基于计算思维的计算机基础教学研究与实践

刘金月，吴雅娟，曲明国 （ 东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江 大庆163318）

王莉利，时贵英 （ 东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江 大庆163318）

随着计算机技术和网络的迅猛发展，计算机教育的重要性被提到空前高度，迎来难得的历史发展机遇。计算机技术与众多专业的融合极大丰富了专业课的教学内容，这种融合已成为一种新的科技发展趋势。然而大学计算机基础课程面临着知识型教学与未来计算能力需求之间的问题，使得计算机教育存在严重的危机：一方面来自计算机基础教学和相应专业教育之间的联系；另一方面许多挑战和机遇来自计算机基础教学自身。针对目前大学计算机基础课程教学过程中存在的问题和面临的挑战，改革势在必行

1 大学计算机基础教学现状

由于计算机的迅速发展，计算机基础教育和社会需求之间存在着很大的差距。现有的课程内容和教学方法已不能适应社会的需求，造成了教育和社会需求的脱节。其主要表现在以下3个方面：

1）学生计算机基础水平参差不齐 目前高校新生的计算机基础水平参差不齐，有的学生已具备了一定的计算机应用能力，而有的学生连最基本的文件操作都不会。随着中小学计算机信息教育的开展，很多学生有条件接受计算机基础教育，不过由于目前应试教育体制的影响，中小学对计算机基础教育的重视程度往往不够。除此之外，地域差别和学生家庭环境背景也是造成学生计算机水平差异的重要原因。

2）教学内容与社会需求脱节 高校的计算机教学中，普遍存在教学内容与社会需求严重脱节、学生缺乏实际操作能力等问题。经调查研究，大部分学生对老师讲授的枯燥的理论知识不感兴趣，而且有些理论与他们的专业需求联系不大；相对而言，学生对实用的操作与技能更感兴趣。同时，许多教师在教学时侧重于知识点的全面系统，却忽略了知识的实用性，导致学生所学知识陈旧，与社会需求不符；信息技术的发展日新月异，高校计算机课程所用教材的更新远远落后于计算机技术的发展，学校采用的教材常常几年都没有更新，从而导致学生所学知识难以满足社会需求。

3）评价体系不够合理 提高学生的信息素养是计算机基础教学的最终目的。而许多高校的课程考核往往强调学生对知识掌握程度的考查，反而忽略了对学生利用所学知识去解决实际问题的能力的考查。另外，很多学校把计算机等级考试的通过率作为衡量教师教学质量的标准，造成有些教师以计算机等级考试大纲作为教学重点，教学内容侧重讲解计算机等级考试内容，导致学生只是掌握了通过计算机等级考试的方法，忽略了部分计算机基础知识内容的学习与掌握，从而偏离了计算机等级考试开设的初衷。

2 计算思维和计算机基础教学

2.1 关于计算思维

美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授提出了计算思维的基本概念，她指出：“计算思维是运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等，它涵盖了计算机科学广度的一系列思维活动［1］”。周教授认为，计算思维是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像阅读、写字、做算术一样，成为人们最基础、最普遍、最适用和不可缺少的基础思维方式［2］。

目前，在人们的学习、工作和生活之中，利用信息技术手段帮助人们解决实际问题已变成一种现实。因此，如何将一个问题转化成利用信息技术手段能够解决的问题成为人们研究的热点。计算思维概念的提出，加快了该研究领域的系统化，改变了关于计算机“狭义工具论”的观点，使得计算机基础课程改革有了坚实的理论基础。

2.2 计算机基础课程教学目标

大学计算机基础教学作为培养大学生计算思维能力的重要课程载体。教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会提出了大学计算机基础教学的目的是培养大学生对计算机的认知能力、利用计算机解决问题能力、基于网络的协同能力以及信息社会终身学习能力。教学目的的提出说明了计算思维能力培养的核心要素是这些能力的培养。

3 大学计算机基础课程中以计算思维能力培养为核心的教学研究与实践

近几年来，培养计算思维能力已经成为国际和国内研究的热点，计算思维将成为21世纪大学生必须具备的基本能力。培养计算思维的教学重点不在于如何解决某个问题上，而是解决问题的思想［3］。作为大学计算机基础教学除了讲授计算机专业知识外，更要培养学生的计算思维方式，提高学生的综合素质。笔者就以计算思维能力培养为核心的教学研究与实践主要做了以下3个方面的研究工作。

