計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)的探討

1、計(jì)算機(jī)根底教學(xué)中計(jì)算思維才能培養(yǎng)的討論計(jì)算機(jī)根底教學(xué)中計(jì)算思維才能培養(yǎng)的討論論文聯(lián)盟.Ll.一、大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程開(kāi)展現(xiàn)狀大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程是本科生進(jìn)入大學(xué)后首先學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)課程。近年來(lái)，許多高校都把該課程列為必修的公共根底課程之一。課程內(nèi)容根據(jù)不同學(xué)校的要求，主要講授計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)、信息處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)基儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)根底等領(lǐng)域的根底知識(shí)與根本技術(shù)。課程的培養(yǎng)目的是要求學(xué)生不僅掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的根底知識(shí)，而且應(yīng)初步具備利用計(jì)算機(jī)分析和解決問(wèn)題的意識(shí)與才能，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)以及更好地使用計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)來(lái)解決本專業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題奠定基矗教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2022年10月

2、發(fā)布的?高等學(xué)校計(jì)算機(jī)根底教學(xué)開(kāi)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)根本要求?中提出了關(guān)于深化高等學(xué)校計(jì)算機(jī)根底教學(xué)改革的幾點(diǎn)意見(jiàn)，進(jìn)一步明確了計(jì)算機(jī)根底教學(xué)在高等教育中的根底性地位。要求在大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)中應(yīng)不斷探究以培養(yǎng)目的為導(dǎo)向的分類分層次教學(xué)形式，加強(qiáng)以知識(shí)體系和實(shí)驗(yàn)體系為根底的課程建立，加強(qiáng)以應(yīng)用才能培養(yǎng)為核心的理論教學(xué)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及和應(yīng)用以及學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能的不斷進(jìn)步，大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程的教學(xué)中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、逃課率增加、教學(xué)內(nèi)容主要以技能性的知識(shí)介紹為主等。很多老師因此產(chǎn)生了困惑，對(duì)課程內(nèi)容提出了一些質(zhì)疑，也影響了課程的教學(xué)效

3、果。圍繞著大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程的改革也一直是計(jì)算機(jī)根底教學(xué)改革的熱點(diǎn)話題。二、大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)大學(xué)教育的主要目的是大學(xué)生綜合素質(zhì)與才能的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)根底教學(xué)作為本科教育教學(xué)的重要組成局部，課程的內(nèi)涵和目的需要充分表達(dá)時(shí)代的特征和需求，不斷與時(shí)俱進(jìn)，改革創(chuàng)新。課程的目的不僅僅要傳授、訓(xùn)練和拓展大學(xué)生在計(jì)算機(jī)方面的根底知識(shí)和應(yīng)用才能，更要展現(xiàn)計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維方式，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決和處理問(wèn)題的思維和才能，提升大學(xué)生的綜合素質(zhì)，強(qiáng)化創(chuàng)新理論才能?；谟?jì)算思維開(kāi)展教學(xué)研究與理論是當(dāng)今高校計(jì)算機(jī)根底教學(xué)面臨的新課題和首要任務(wù)，也是培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。近年來(lái)，計(jì)算思維的培養(yǎng)成

4、為國(guó)際和國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，計(jì)算思維才能將成為2l世紀(jì)每個(gè)人的根本才能。2022年?九校聯(lián)盟(9)計(jì)算機(jī)根底教學(xué)開(kāi)展戰(zhàn)略結(jié)合聲明?的核心要點(diǎn)也強(qiáng)調(diào)需要把培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維才能作為計(jì)算機(jī)根底教學(xué)的核心任務(wù)。計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的根底概念進(jìn)展問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等，它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)，計(jì)算思維最根本的內(nèi)容是抽象和自動(dòng)化。2022年3月，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任、美國(guó)基金會(huì)(SP)計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)與工程部(ISE)主任周以真(Jeannette.ing)教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威uniatinsftheA首次提出并定義了計(jì)算思維(putatinalThinki

