以计算思维为导向的大学计算机基础课程教学改革与实践

金传洋

摘要：计算思维培养是当前计算机基础课程改革核心任务。本文从大学计算机基础课程定位和需求出发，深入分析大学计算机基础教学特点和教学现状，结合一线教学实践，提出一些相应的改进措施，积极探索高效的教学思路、教学方法和教学手段。

关键词：计算思维;教学改革;问题驱动式;任务驱动式

中图分类号TP399 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）33-0150-02

1概述

美国卡内基。梅隆大学周以真教授在2006年指出“计算思维是用计算机科学概念去解决问题、设计系统和理解人类行为，包括一系列广泛的计算机科学的思维方法”。计算思维本质上就是如何利用计算机工具去解决实际问题。

实验思维、理论思维和计算思维是人类三大科学思维形式，虽然计算思维最近几十年才被关注，但随着计算机新技术的飞速发展，以计算机技术和计算机科学为基础的计算思维已经成为基础性思维方式，也是21世纪每个人都应具备的能力和素质。大学计算机基础教学是大学教育重要环节，也是完善知识结构、培养以构造和设计为主要特征的计算思维解决各专业问题的基础性教育，对于着力打造创新型应用本科人才起到关键作用。

目前，我军《大学计算机基础》是面向生长军（警）官本科教育各专业学员开设的一门科学文化基础课程，是军队院校课程教学大纲规定的必修基础课程之一，新的教学大纲遵循“以计算思维为牵引、突出军事应用特色、面向不同专业要求分类指导”的理念，以培养信息素养和计算思维为目标。

2问题与目标

随着信息社会的快速进步，大学生计算机操作技能不断提高但缺乏理论知识体系的支撑，那么，如何对大学计算机基础教学准确定位，适应时代发展需要，服务于整个学院人才培养计划，是当前计算机基础教学面临的重大挑战，现存在以下突出问题：

（1）教学内容体系需强化计算思维

目前教材内容按照全军大纲知识结构组织，没有将理解计算思维、强化计算思维、提升信息素质作为主线，造成知识点单元之间孤立、碎片，一方面造成学员理解困难;另一方面造成教员施教内容深浅不一致，也不利于计算思维和信息素养意识培养。

（2）教学内容深度与现行教学方法的矛盾

大学计算机基础课程涵盖面广、理论性强，课程性质从原先的技能性转变为现在的基础性、系统性。借助Python语言这个编程工具，同时涉及算法设计和数据结构等知识，学生感觉生疏理解困难，这些特点导致教学过程不自觉地步人难教难学的怪圈子。2018年教学组试行基于MOOC的教学改革效果不明显，主要原因是教学资源和教学条件不足，只是简单将MOOC资源推送给学生，缺乏完整的监督和考评机制。

（3）教师挖掘计算思维点不够

如何在有限的教学时间内完成内容宽广的大学计算机基础教学目标，以及在学员尚未掌握大量计算机学科相关知识的前提下，培养计算思维是近两年来困扰教员的核心问题。在课堂教学中计算思维的讲解过于生硬，与理论知识体系的融人不够，对各理论知识模块、知识点所体现的计算思维点挖掘不够，同时计算思维在军事案例中的应用和对其他专业学科学习的支撑体现不够，对于计算思维的培养势必停留在理论层次，难以达到思维层次。

（4）欠缺分类分层教学

由于我国各地区经济、教育水平存在较大的差异和不平衡现象，来自不同地区的新学员计算机水平差异较大、参差不齐。按照传统自然教学班统一进度开展教学，会导致两种情况：基础薄弱学员学习遇到很多困难，而基础较好的同学却“吃不饱”。欠缺分层分类教学，无法体现因材施教、个性化学习，将很难保证计算思维和意识的培养。

3教学措施与实践

从2011年开始，美欧国家将计算思维纳入信息技术類课程中。在国内，教指委组织C9高校联盟对计算思维的概念、定位、目标与培养等方面展开探讨，提出要把培养计算思维能力作为大学计算机基础教学改革的重要内容和长期任务。

（1）以计算思维为导向组织教学活动。重新梳理教学内容，改变原先的零散章节，强调以计算思维能力为导向组织教学内容，采用“理论基础+扩展提升+设计应用”的层级模式，以计算机理论知识为基础，以能力扩展为提升手段，以设计应用为关键。基础理论以理解计算思维为目的，从认识问题、存储问题、解决问题这条主线牵引教学过程，使学员逐步理解计算思维本质内涵，学会利用计算机工具来构建计算环境，实现计算思维的过程。设计应用强调能力，以计算思维应用能力为目的，从案例和问题人手，培养学员计算思维意识和解决问题能力。

（2）运用基于计算思维的问题驱动式教学模式。在新一轮教学实践中，将探索“问题驱动”式教学和以“知识点”为聚类的专题教学相结合，主要包括设定问题情境、设计有效问题、寻找问题解决方案、提供解决问题线索和评价解决问题过程等五个部分。每一个环节都需要依赖计算思维的特征展开，教员提出问题并根据知识点创设适当情境，让学员紧紧围绕问题去开展研讨，启发思维，积极寻找问题解决办法。通过问题求解的学习和实践，培养其构建完整的计算机基础知识的同时，能有意识地将计算思维的方法和技能应用在未来专业学习中，触类旁通，举一反三，能主动解决较高难度的实际问题。

（3）构建“三维一体”学习平台。通过课程教学活动与课外实践活动，提高学员学习兴趣，提高计算思维能力。通过《大学计算机基础》、选修课《程序设计》《Office高级应用》以及国家级、市级乃至学院级软件程序设计大赛、学校开放性实验等，开展多种形式的课外实践活动，有效地训练和提高学员利用计算机解决实际问题的创新能力。

（4）构建深度的混合式教学模式。以现代教育思想、教学理论和学习理论为基础，整合利用各种信息资源，构建良好的学习环境，教员分析整门课程和单元模块的教学目标，将精细设计的案例或任务发布到网络教学平台，课前学员学习、探讨，课后复习、总结，教员在课堂上引导学员思考，培养学员解决实际问题的过程性思维，使学员建立计算机求解问题的方法和能力，最终形成发现问题、分析问题和解决问题的计算思维。

（5）构建专题分类教学模式。根据大学计算机基础不同的教学内容特点，划分为基础工具类、语言算法类、专业知识类、计算机新技术专题等四个专题，针对这四种不同主题，探索采用差异化教学模式和教学手段。对于基础理论类，主要通过精讲、研讨、演示、翻转讲解知识点，最后总结提高。语言算法类既有理论深度又有实践难度，是本课程的重点内容，需要理解内化和反复实践练习才能真正掌握，教员借助机房授课模式，及时给予指导答疑、总结归纳，学员学习积极性大大提高。基础工具类主要是软件操作应用，理论深度浅、学员通过自主实践练习即能掌握，课内不再安排讲授学时;最后，计算机新技术专题以讲座形式实施，学员普遍反映好。

4结束语

本次教学改革吸收军内外名校大学计算机基础精品建设经验，按照“转变教学思维、优化教学内容、创新方法手段”的思路开展教学改革。努力实现由传统教学向思维性教学的转变，引导学员在对计算思维初步理解的基础上，训练学员的问题求解能力，达到思维向能力的提升和转变，为未来形成面向各专业的计算思维和计算能力奠定坚实基础。