基于計算思維的大學計算機基礎課教學改論文
計算思維是指運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。近年來，全國眾多高校都開展了關于計算思維培養的研究和討論，這為大學計算機基礎課程的建設提供了新的建設思路。計算思維教育的目的是培養一種思維習慣，一種像計算機科學家思考問題那樣的習慣[1]。
計算思維培養的理想狀態是利用計算思維可以更好地找到解決問題的新方法、創造更多的新知識、不斷提高創造力和創新力。計算思維是人類與生俱來的思維模式，但在傳統教學模式中，計算思維和方法要靠學生被動的領悟。而計算思維教育就是要把這些隱含的方法顯式地表達出來，讓學生主動地去總結和學習這種計算思維模式，從而更好的更快的改善大學培養質量。在計算機和信息技術高度發達的今天，任何一個領域和行業都離不開對信息和數據的計算、處理，這意味著如果具備較好的計算思維能力，就能更好地運用計算機和信息技術解決學習和工作中的實際問題。
大學的計算機基礎課程的主要任務就是要培養學生利用計算機作為工具解決專業問題的能力，而如何進一步的地培養學生利用計算思維分析及解決問題，則應該成為計算機基礎教育的最終目標[2]。但采取怎樣的方法及途徑，更有利于計算思維能力的培養，則是需要不斷的積極探索和實踐的。
1基于計算思維的計算機教學
當今是一個信息無處不在的時代，而計算機是進行信息分析和處理的必要工具，不夸張地說任何行業和崗位如今都離不開計算機的使用。而大學階段設置計算機公共課的重要意義就在于，能夠通過系統的訓練和學習培養非計算機專業學生都能夠具備一定的計算機應用技能。要做到這一點，就必須傳授給學生關于計算機科學的基本知識和原理，并在此基礎上有意識培養學生的計算思維。最后，使得學生利用計算思維進行思考并熟練利用計算機解決專業問題。
計算的概念雖然已經產生了多年，但與數學等傳統學科相比仍然是一個較新的領域。計算思維與數學思維、實證思維一樣，都是大學生應該掌握的一種科學思維方法。事實表明，任何思維方法的形成，都需要大量的實踐、分析、總結、提煉，最后形成自然而然的思維方法。單純通過理論框架學習的思維方法是無法真正運用到實踐中的。計算思維作為一種科學思維方法，源自于大量的科學實踐。所以如果要培養學生的計算思維，就應該不斷地進行科學實踐，讓學生真正了解計算機進行計算的內在機制。學生在通過使用計算機進行大量計算實踐工作后，才能夠深刻的體會計算思維，并逐步形成一種思維習慣并自覺運用到專業領域中[3]。從上述過程可知：培養學生的計算思維，就是為了讓學生能夠更好的掌握并利用計算機作為工具以便解決學習和工作中的問題。因此，在計算機課程中使學生了解計算機系統的工作原理，是理解計算思維的根本基礎。
2計算機基礎課的改革現狀
我校計算機基礎課的授課對象是非計算機專業的全體學生，其中既包括文科專業也包括理工科專業，因此課程設置比較復雜，同樣的課程在針對不同專業時需要制定不同的大綱和培養方案。而且隨著政策和形勢的變化，計算機基礎課程的課時量在逐步縮減，而教學內容和培養目標并沒有變化甚至還有了更高的要求，這給我們的教學工作帶來了極大的困難和挑戰。近一年來，我們做了大量嘗試性的工作：通過設置大量的計算機應用技能的實驗與培訓環節，著力培養學生的計算機實際運用能力，并在教學實踐過程中結合計算機的相關基礎理論和思維模式，有意識的培養學生計算思維能力。在教學模式、教學手段、在線教學資源建設等方面開展了一系列的改革和嘗試，不斷探討培養學生計算思維能力的先進教學方法及有效途徑。
由于計算機基礎課的受眾廣泛性，其教學要兼顧文理科學生的思維特點，在進行講解時應該契合他們的實際學習的需要。盡量回避純技術和理論的細節，多講解一些符合轉他們的專業習慣的實際例子。在教學內容的設置上，充分體現計算機應用的廣泛性和普遍性。對于非計算機專業學生的工作學習中最常用到的比如：計算機基礎操作技能、簡單編程技能、網站設計技術、動畫制作技術等都有所體現。通過大量實例的介紹，逐步引導學生理解“計算”的含義，了解計算機的工作原理和計算方法。為了更好地突出實踐操作在計算機課程學習中的重要性，從根本上提高學生的實踐應用能力，我們引入了在線考試系統，學生的考試完全在計算機上進行操作完成，真正考察學生的實際應用能力的掌握情況。而且為了避免客觀原因造成的得分偏差，不斷加大實踐環節在總評成績中的比重。期末總成績中，平時上機成績占到40%，而期末成績只占總成績的60%。結合我校具體情況，對于每個章節都設置了階段性的單元實驗，并以老師講解和輔導為主，并根據各個專業學生的掌握情況充分利用上機考試系統進行綜合測試，這樣既保證了有效的講解環節，又通過以考代練的方式驅動學生自覺掌握計算機的實戰技能，通過講練結合的方式不斷培養學生分析問題和解決問題的能力。
3進一步的改革思路和措施
實踐證明，通過以上的教學模式，我校學生的計算機技能有了一定程度的提升。接下來我們的教學改革工作將圍繞如何培養計算思維能力這一根本目標，探究更為有效的改革方案。
3.1建設計算機基礎課程群