5、ng)。提出計(jì)算思維是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫(xiě)字、做算術(shù)一樣，成為人們最基儲(chǔ)最普遍、最適用和不可缺少的根底思維方式。在大學(xué)計(jì)算機(jī)根底教學(xué)中灌輸計(jì)算思維，目的是培養(yǎng)學(xué)生像擁有閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)根本技能一樣擁有計(jì)算思維才能，并能自覺(jué)地應(yīng)用于日常的學(xué)習(xí)、研究與將來(lái)的工作中。大學(xué)計(jì)算機(jī)根底教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維才能的重要課程載體。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出了大學(xué)計(jì)算機(jī)根底教學(xué)要培養(yǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知才能、利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題才能、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同才能和信息社會(huì)終身學(xué)習(xí)才能。這四個(gè)方面才能的培養(yǎng)，恰恰說(shuō)明了計(jì)算思維才能培養(yǎng)的核心要素。陳國(guó)良院士及國(guó)內(nèi)的一些專家，都

6、對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程中開(kāi)展計(jì)算思維教學(xué)引導(dǎo)，給出了很好的解讀和指導(dǎo)。因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程的培養(yǎng)目的，應(yīng)該在課程原有的培養(yǎng)目的根底上，拓展學(xué)生計(jì)算思維的意識(shí)與才能。要求學(xué)生理解計(jì)算思維的根本內(nèi)容，理解人與計(jì)算機(jī)器才能的局限性，理解計(jì)算思維解決問(wèn)題的一般步驟，理解計(jì)算在問(wèn)題解決過(guò)程中所發(fā)揮的作用?；谟?jì)算思維才能培養(yǎng)的教學(xué)改革目的，我們根據(jù)學(xué)校的課程設(shè)置情況和教學(xué)根底，初步制訂了大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程8個(gè)單元的教學(xué)內(nèi)容，即：概論、數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底與應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)根底與算法、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和信息平安。對(duì)于計(jì)算機(jī)根本操作技能方面的訓(xùn)練和要求，那么作為必須具備的根本

7、技能，通過(guò)大學(xué)計(jì)算機(jī)根底實(shí)驗(yàn)和自學(xué)完成。三、基于計(jì)算思維才能培養(yǎng)的課程理論如何明確、恰當(dāng)?shù)貙⒂?jì)算思維融入大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)過(guò)程中，以進(jìn)步學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)抽象問(wèn)題、進(jìn)展問(wèn)題求解和形式化描繪的才能，對(duì)新形式下計(jì)算機(jī)根底教學(xué)改革是一個(gè)挑戰(zhàn)和必須面對(duì)的課題。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)根底課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任委員陳國(guó)良院士對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程施行計(jì)算思維給出了教學(xué)方法原那么建議：以計(jì)算學(xué)科根本問(wèn)題為導(dǎo)向，以經(jīng)典案例為根底，通過(guò)實(shí)驗(yàn)理解和應(yīng)用編程的根本原理，通過(guò)習(xí)題課強(qiáng)化學(xué)科根底概念的理解，著力進(jìn)步學(xué)生的計(jì)算思維才能。1.教學(xué)組織過(guò)程具有針對(duì)性和系統(tǒng)性大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程是計(jì)算機(jī)根底教學(xué)的第一門(mén)課程，也是

8、計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵。但是如何正確理解計(jì)算思維的本質(zhì)、如何在課程中引入計(jì)算思維的講述方法、如何完成課程的目的，教學(xué)的組織和老師隊(duì)伍的進(jìn)步就成為關(guān)鍵。為了保證大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程的教學(xué)效果，我們?cè)谡n程理論中，要求任課老師首先進(jìn)展認(rèn)真學(xué)習(xí)和交流，加強(qiáng)自身的認(rèn)識(shí)進(jìn)步，嘗試采用漸變的形式、小班試點(diǎn)的方法，進(jìn)展教學(xué)理論，收到了一定的效果。(1)布置專題、組織研討、定期交流。計(jì)算思維才能的培養(yǎng)需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容重新理解和認(rèn)識(shí)，以不同的講授方法傳授給學(xué)生，在教學(xué)過(guò)程中自然引入，這對(duì)老師是一個(gè)挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)根底老師隊(duì)伍的特點(diǎn)又很難讓大家都能很好地適應(yīng)這種教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。因此，在教學(xué)中我們采用布置專題、組織研討、定期交流

