容以問題的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。教師以培養(yǎng)計(jì)算思維為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)例問題，以問題為核心來組織開展教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生以問題為牽引，通過自主學(xué)習(xí)、分析和解決問題來獲得知識(shí)、鍛煉技能和培養(yǎng)解決問題的思維能力。（2）解決問題，培養(yǎng)學(xué)生思維能力。學(xué)生是分析和解決問題的主體，教師則是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)問題、構(gòu)建問題情境、組織問題分析和引導(dǎo)問題解決。首先，教師將解決問題涉及的知識(shí)內(nèi)容等相關(guān)輔助信息布置在課前預(yù)習(xí)當(dāng)中，并對問題的重點(diǎn)和難點(diǎn)提示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中運(yùn)用計(jì)算思維的相關(guān)概念和方法，讓學(xué)生體會(huì)到整個(gè)過程是在學(xué)習(xí)解決問題的方法，而不是單純的解決一個(gè)問題。在學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問題過程中遇到的困難，教師給予指導(dǎo)和幫助，從而幫助學(xué)生更好地提升自身解決問題的能力和水平。（3）拓展問題，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。在問題設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師可以有傾向性的將問題向其他學(xué)科或者專業(yè)領(lǐng)域傾斜，直接讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何應(yīng)用計(jì)算思維解決實(shí)際問題。和其他學(xué)科或?qū)I(yè)領(lǐng)域融合的問題設(shè)計(jì)，已經(jīng)超出了計(jì)算機(jī)課程的基礎(chǔ)性教育內(nèi)容，是在原有內(nèi)容上的拓展，而在此類問題的解決過程中，學(xué)員不僅可以使自身應(yīng)用計(jì)算思維解決問題的能力得到提高，也會(huì)大大提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和水平。

4.2以自主學(xué)習(xí)為主體的開放式學(xué)習(xí)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革后面對的主要問題是教學(xué)內(nèi)容覆蓋面大，知識(shí)點(diǎn)多，而教學(xué)學(xué)時(shí)又進(jìn)行了壓縮，按照以前傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)模式展開教學(xué)，顯然是不可行的，也無法實(shí)現(xiàn)教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)。在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)課程、慕課、微課等信息化教學(xué)資源非常豐富的時(shí)代，以自主學(xué)習(xí)為主體的開放式學(xué)習(xí)則是一種最佳的教學(xué)模式之一。在自主學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生是主體，不再受傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，可以根據(jù)自己的需求通過可利用的各種渠道獲取學(xué)習(xí)資源，遇到困難問題可以通過學(xué)習(xí)小組開展交流討論，一起解決問題，使學(xué)生形成團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。為了保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效果，自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容同為大綱要求的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并同時(shí)將自主學(xué)習(xí)過程和成果納入考核評估范圍。

5考核評估更加重視形成性考核

為了強(qiáng)化能力培養(yǎng)，課程的考核評估會(huì)更加側(cè)重形成性考核部分，也就是改變學(xué)生傳統(tǒng)的一考定結(jié)局的觀念，平時(shí)不學(xué)習(xí)，期末考試突擊也可以順利過關(guān)，拿到學(xué)分。形成性考核是對每名學(xué)生課程學(xué)習(xí)全過程的評估考核，組織的形式可以有網(wǎng)上作業(yè)、單元測試、電子作品等，評估考核的形式更加開放式，實(shí)施過程也更加自由，學(xué)員可以借助網(wǎng)絡(luò)資源和工具，也可以形成小組討論交流，共同尋求解決問題的思路和方法，同時(shí)也在解決問題的過程中提升自身的應(yīng)用計(jì)算思維解決問題的能力。形成性考核形式比較開放，這就對教師提出了更高的要求，教師是評估考核題目的設(shè)計(jì)者，考核的內(nèi)容既要能客觀公正的評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，又要給學(xué)生留有可以提升能力的空間，始終堅(jiān)持以培養(yǎng)計(jì)算思維為導(dǎo)向。

6實(shí)驗(yàn)室教學(xué)保障條件建設(shè)

在實(shí)施以培養(yǎng)計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)過程中，教師不僅要設(shè)計(jì)問題，也要?jiǎng)?chuàng)設(shè)解決問題的情境，這個(gè)情境既包括可以輔助解決問題的軟件環(huán)境，也必須要有硬件環(huán)境。為培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，鍛煉計(jì)算思維，實(shí)驗(yàn)室條件建設(shè)硬件方面至少需要有一是可以滿足學(xué)生獨(dú)立上機(jī)的微機(jī)實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)還要具備上互聯(lián)網(wǎng)的功能；二是能夠給學(xué)生提供解決問題、開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，比如說網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室和硬件實(shí)驗(yàn)室；三是可以和學(xué)生課堂上進(jìn)行交互互動(dòng)、實(shí)時(shí)評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的智慧教室，將先進(jìn)的信息技術(shù)與課堂教學(xué)緊密融合，是以教為中心向?qū)W為中心轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)平臺(tái)，學(xué)生參與課堂的程度會(huì)顯著提高，幫助教師及時(shí)準(zhǔn)確地獲取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。軟件環(huán)境建設(shè)方面：一是要是在線學(xué)習(xí)的多種資源，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的條件；而是在線編程實(shí)戰(zhàn)環(huán)境，與教師課堂內(nèi)容匹配，課下馬上自主開展實(shí)戰(zhàn)練習(xí)，提高解決問題能力；三是在線評估考核系統(tǒng)，可以給學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一個(gè)快速、客觀的評價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

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作者：馬曾 賈瑞鳳 趙時(shí) 單位：海軍潛艇學(xué)院