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基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的實(shí)踐研究

2012-04-29 18:34:26王麗娜杜玫芳趙燕麗
電腦知識(shí)與技術(shù) 2012年15期
關(guān)鍵詞:計(jì)算思維教學(xué)改革

王麗娜 杜玫芳 趙燕麗

摘要:隨著各學(xué)科的交叉研究,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育其地位已變得不可動(dòng)搖。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的目標(biāo)之一。他的定義、特點(diǎn)和發(fā)展與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育密不可分,特別是對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)實(shí)踐起到舉足輕重的作用,作者在《Access數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》課程的教學(xué)過程中以“計(jì)算思維”為指導(dǎo)思想,進(jìn)行教學(xué)改革,為其他計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程做了很好的指引作用。

關(guān)鍵詞:計(jì)算思維;計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育;教學(xué)改革;Access

中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2012)15-3632-02

Practice Research about Computer Fundamental Education Based on Computational Thinking

WANG Li-na, DU Mei-fang, ZHAO Yan-li

(Shandong Institute of Business and Technology, Yantai 264005,China)

Abstract: With computer science and other subjects crossover study, their status about Computer basic education has become unshakable. Today, an important concept widely concerned over the field of computer science - calculation thinking. The definition, characteristics and development and basic computer education inseparable, especially for basic computer course teaching practice in an important role. During the teaching about Access database application technology, in the teaching process the author take" Computational thinking "as the guiding ideology, teaching reform, for other basic computer course gave a very good guidance function.

Key words: computer fundamental education; Computational Thinking; teaching model; Access

隨著社會(huì)需求的不斷提高,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育更顯示出其在高等教育過程中的重要性,特別是對(duì)于財(cái)經(jīng)類的高等院校,更是應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問題。本校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程主要有四大塊分別在兩個(gè)學(xué)期來完成,集中針對(duì)入學(xué)新生,第一學(xué)期面對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》和計(jì)算機(jī)專業(yè)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》;第二學(xué)期面向文科的《Access數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》及其它專業(yè)的《Visual Basic程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》。以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新型需求,創(chuàng)新思維和能力應(yīng)是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育過程中重點(diǎn)考慮的問題。這種現(xiàn)狀要求計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才不僅應(yīng)該具有扎實(shí)的編程能力和計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ),同時(shí)應(yīng)該擅長(zhǎng)抽象和分解問題的能力。計(jì)算思維(Computational Thinking)概念的提出,給計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育指出一種良好的教學(xué)模式。

本文以《Access數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》課程為例,從多方面介紹計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用。

1計(jì)算思維

美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真(J.M.Wing)教授于2006年3月在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》給出:計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為理解等的一系列思維活動(dòng)[1]。周教授認(rèn)為:計(jì)算思維是人的思維,而不是計(jì)算機(jī)的思維,也不意味著能為計(jì)算機(jī)編程,更不意味著機(jī)械重復(fù)的刻板技能,而是數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計(jì)算思維是從學(xué)科思維這個(gè)層面直接討論學(xué)科的根本問題與學(xué)科的思維方式,而計(jì)算機(jī)方法論則是從方法論的角度來討論學(xué)科的根本問題和學(xué)科形態(tài)[2]。

計(jì)算思維吸取了問題解決所采用的一般數(shù)學(xué)思維方法,現(xiàn)實(shí)世界中巨大復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)估的一般工程思維方法,以及復(fù)雜性、智能、心理、人類行為的理解等的一般科學(xué)思維方法。計(jì)算思維建立在計(jì)算過程的能力和限制之上,由人由機(jī)器執(zhí)行。計(jì)算方法和模型使我們敢于去處理那些原本無(wú)法由個(gè)人獨(dú)立完成的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)算思維最根本的內(nèi)容,即其本質(zhì)(Essence)是抽象(Abstraction)和自動(dòng)化(Automation)。計(jì)算思維中的抽象完全超越物理的時(shí)空觀,并完全用符號(hào)來表示,其中,數(shù)字抽象只是一類特例。與數(shù)學(xué)和物理科學(xué)相比,計(jì)算思維中的抽象顯得更為豐富,也更為復(fù)雜。數(shù)學(xué)抽象的最大特點(diǎn)是拋開現(xiàn)實(shí)事物的物理、化學(xué)和生物學(xué)等特性,而僅保留其量的關(guān)系和空間的形式,而計(jì)算思維中的抽象卻不僅僅如此[4-6]。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)需要培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力,并提高信息素養(yǎng),使其在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中充分利用計(jì)算機(jī)作為一種不可缺少的工具進(jìn)行思維、表達(dá),從而使其適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。

2計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課的應(yīng)用

計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課中的應(yīng)用,應(yīng)當(dāng)對(duì)于學(xué)生開設(shè)一門稱之為“怎么像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”的課程,讓學(xué)生從一進(jìn)門就喜歡他、熱愛他。就像周以真教授在其受到廣泛關(guān)注的《計(jì)算思維》[1]一文中提出,計(jì)算思維不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家,應(yīng)當(dāng)是每個(gè)人的基本技能。一個(gè)人主修計(jì)算機(jī),進(jìn)而能接著從事政治、文學(xué)、醫(yī)學(xué)等任何類型的科學(xué)和工程。