9、的方法，加強(qiáng)學(xué)習(xí)，深化研討，進(jìn)步老師對(duì)計(jì)算思維才能培養(yǎng)的認(rèn)識(shí)。對(duì)課程中的可以表達(dá)計(jì)算思維的知識(shí)點(diǎn)分專題布置，然后組織任課老師討論，更好地把握知識(shí)點(diǎn)的講授。教學(xué)中定期組織老師或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展交流，汲取多方經(jīng)歷和做法。通過(guò)這些活動(dòng)使授課老師理清了思路，明確了任務(wù)，并達(dá)成了共識(shí)，逐漸改變了講授的方法，在教學(xué)中注意引導(dǎo)計(jì)算思維才能培養(yǎng)。(2)結(jié)合專業(yè)背景開(kāi)展計(jì)算思維才能的培養(yǎng)。吸收由不同專業(yè)背景、從事計(jì)算機(jī)研究與應(yīng)用的老師組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，結(jié)合不同院系的專業(yè)背景進(jìn)展計(jì)算機(jī)教學(xué)，教學(xué)中結(jié)合實(shí)例，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)在不同學(xué)科的應(yīng)用和解決問(wèn)題所涉及的方法和思想。到達(dá)既闡釋計(jì)算學(xué)科的普適思維，又給出面向特定學(xué)科專業(yè)的案

10、例的教學(xué)效果，更有利于學(xué)生對(duì)本專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和理解。(3)采取漸變形式，小班試點(diǎn)，逐步進(jìn)步計(jì)算思維在教學(xué)中的影響力。在教學(xué)過(guò)程中，要求個(gè)別院系班級(jí)首先嘗試進(jìn)展教學(xué)理論，然后將體會(huì)和經(jīng)歷進(jìn)展推廣。2.教學(xué)內(nèi)容制訂具有啟發(fā)性和探究性大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程的很多內(nèi)容都對(duì)計(jì)算思維提供了很好的詮釋和生動(dòng)的案例。在教學(xué)內(nèi)容的組織上，按照教學(xué)大綱，首先歸納出知識(shí)單元，然后梳理出知識(shí)單元中所涉及的計(jì)算思維，要求老師改變傳統(tǒng)單程知識(shí)講述的教學(xué)方法。在傳授知識(shí)的過(guò)程中，引出考慮點(diǎn)，將知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥R(shí)的思維傳授，講授可見(jiàn)的、可以實(shí)現(xiàn)的思維，突顯計(jì)算思維才能的引導(dǎo)。學(xué)習(xí)目的是教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和施行的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)

11、，對(duì)課堂教學(xué)的順利運(yùn)行具有主導(dǎo)與控制作用，教學(xué)大綱那么是教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要根據(jù)。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)展抽象、分析，掌握所涉及的計(jì)算原理，通過(guò)抽象與自動(dòng)化，使學(xué)生形成問(wèn)題求解的思路。特別是要設(shè)計(jì)好師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，給學(xué)生提出問(wèn)題的時(shí)機(jī)。然后還要擅長(zhǎng)引導(dǎo)學(xué)生積極有效地考慮、討論，給予學(xué)生充足的時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生積極答復(fù)，探究問(wèn)題的求解方法。老師必須事先精心設(shè)計(jì)每堂課教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)要放在培養(yǎng)學(xué)生的思維才能上。如講授計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成時(shí)，介紹圖靈機(jī)模型思想；講授操作系統(tǒng)時(shí)，介紹進(jìn)程控制、存儲(chǔ)管理等引出的思維；講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，介紹協(xié)議、約定引出的思維；講授數(shù)據(jù)模型時(shí)，介紹關(guān)系引出的思維；