3.1 优化现有课程体系

按照“面向应用，强化能力，培养计算思维”的要求，课程体系要根据计算机应用、专业特点与社会需求进行构建，这不是某些课程设置的问题，而是优化整个基础课程体系的问题。计算机基础教育的课程体系建设应以“计算机文化基础”、“计算机技术基础”和“计算机应用基础”为基础，来深化课程体系的改革［4］，其体现了循序渐进的教学原则。

目前，根据学校的实际情况和专业特点采用“1＋X＋Y”课程体系。其中“1”是大学计算机基础课程；“X”是适应不同专业设计的基础课程；“Y”是面向专业应用的计算机选修课程。考虑到计算机技术的迅猛发展，将计算机基础系列课程划分成2类：一类是在一定时间内教学内容相对稳定不变的课程；另一类是变化相对较快的一些课程；并且要根据专业特点分别规划这2类课程，从而实现计算机基础教育和专业教育的有机结合。

3.2 改革教学内容，创新教学方法

对于非计算机专业学生来说，计算机基础课程作为一门工具课，其学习目的是能够利用这种工具为所学专业服务，因此教师应把计算机应用作为教学重点。计算机基础教学要使学生感到课堂、作业和实验内容与其专业发展的相关性，掌握用计算思维和计算工具解决专业领域问题的思路和方法。在教学方法上，改变传统的单纯讲述知识的教学方法，灵活采用问题驱动式、启发式、专题研讨式、反思和自我构建等教学方法［5］。根据计算机基础教学的特点，在讲授计算机知识的基础上，重点培养学生能够利用计算机去解决和实际有关的问题，理论讲解结合实例进行，用理论来概括实例，以实例说明理论。从专业应用实际出发，由于不同专业的学生学习的侧重点不同，将计算机应用融入到专业课程之中，提高学生利用计算机技术解决专业问题的能力，改善计算机基础教学与专业需求相脱节的局面，以便满足社会对复合型人才的需求，如理工科学生重点介绍计算方法、算法与程序设计模块；文科学生重点讲解数据库技术模块。

3.3 构建以能力为导向的计算机基础课程考核体系

根据计算机基础课程的特点，以应用能力为指导，培养学生具有较强的计算机基础综合能力作为考核目标，制定相应的课程考核评价体系。针对原有考试方式比较单调的缺点，增加了过程考核方式。实验课上，强调学生动手能力的考核，每次实验课都有明确的实验内容和目标，同时还会布置一些综合性作业要求学生完成，作为期末考核的一部分，从而培养学生利用计算机工具进行创新思维和个性求解的能力。

通过借鉴国外先进的计算机教育理论，对传统的课程考核方式提出改革，采用课程设计方式考查学生对所学课程内容的掌握情况。在该考核方式中，教师应对课程设计所包含知识点和工作量等方面进行硬性要求的同时，允许学生根据自己的专业特点和爱好等实际情况进行课程设计，虽然整个学生作品的完成可能要花费相当长的时间，但可使学生始终保持一种主动学习的动力，锻炼了其用计算机技术对实际问题求解的能力，培养了学生的计算思维和创新思维。

4 结语

目前计算思维能力的培养仍处于探索阶段，还未形成一套完整的方法体系。计算机基础课程作为非计算机专业学生的基础性必修课程，对于学生计算思维能力的培养，承担着重要的启蒙作用。计算机基础教学应该从培养学生的计算思维能力出发，使用恰当的教学方法，使学生在学习知识的同时锻炼其计算思维能力。

［1］ 龚沛曾，杨志强 .大学计算机基础教学中的计算思维培养 ［J］.中国大学教学，2012（5）：51－54.

［2］ 朱鸣华，赵铭伟，赵晶，等 .计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨 ［J］.中国大学教学，2012（3）：33－25.

［3］ 刘风华 .基于计算思维能力培养的计算机基础课程教学改革探索 ［J］.中国电力教育，2014（6）：65－66.

［4］ 滕艳平，郑影 .计算机基础课程体系与教学内容优化整合 ［J］.高师理科学刊，2007，27（3）：109－110.

［5］ 徐燕，潘亚平 .计算思维与计算思维能力培养——谈大学计算机基础教学改革 ［J］.江苏技术师范学院学报，2013，19（2）：92－95.