基于计算思维与翻转课堂的计算机应用基础教学改革

邓波+付卫平

摘 要： 针对计算机应用基础课程教学现状，运用计算思维，通过任课老师制作教学视频等教学资源，使学生成为学习主体，并及时进行教学评价，快速了解学生的学习情况，打造翻转课堂。

关键词： 计算思维 翻转课堂 计算机应用基础 微视频

一、计算机应用基础课程教学现状

1.教学内容多，知识庞杂。现在计算机基础课程内容主要包括：计算机基础知识、操作系统、OFFICE办公软件的应用、网络基础知识等，课程内容庞杂，而课时又普遍较少，教师无法深入讲解，学生学的深度不够。

2.生产实践与教学内容脱节。教学内容滞后，比如操作系统内容是Windows7时，大家已大范围在用Windows8等更高版本，这让学生所学理论与生活实际应用有出入，影响学生的积极性。

3.不同区域学生差异大。由于学生来自全国不同的地方，接收到的计算机知识差异大，传统的课堂教学模式是集中式的，采用固定的时间和地点，学生学习是被动型的，教师传授知识，学生被动地接受知识，所授的信息完全一样，进度相同，从而忽视了学生的个性、基础及学习能力的差异，不利于个性化教学。

二、计算思维、翻转课堂的概念及特征

计算思维就是运用计算机科学的基础概念去解决问题、设计系统和理解人类行为等涵盖计算机科学的一系列思维活动[1]。该概念是由美国卡内基·梅隆大学的周以真教授提出的。他认为计算思维的本质是抽象和自动化。抽象是把一个看起来复杂的问题通过简约、嵌入、转化和仿真等方法转换成多个简单的小问题的求解过程；自动化是充分利用计算机来加快海量数据的处理能力，从而弥补人类速度慢的不足。随着现代科学的发展，计算思维已成为大家都会用到的工具，它是一种科学思维，并能与逻辑思维及实证思维共同组成人类的三大思维，用来认识和改造世界。计算思维具备如下主要特征：

1.明确性。计算思维的目标明确就是为了解决实际问题。它就是将实际生活中的问题以抽象化和程序化的形式表现出来，包括发现问题、分析问题、确定问题、求解问题。在教学过程中，要注意培养学生依据已有的知识体系，利用计算思维的方式描述和解决问题。

2.可行性。计算思维方法是计算思维的核心。计算思维的方法很多，各种算法及各类问题的求解方法都是计算思维方法。一个完整的算法必须符合相应的语法规则及要求，必须保证每一步的操作都是正确可行的。

3.重构性。计算思维强调用启发式思维解答问题，通过计算海量数据，在时间和空间、处理能力和存储容量之间进行权衡，通过算法过程的构造及实施解决给定的问题。

翻转课堂就是在当前信息化教学环境中，教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前应完成对教学视频等资源的观看和学习，教师和学生在课堂上共同完成作业答疑、互动交流和协作探究等一系列活动的新型的教学模式[2]。在翻转课堂教学中，课前、课上和课后，所有学生都能够依据自身的实际情况，设定不同的学习步调，真正实现了分层次学习，解决了非计算机专业学生计算机应用基础水平的差异的问题。学生在学习中遇到困难时，能得到教师有针对性地指导，教师也可以根据不同专业学生布置不同的任务，真正实现个性化学习，因材施教，培优补差。翻转课堂的优点如下：

1.由于学生的学习节奏和时间由学生自行安排，学生可以反复观看重点难点视频或跳过自己已知晓的内容，这样避免了学习节奏和时间被教师左右的现象，有利于培养学生主观能动性，是一种真正意义上的多层次学习活动。同时，对学生的弱势科目学习有所帮助。

2.翻转课堂学习是在宽松环境下进行的，而且有实验视频和情境素材的配合，使预习内容由呆板、单调的枯燥文字变成了有声有色的视频，这样更好地激发了学生的学习兴趣。

3.网络资源可以供学生随时查阅、复习、共享，有利于学生灵活利用学习资源。可以反复再现实验视频，更好地帮助学生掌握好课本的基础知识，真正实现教育资源共享，充分发挥集体智慧。

