应用型本科院校基于计算思维的《大学计算机基础》课程改革探索

彭娟 权赟

[摘  要]在国家对高校提出加快培养复合型创新人才的要求下，基于计算思维的《大学计算机基础》课程进行改革就显得尤为迫切了。本文以培养计算思维为导向，从教学目标定位、教学体系建构、教学内容设置等方面对应用型本科院校《大学计算机基础》课程进行了研究，提出了适合应用型本科院校人才培养的《大学计算机基础》课程的教学模式。

[关键词]计算思维  应用型本科  计算机基础

基金项目：西安欧亚学院2021年度校级教育教学改革研究项目（项目编号：2021YB023）;西安欧亚学院校级科研基金项目（项目编号：2020XJZK12）。

课题：陕西省教育科学“十四五”规划2021年度课题（课题编号：SGH21Y0391）。

中图分类号：G640  文献标识码：A

引  言

近年来，大数据、人工智能、区块链等新技术的出现，使得社会经济、人文科学等许多领域产生了一系列革命性的突破。信息技术已经融入到社会生活的各个方面，深刻影响着人们的思维、生产和生活方式。国家也對高校提出了打破学科专业壁垒，加快复合型创新人才培养的要求。作为高校的一门计算机通识课程，《大学计算机基础》课程如何为培养复合型创新人才做出贡献，成为了一线教师关注的课题。而明确以计算思维为导向的改革方向、探索多元化的教学方案、推动以在线开放课程为代表的教学模式改革、完善课程教学成效评测方式，从而建立适应时代要求的新的大学计算机基础教学体系，不仅为不同专业提供了解决专业问题的有效方法和手段，而且提供了一种独特的处理问题的思维方式，即计算思维，这也是计算机基础教学培养复合型创新人才的有效途径。计算思维一词最早是由美国卡内基梅隆大学的周以真教授于2006年提出的，经过多年的研究，不同的学者对计算思维有了不同的定义。不论何种定义，计算思维的本质是：计算思维是一种解决问题的思维方式，它不是单一的思维，而是系统的思维过程，表现为问题分析能力、抽象概括能力、算法思维能力等，这种思维方式可被运用于各种领域，并不仅限于计算机领域。

《大学计算机基础》课程改革的必要性

1.《大学计算机基础》课程的三次改革

《大学计算机基础》课程作为高校的一门公共基础课，提供了计算机知识、信息处理能力、综合素质等方面的教育，在我国高等教育中已有30多年的发展历史。自1997年教育部高教司颁发《加强非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见》以来，计算机基础教学经过了三次较大的改革。

1997年确立了计算机基础教学“三个层次”的课程体系（计算机文化基础、计算机技术基础、计算机应用基础），这次改革确立了《大学计算机基础》课程的地位，对《大学计算机基础》课程教学改革起到深远的影响。

2006年教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求（试行）》，明确提出了大学计算机基础教学的“4领域×3层次”的总体框架，构建了“1+X”的课程设置方案，这一改革使计算机基础教学进入更加科学化和规范化的发展时期。

2016年教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会颁发的《大学计算机基础课程教学基本要求》提出适应时代需要的“宽、专、融”的课程体系。明确指出大学计算机基础教学应系统化地从通识教育角度出发构建课程知识和能力结构;根据高校类型和人才培养目标的不同，分类分层次地落实基于通识教育的《大学计算机基础》课程教学目标。

2.《大学计算机基础》课程的现状

学生计算机水平参差不齐，学习能力较弱。由于教育资源的不均衡，各地方的计算机教育的普及程度不同，导致大一新生的计算机操作能力存在较大差异。另外，大部分应用型本科院校都是由二本院校和民办本科转型而来的，因此学生会与研究型本科院校的学生存在一些差距，如自主学习能力较弱，学习缺乏信心，学习一些深层次的知识点时，容易出现畏难情绪等。因此，在《大学计算机基础》课程教学中，经常会出现部分基础较薄弱的学生因为知识太难而无法跟上学习进度，基础好的学生又因为知识太简单而失去学习兴趣，这使得《大学计算机基础》课程教学效果并不理想。

教学内容传统、教学方法和评价模式单一。目前大部分应用型本科院校的《大学计算机基础》课程教学内容仍为计算机基础知识、Windows操作系统、办公软件及计算机网络等几个模块。这种传统的教学内容过于枯燥乏味，缺乏专业特色，已经不能适应发展需求;在单一的教师讲学生做的授课模式下，学生渐渐失去学习兴趣，最终造成学生的知识学习流于表面，不能很好地将理论和实际联系起来。“平时成绩+期末考试成绩”的传统课程评价模式，只能单一地考查学生的知识掌握程度，对于学生的综合素质和思维能力无法做到有效而客观的评价。

