基于计算思维的大学计算机基础课程改革与实践研究

黄颖 谢茜

摘要：以计算思维为牵引、面向不同专业要求分类指导的理念，定位计算机基础教学应达到的知识、技能、能力要求，明确相应的知识与实践体系，解决目前计算机基础课程教学的主要瓶颈问题。在教学过程中，把“计算思维”和Python程序设计语言增加到课程知识体系中；在教学设计方面，运用案例式的任务驱动和启发式的教学模式相结合的探究式设计方案，通过强调计算与逻辑、计算机文化与计算思维导论等模块强化“计算思维”能力培养。教学实践证明，通过本课程的学习学生具备了一定的计算思维和信息系统应用能力，进一步推进了以计算思维为导向的教学模式。

关键词：计算思维；课程教学改革；自主学习

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）33-0255-02

计算思维概念的出现与发展为“大学计算机基础”课程的改革提供了全新的思路和方向。以计算思维为核心的课程改革力求在教学内容和课堂设计等多个教学环节中渗透“计算思维”的思想和概念，深入剖析计算机科学的内涵。旨在培养利用计算机分析问题和解决问题的意识和能力。

一、基于计算思维的课程教学安排

“大学计算机基础”课程重点突出计算思维中的逻辑思辨能力培养，统筹培养计算机技术的核心理念与计算技能，培养学生理解和掌握计算理论、计算思维和信息系统应用能力，以计算思维、系统观等理论思维为牵引，以计算方法和跨学科知识为载体，坚持思维培养与应用能力训练的统一，突出培养学生科学思维能力、信息获取能力。相应的知识模块包括信息编码与处理、计算系统组成与结构和网络、数据库、计算机前沿技术等基础模块。课程实践教学目标及过程设置如表1所示。

课程总学时数为48+24学时，其中教学学时为48学时，自主学训（课外实验学时）24学时，内容包括计算与社会、Python简介、计算思维、信息、编码及数据表示、计算机系统、计算机网络及应用、数据库技术应用基础。与改革前相比，差别体现在以下几个方面。

1.以信息处理的过程为主线，以信息处理方法为重点，用通俗的语言和案例介绍计算机科学的核心内容。整个课程的内容以信息为主题，系统地讲授了信息编码、存储、传输、表示、组织、处理。

2.将“计算思维”增加到课程知识体系中。第一章计算与社会部分介绍计算思维的基本概念，第三章专门讲授了计算思维与计算机问题求解。

3.增加了第二章Python简介。通过对Python语言的学习，使学生在整个的课程学习中，掌握现实问题进行数学建模、算法设计以及Python编程的过程和基本方法，进行常见算法的实际操作。

4.增加了自主学训的学时，建立成熟的网络教学平台和丰富的网络教学资源，开展网络环境下的教学和学生自主学习，有利于交流和共享。通过自主学训，掌握Office等常见计算机应用软件的使用方法和技能，能够达到国家计算机等级考试一级基本水平。

二、基于计算思维的教学设计

“大学计算机基础”课程的教学目标是培养学生利用计算机分析问题和解决问题的能力，理解和掌握计算理论、计算思维和信息系统的应用能力。因此，在教学设计中，采用案例式的任务驱动和启发式的教学模式相结合的探究式设计方案，注重问题驱动，引导学生走向思维方法的层面。以计算思维、系统观为核心的教学设计过程如图1所示。

三、基于计算思维的教学手段

采用案例式、启发式、自主学习等教学方法。运用计算思维和计算工具完成解决实际问题的能力，提升学生的信息素养。这些方法是典型的基于计算思维的教学方法，有助于培养学生的思考能力、自主学习能力和创新协作能力。有助于奠定学生在教学活动中的主体地位，创建和谐、活跃的教学氛围，提高教学效率，培养学生的计算思维能力。

案例式的任务驱动，以教师引导，组织学生对教学案例进行思考、分析和设计，促进学生对相关知识的理解。在课堂讲授中，特别是讲解新知識点的时候，大部分采用实际案例进行演示，逐步引出相关概念。如，通过“教学管理系统设计与实现”案例，贯穿“数据库应用技术”的学习之中，使得学生更容易理解数据库的相关知识。通过Python语言的学习，贯穿整门课程相关知识的动手操作。

启发式教学，引导学生对用计算机解决实际问题的兴趣和热情。例如，通过提出问题“信息在计算机中如何编码？”来引导学生对信息编码相关知识的学习。通过Python语言的学习，引导学生对大数据相关知识的理解和学习。

自主学习更多的是体现了学生主动学习的能力，更好地培养学生主动学习Office应用软件的能力。自主学习开始于任务的布置，由学生根据分组及任务在自主学训时间完成Office软件的相关操作。

四、结论

教学改革是一个系统工程，以计算思维、系统观等理论思维为牵引的课程教学模式，摒弃“狭义工具论”思想，更好地诠释了“大学计算机基础”课程的核心价值。教学实践表明，提高了学生对“大学计算机基础”课程学习的兴趣和热情，学生具备了一定的计算思维和信息系统应用能力。

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