4.翻转课堂的教学方式极大地丰富了教学内容，增加了教学信息量，学有余力的学生可以获得更多课外延伸的学习资源，这对拓宽学生的视野、培养学生的各方面综合素质起到显著的作用。

三、采用计算思维、翻转课堂教学方法探讨教学改革

计算机应用基础的很多内容都对计算思维提供了生动的案例和很好的诠释。教师在教学内容的组织上应按照教学大纲首先归纳出知识单元，然后梳理出知识单元中所涉及的计算思维，这样就要求教师改变传统的教学方法。在传授知识的同时引出思考，将知识的传授转变成基于知识的思维的传授，讲授可以实现的思维，凸显计算思维能力的引导。

学习目标是教学内容设计和实施的落脚点和出发点，对课堂教学的顺利运行具有导向作用，而教学大纲则是教学内容设计的依据所在。因此，在计算机应用基础教学设计过程当中，教师要首先引导学生对问题进行抽象和分析，掌握所涉及的计算原理，然后通过抽象与自动化，让学生形成问题求解思路，重点是要设计好教师与学生的互动环节，要给学生提问题的机会，然后要善于引导广大学生积极有效地思考和讨论，给学生足够的时间，鼓励学生回答问题，探索问题求解的方法。这就要求教师必须事先精心设计好每堂课的教学内容，重点要放在培养学生的思维能力上。如在讲计算机系统组成时，可介绍图灵机模型设计思想；在讲操作系统时，介绍进程控制等引出的思维，并注意引导学生在学习中进行知识的总结和归纳。

利用翻转课堂实现教学，首先要针对计算机应用基础课堂教学的特点，第一，学校应具有基本而良好的硬件和软件资源环境，可以有效保证翻转课堂的开展。第二，授课对象均为不同专业的大一学生，学习积极性高，具备有一定的知识获取能力和自主学习的能力；第三，班级人数一般有50人左右，因而可以将学生进行分组教学，如每5人作为一组，授课教师要尽可能地兼顾各个小组协作、交流的学习过程，对学生要有个性化的指导。具体的教学环节设计包含以下三个方面的内容：

1.课前：一方面，授课教师需要多方面准备好课程教学资源，从参考书籍、往年课件、电子教案、微视频及相关的学习网站等尽可能多地搜集素材，采用较为专业的视频录制与后期制作软件，制作出翻转课堂的微视频，制作完后，要将该视频及其他相关文档上传到网络课堂中，方便广大学生随时下载。同时，教师要将课前的学习任务、目标布置给学生，安排学生们在灵活的时间内进行自学，及时统计好学生在学习过程中反映出的问题，了解学生们的学习进度和其他教学反馈情况。另一方面，学生在了解教师布置的学习任务后，可以根据自身的实际情况选择学习资源，自由地掌握学习时间观看教学视频，精力富余的学生还可以浏览相关的网络公开课及其他扩展的资源。学生要不断总结自己学到的知识并发现自己在学习中出现的问题，将问题及时反馈给每个组的组长，组长然后将问题汇总后统一反馈给教师，教师再将问题进行分类，提供解题方案。

2.课中：课堂上教师作为课程的指导者，要引导学生进行分组讨论、巩固性练习和复习，通过合作探究、巩固练习、个性化指导、总结点评等教学过程，在实施过程中注重交流，在协作探究的过程中促进知识的消化吸收。

3.课后：教师要及时进行客观评价，并作为平时成绩进行登记，作为对学生所学成绩的反馈，对学生有很好的鞭策作用。

总之，采用计算思维与翻转课堂相结合的模式，通过实践教学，教学优势比较明显，凸显了学生的学习主观能动性培养，课程教学的关键在于教师的具体授课方式、方法及学生主动学习的态度，但在师生之间的直接交互性上还是受到了一定的限制，教师不可能在课堂上及时地解决课程教学中学生存在的所有问题，因而翻转课堂更强调要提高学生自主学习的能力。

参考文献：

[1]王文礼.MOOC的发展及其对高等教育的影响[J].教学研究，2013（2）：53-57.

[2]康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”：SPOC解析[J].清华大学教育研究，2014（1）：85-93.