教师的能力有待提升。《大学计算机基础》课程是培养学生综合素质和创新能力过程中不可或缺的重要环节，教师的专业能力和计算思维教学能力直接决定了所培养的学生的计算思维水平。但是目前高校的情况是，一方面是部分教师对计算思维教学的认识不是很到位，对于如何以计算思维的方式设计、组织教学还缺乏经验。另一方面是应用型本科院校的教师因长期从事的是基础性的教学工作，在跨学科知识的融合及计算机专业的相关研究方面，能力有所欠缺。因此，要想培养学生的计算思维，实现复合型创新人才的培养目标，教师就必须在教学理念、教学设计和教学组织及综合项目的研究上继续努力探索，尽快提升个人能力。

《大学计算机基础》课程改革思路

当前以计算思维能力培养为切入点的《大学计算机基础》课程改革已进入一个新的阶段，如何通过对《大学计算机基础》课程的不断改革，实现对学生计算思维能力的更好培养，是《大学计算机基础》课程教学面临的一个重大挑战。应用型本科院校应当以此为契机，加大《大学计算机基础》课程改革力度，把培养高素质应用型人才作为着力点，改革教学模式，有效落实计算思维能力培养，为社会发展培养更多创新型应用人才，以满足社会发展的需求。

1.《大学计算机基础》课程教学目标的定位

教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会在《关于申报大学计算机课程改革项目的通知》中指出，大学计算机基础教学的总体目标是大学生通过学习应能够理解计算学科的基本知识和方法，掌握基本的计算机应用能力，同时具备一定的计算思维能力和信息素养。根据这一总体目标，结合应用型本科院校以培养高层次的应用型人才为最终目的的人才培养目标，确立计算机基础课程的教学目标为有意识地进行计算思维的训练，培养学生科学思维的素质和能力，以及正确获取、评价和使用信息的素养与能力。通过引入计算机科学中的基本理念、技术及解决各学科问题的一般方法，使学生具备基于信息技术手段的交流和持续学习能力;拓展学生的视野，为其后续专业课程的学习做好必要的知识储备，使他们在各自的专业领域中能够有意识地利用信息技术进行学习和处理专业问题。

2.基于计算思维的《大学计算机基础》课程改革探索

（1）构建《大学计算机基础》课程教学体系及模式

随着信息技术的发展和广泛应用，应用型本科院校现行的以办公软件操作为主要内容的《大学计算机基础》课程教学已无法满足社会对复合型創新人才培养的要求。结合2016年教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会在《大学计算机基础课程教学基本要求》中提出的适应时代需要的“宽专融”的课程体系，应用型本科院校应尽快重新对《大学计算机基础》课程的知识结构和课程体系进行规划，构建适合应用型人才培养的《大学计算机基础》课程体系。要求新构建的《大学计算机基础》课程体系的课程设置不仅要考虑计算机课程的通识性，还要考虑到应用型人才的培养目标和不同专业对《大学计算机基础》课程的需求;不仅要考虑对学生计算机应用能力的培养，还要考虑对学生计算思维能力和信息素养的培养。笔者根据学校实际情况提出了“1+1+X+Y”的《大学计算机基础》课程体系。

在“1+1+X+Y”课程体系中，“1+1”是指面向全体学生的计算机基础性课程。没有明显的专业性，主要进行计算机知识、能力、素质方面的教育，学生通过学习能理解计算机学科的基本知识和方法，掌握基本的计算机应用能力，同时具备一定的计算思维能力和信息素养。课程体系中第一个“1”是以Office办公软件为主的《Office高效办公》课程，《Office高效办公》课程侧重于对学生计算机应用能力的培养，因大部分学生已经具备了一定的计算机应用基础，因而可以采用线上学习+线下工作坊的授课方式。线下工作坊从项目出发，引导学生从计算思维的角度分析问题和解决问题;第二个“1”是《大学计算机基础》课程，主要包含计算机基础知识、信息素养、基本算法等，培养学生运用计算思维，通过计算机获取信息、处理信息和解决问题的意识与能力。

“1+1+X+Y”课程体系中的“X”是根据不同专业类别的需要，较深层次地分类讲解具体的计算机应用技术，培养学生掌握应用特定计算机技术解决专业问题的能力和方法。提供了《Python程序设计》《多媒体技术应用》《数据库技术及应用》3门课程，供不同专业选择及各分院根据需求选取相应的课程，在大一至大二学年完成相应的学习。《Python程序设计》重点讲授程序设计语言和程序设计方法及基于Python的编程技术，促使学生通过程序设计解决实际问题，加强对学生计算思维的培养。《多媒体技术应用》讲解多媒体技术的基本概念，包括不同媒体形式的存储和处理技术;介绍相关多媒体制作软件的使用，帮助学生掌握制作一个完整的多媒体作品的方法;《数据库技术及应用》系统讲述了数据库的基础理论和基本操作及Access数据库应用系统开发的方法，培养学生利用数据库技术进行信息加工的意识。