如前文所述，我校計算機基礎課程的設置情況非常復雜，涉及全校各多專業、多個年級。在前期的工作中，已經對全校所有需要開設計算機基礎課程的院系、專業進行了調研，從全局掌握了各個院系對計算機課程的需求和預期，并初步計劃構建新的計算機基礎系列課程群。在詳細研討后，初步確定了課程群的基本框架。從難度來看，該框架大致可分為三個層次，分別是：1）計算機基礎；2）計算機技術；3）計算機應用。這三個層次是逐步遞進的，并可以分別橫向對應于文科專業、文理混合專業和純理工專業。該框架不是只對應三門課，而是每個層次均為由多門課程構成的課程群。這樣對于每個專業，都能結合自身的特點和情況有針對性地選擇某個層次或多個層次的某些課程。這樣便為逐步培養學生的計算思維能力奠定良好的基礎。
3.2進一步改革教學模式
在以往教學中，教師通常是就某個計算機技能灌輸式的傳授給學生操作方法。但是缺乏對具體問題的思考和結合。要切實培養學生的計算思維能力，就應該做到以問題求解為驅動，以計算思維方法引導學生進行問題分析和求解。由于受到大綱和課時的限制，要保證課程的基礎性且要求在有限課時內進行有效教學，又要通過學生自主選題、分析、設計、求解等關鍵環節有效提高學生的問題分析求解能力以及創新能力，是目前面臨的主要問題。本文對前期工作進行了詳細總結，并制定了相應的解決方案。該方案是：制定“共性結合個性”的實踐教學模式，在大課規定學時內體現共性需求，并通過課外練習對課堂內容進行有效補充；在課堂實踐中融入自主選題的項目設計、并通過學生自主組建項目小組、鼓勵學生參與形式豐富的計算機技能大賽等方式，實現自主化的個性學習模式，有效補充課堂共性培養的不足。在項目設計中，可以通過先實戰、再發現問題、最后思考問題、解決問題的方式逐步引導和培養學生的計算思維能力，通過學生自主選題，啟發式的培養學生發現問題、解決問題，逐步設計方案。從而真正的培養學生如何運用計算思維發現問題、分析問題和解決問題的能力。同時，通過團隊項目的鍛煉，也培養了學生的團隊協作意識，提高了學生的綜合素質。
3.3不斷提高創新能力
發現問題和解決問題是創新的開始。所謂創新，就是發現了新的需要解決的問題，在研究了現有的理論和方法以后，認為不能解決或者解決得不夠好，于是研究新的理論和方法[3]。創新的`基礎在于發現新問題，創新的關鍵在于解決新問題。在計算機基礎課程中，培養創新能力就是要不斷引導學生發現和運用自己的創新精神，形成勤思考、善變通、不墨守成規、敢于挑戰權威的學習習慣和思維方式，并且要培養學生敢于并善于動手實踐以驗證自己的新想法、新觀點的優秀素質。而計算思維在發現問題和解決問題的過程中，有著不同的角度。計算思維能力的培養則大大有助于發現問題、解決問題的創新過程。計算思維能力是大學生創新能力的重要組成部分，是創新的科學方法基礎。所以通過計算思維的培養，能幫助學生不斷提高自己的創新能力，為將來的專業學習和專業發展打下堅實的基礎。當然，計算機基礎課程既要保證課程的基礎性，又要培養學生的創新能力，需要不斷地改進以找到最好的培養途徑和教學方法。
3.4完善各種形式的學習資源
近年來，我校已經編寫了包括《計算機基礎》、《C語言程序設計》、《Access數據庫應用》等紙質教材，并制作了大量課程配套的PPT素材和資源。但從目前來看，為數眾多的教材和教學資源在教學各個環節起到的作用沒有達到預期的效果。原因主要在于：1）教學資源的重復性建設，且缺乏針對性和特色；2）教材和教學資源缺乏可擴展性，因此并不能對所有專業的學生都能起到較好的效果。
針對這些問題，本文的改革思路是在編寫主要教材的同時，還要做好配套的線上、線下在線資源[4]、和在線案例學習系
統等。在編寫教材和設計教學資源時，將知識點盡量細化成高內聚、低耦合的單元模塊，這樣就便于教學素材、教學資源的靈活組合，從而在大綱要求的框架內能快速的形成有針對性的內容架構。下一步還計劃開發計算機基礎課程群在線教學平臺，該平臺將集電子教材、操作視頻、知識單元模塊等教學資源庫。一方面，在線平臺能有效的整合教師的教學資源，并不斷形成可以共享的在線資源庫，從而給教師的備課、案例選擇提供豐富且靈活地選擇；另一方面，通過在線平臺，教師可以方便的指導學生進行在線學習，而且學生也可以通過在線資源，隨時隨地進行自主學習，從而達到因材施教的個性化學習模式。
4總結
自從計算思維的概念提出后，計算思維已經引起了計算機學科以及其他廣泛學科的學者和教育者的共同關注。計算思維能力已經成為各領域的專業人員必備的基本素質。計算思維教育的最終目標是培養學生的思維習慣，使得學生具備利用計算思維進行問題求解的能力和不斷創新的能力。計算機基礎課是計算思維培養最好的著力點和抓手，如何尋求更好地培養途徑和方法始終是一個值得研究的課題。接下來的工作中，應該在現有基礎上進一步加強以計算思維為導向的計算機課程的教學和改革研究，鞏固既有成果，并不斷地探索更好的思路和方法。
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