12、講授信息平安時(shí)，介紹驗(yàn)證碼的產(chǎn)生和它引出的思維。同時(shí)，老師在授課過(guò)程中，還向?qū)W生介紹思維導(dǎo)圖的工具，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中注意知識(shí)歸納和總結(jié)。3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)具有興趣性和綜合性傳統(tǒng)教學(xué)策略在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，更多的是增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)才能，缺少興趣性和綜合性，無(wú)視了計(jì)算思維才能的培養(yǎng)。由于大學(xué)生對(duì)新穎事物好奇，有著豐富的想象力，因此，好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，要盡量興趣化，貼近生活，給學(xué)生留出創(chuàng)新思維的空間，強(qiáng)調(diào)問(wèn)題抽象、求解思路和形式化描繪。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，除要求學(xué)生完成一般根本的題目，還適當(dāng)給出一些綜合性的題目，要求學(xué)有余力的學(xué)生完成，并給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。同時(shí)，網(wǎng)上學(xué)習(xí)中心平臺(tái)還給出相關(guān)計(jì)算思維

13、的文章和學(xué)習(xí)資料，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)之余閱讀，并提交學(xué)習(xí)的體會(huì)。4.教學(xué)資源建立具有開(kāi)放性和共享性隨著信息技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開(kāi)展和成熟，大學(xué)生除了在圖書(shū)館、閱覽室等處學(xué)習(xí)之外，還迫切需要更為開(kāi)放的資源環(huán)境。因此，如何將分散、無(wú)序、富于多樣性的各種教學(xué)資源整合起來(lái)，建立便于檢索、內(nèi)容豐富、門(mén)類齊全的教學(xué)資源庫(kù)，為老師的教與學(xué)生的學(xué)提供豐富可靠的信息資源支持，成為推動(dòng)信息技術(shù)走進(jìn)課堂、效勞教學(xué)的關(guān)鍵。教學(xué)資源建立所要解決的一個(gè)本質(zhì)問(wèn)題，就是如何為學(xué)習(xí)者提供全面的支持效勞，建立起科學(xué)的學(xué)習(xí)支持效勞體系。開(kāi)放式教育是一個(gè)全新的教育領(lǐng)域，學(xué)習(xí)支持效勞系統(tǒng)的建立為學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)帶來(lái)可能，運(yùn)用計(jì)算思維的

14、關(guān)注點(diǎn)別離方法，化繁為簡(jiǎn)，合理挑選資源信息，充分發(fā)揮老師的指導(dǎo)和調(diào)控作用，建立教與學(xué)之間的信息溝通渠道。在教學(xué)過(guò)程中我們通過(guò)網(wǎng)上學(xué)習(xí)中心、教學(xué)資源共享平臺(tái)、精品課程平臺(tái)等，提供課程的教學(xué)資源，并具有很好的開(kāi)放性和實(shí)用性。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到問(wèn)題，可以很方便地訪問(wèn)這些共享的資源解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，進(jìn)步學(xué)習(xí)的效率。還可以與老師討論其他知識(shí)的拓展和擴(kuò)大，滿足個(gè)性化培養(yǎng)的目的。老師可以利用這些平臺(tái)，為學(xué)生提供豐富的輔助教學(xué)資源。5.課程考核標(biāo)準(zhǔn)具有根底性和實(shí)用性以計(jì)算思維為核心的課程改革正在不斷地討論和深化，施行中還會(huì)遇到一些問(wèn)題需要解決和面對(duì)。對(duì)于該課程的考核標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為應(yīng)該表達(dá)大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程在高等教育中的根底性地位。對(duì)于技能性要求的內(nèi)容，要求學(xué)生必需要到達(dá)考核標(biāo)準(zhǔn)，具備在信息化社會(huì)中純熟使用和操作計(jì)算機(jī)的才能，這些技能型知識(shí)的學(xué)習(xí)通過(guò)大學(xué)計(jì)算機(jī)根底實(shí)驗(yàn)課程來(lái)完成