“1+1+X+Y”课程体系中的“Y”对应“宽专融”新体系中的“融”，是随着计算机技术在各专业领域的不断深入而产生的一类新课程，这些课程在内容上是以相应专业作为背景的，融合新的计算机技术，反映着各学科领域新的发展方向。这一部分的课程大多是由各专业根据实际情况以专业基础课的形式开设，帮助学生了解计算机技术在本专业中的一些应用。

（2）重构《大学计算机基础》课程内容

结合应用型本科院校学时少和重应用的实际情况，可以对原来的《大学计算机基础》课程内容进行优化与调整。首先，在新的《大学计算机基础》课程中取消操作系统和常用办公软件讲解，将办公软件操作设置为一门独立的线上课程;其次，新的《大学计算机基础》课程适当删减一些晦涩难懂的专业名词和过于复杂的系统实现细节讲解内容，把重心放在问题的求解与分析方面，通过设置不同的案例、项目、活动将各模块知识点融入其中，重点培养学生的信息素养及基于计算思维的问题求解方法和能力。如《大学计算机基础》课程的内容主要分为5个基本模块，课程涉及的模块、知识点、基本教学要求如表1所示。

表1  《大学计算机基础》课程框架和教学基本要求

（3）应用型本科院校《大学计算机基础》课程教学方法

应用型本科院校对学生的培养更加侧重于知识的综合应用。通过对已有研究成果的梳理总结发现，不同学者提出的计算思维培养策略存在一定的共性，如都强调学习情境、问题解决、实践活动和知识迁移，这一点与案例式教学和项目式教学有共通之处。案例式教学与项目式教学都强调以学生为中心，通过情境的设置，鼓励学生通过自主探究、小组协作等方式进行学习，并将理论知识与实践操作有效结合起来。

由于大一学生缺乏知识系统性的认知，所以教师可以在日常教学过程中通过案例式教学引导学生对不同问题进行针对性的分析，选择合适的方法解决问题。如案例设置可以根据不同的知识模块进行划分，以帮助学生构建系统性的知识结构。

教师可以引导学生从自己的兴趣或学科领域出发，寻找解决问题的方法，鼓励学生自行组建项目团队共同探讨解决问题的方法。指导学生使用计算机实现数据的获取、问题的求解计算、数据分析及结果呈现的方法，最后以撰写项目报告等方式展示自己取得的成果。教师可以在项目的完成过程中培养学生分析问题、解决问题的能力、责任感、自主学习及团队协作精神等。如在“大学生咖啡消费行为分析”项目中，就需要学生融合相关统计学、经济学及营销学等知识，对收集到的数据用Excel进行数据处理与分析，最后用Word撰写分析报告，并将分析报告做成PPT进行汇报。

案例式教学和项目式教学真正体现了以学生为中心，其核心思想是做中学，注重学生的实践学习和体验学习，是培养高素质应用型人才的有效方法之一。

（4）基于计算思维的《大学计算机基础》课程评价方式改革

传统的《大学计算机基础》课程多采用“平时成绩+期末考试成绩”的评价方式，这种方式主要考查的是学生的知识掌握程度，对于学生的综合素质和思维能力的提升则无法做到客观而全面的评价。

基于计算思维的《大学计算机基础》课程评价方式应是多元化的，如将过程性评价和终结性评价结合起来。不仅关注学生学习的最终结果，还要关注学生学习的过程。合理地评价教学过程中的每个环节，最终达到根据统一的标准公平地评价每一名学生，使课程、教学和评价相统一。

过程性评价中采用阶段测试与自我评价量表相结合的方式及时对学生的阶段学习效果进行反馈。阶段测试包含在线测试和实践检测两种类型，其分别从知识点的理解和知识的综合应用两个角度考查学生的知识掌握情况;自我评价量表則从学生的角度，通过学生自我认识和自我评价对个人的阶段学习效果进行评估。

终结性评价是通过对项目的实施过程和项目报告完成的质量进行综合考查后评价学生。这种方式不仅考查了学生从计算思维的角度，综合各学科知识分析问题和解决问题的能力，同时还考查了学生的团队协作、表达沟通等通识能力。

结  语

《大学计算机基础》课程改革是一个循序渐进的过程，应用型本科院校应基于宽度优先的教学设计原则，处理好《大学计算机基础》课程教学过程中学生计算机能力培养和计算思维培养兼顾的关系。通过构建新体系与重构内容之后的《大学计算机基础》课程，除了要着眼于软件工具的使用，还要有相对稳定的、能体现计算机学科思想和方法的核心内容，并能突出对学生思维方法和知识融合能力的训练，而这对高校和授课教师都是一次极大的挑战。

参考文献：

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[5]何钦铭，王浩.面向新工科的大学计算机基础课程体系及课程建设[J].中国大学教学，2019（1）：39-43.

[6]段跃兴.计算思维下的大学计算机基础教育改革[J].计算机教育，2012（10）：24-26.

（彭娟、权赟：西安欧亚学院通识教育学院）