周教授認(rèn)為:計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解的涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維建立在計(jì)算過程的能力和限制之上,由人由機(jī)器執(zhí)行。計(jì)算方法和模型使我們敢于去處理那些原本無(wú)法由個(gè)人獨(dú)立完成的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

為了傳播計(jì)算思維,周教授撰寫了針對(duì)大學(xué)所有新生的“計(jì)算思維”講義,并以此作為“怎么像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”課程的主要教材,為便于討論,我們將這種課程稱之為一類以計(jì)算思維為基礎(chǔ)的“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育”課程。怎樣將計(jì)算思維巧妙的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課的課堂,以提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)抽象和分解問題的能力,對(duì)于基礎(chǔ)教育的我們來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)實(shí)踐過程中,對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)進(jìn)行了一系列的嘗試。面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課——《Access2003數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》如圖1,其計(jì)算思維思想主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

圖1基于計(jì)算思維的《Access數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》

2.1“案例”教學(xué)法

《Access2003數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》,教學(xué)內(nèi)容主要傳授Access數(shù)據(jù)庫(kù)本身的七大對(duì)象:“表”、“查詢”、“窗體”、“報(bào)表”、“頁(yè)”、“宏”、“模塊”。為了在課堂學(xué)習(xí)中加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練,在整個(gè)課程的授課過程中始終貫穿一個(gè)教學(xué)案例,即“教學(xué)管理. mdb”來進(jìn)行講解及其模仿操作。案例的選擇以學(xué)生容易理解為目的,貼近學(xué)生生活,在課程結(jié)束時(shí)使得學(xué)生掌握一個(gè)整體上的概念。

2.2“互動(dòng)”授課方式

講練互動(dòng)的教學(xué)方式始終貫穿在整個(gè)課程的授課過程中,有“先講后練”、“先練后講”及“邊講邊練”,教師在整個(gè)課堂中既可以作為講授者,有時(shí)還可以作為聆聽者,給學(xué)生更多的機(jī)會(huì),鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出自己的思路,給出針對(duì)相同問題不同的解決方案。平等互動(dòng)的教學(xué)方式可以與學(xué)生面對(duì)面的進(jìn)行討論,能夠鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出自己的想法和思路,從而提高學(xué)生的自信心,增強(qiáng)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)的熱情。

2.3“課程延續(xù)性”設(shè)計(jì)

延續(xù)性的課程設(shè)計(jì),針對(duì)不同專業(yè)采用案例驅(qū)動(dòng)式的分模式教學(xué)。模式一是自己獨(dú)立完成數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)(外語(yǔ)專業(yè));模式二給定思路后獨(dú)立完成(政治專業(yè));模式三由教師講解理念和具體的開發(fā)思路團(tuán)隊(duì)(4~6人)形式(法學(xué)專業(yè))。

計(jì)算思維在課程中的體現(xiàn)不是憑空存在的,而是要自己去思考的。在整個(gè)延續(xù)性項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中,將學(xué)習(xí)被容分解到各個(gè)階段的設(shè)計(jì),從而掌握計(jì)算思維能力在解決實(shí)際問題的具體應(yīng)用?!罢n程延續(xù)性”的一個(gè)更重要的階段——項(xiàng)目演示、答辯及其項(xiàng)目說明書。從三者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,采用第一種模式的同學(xué)開發(fā)的系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單、但是功能單一;而模式二下的同學(xué)相對(duì)模式一來說其系統(tǒng)功能更加豐富,但系統(tǒng)開發(fā)的比較雜亂;模式三,在教師的指引下及團(tuán)隊(duì)的合作,最終的系統(tǒng)功能強(qiáng)大并具有創(chuàng)新性,界面明了,思路清晰邏輯性強(qiáng)。

由此可以看出,計(jì)算思維的引入有效的幫助學(xué)生更好的進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí),得到了較好的教學(xué)效果。學(xué)生可以將其計(jì)算思維應(yīng)用于后續(xù)的課程,并逐步提高不同能力,這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的支柱學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)問題的能力以及獨(dú)立思考和研究探索的品質(zhì)具有顯著的積極作用。

3結(jié)束語(yǔ)

基于計(jì)算思維的《Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用》的課程,在整個(gè)課程的設(shè)置過程中得以反復(fù)的加強(qiáng),最終的目標(biāo)就是將計(jì)算思維能力轉(zhuǎn)化成學(xué)生的思想,使其具備獨(dú)立學(xué)習(xí)與研究的能力。如何培養(yǎng)計(jì)算思維能力并將其應(yīng)用于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程,仍是值得我們一線教師去探索的問題。

參考文獻(xiàn):

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