夏愛月 中國人民武裝警察部隊學(xué)院部隊管理系

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計算機基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維能力的培養(yǎng)

夏愛月 中國人民武裝警察部隊學(xué)院部隊管理系

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

計算思維；計算機基礎(chǔ)；PowerPoint；演示文稿

引言

一些人認(rèn)為，計算機已經(jīng)成為一種自動化工具，學(xué)生自己對計算機操作已經(jīng)很熟練，沒有必要再開設(shè)計算機基礎(chǔ)課程。然而大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)不只是教學(xué)生如何使用計算機，而是培養(yǎng)學(xué)生如何利用計算機處理問題的方式來分析和解決其他領(lǐng)域的問題。

2010年7月，西安交通大學(xué)舉辦的“九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)課程研討會”上九校聯(lián)盟（C9）提出把“計算思維能力的培養(yǎng)”作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)［1］，這為非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)教學(xué)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的途徑和計算機基礎(chǔ)教學(xué)提供了的方向。但計算機基礎(chǔ)課程中如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，是廣大計算機教育者關(guān)注的問題。本文以計算機基礎(chǔ)課程中office辦公自動化中的PowerPoint授課為例，闡述了在計算機基礎(chǔ)課程中如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

1.計算思維的定義

盡管中國古代的算籌、算盤以及近代西方國家的加法器已經(jīng)被認(rèn)為是計算思維的雛形，對于計算思維一直以來沒有一個明確的定義。直到2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真教授首次在權(quán)威雜志Communications of the ACM上提出了“計算思維”（Computational Thinking）：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解的思維活動［2］，包括了涵蓋計算機科學(xué)學(xué)科的一系列思維活動。從周以真教授的理論我們可以這樣理解：計算思維是建立在計算過程的理論基礎(chǔ)之上而又超越了計算機本身。計算過程不一定都要在計算機上完成，也可以在人腦中完成。所以，計算思維最本質(zhì)的內(nèi)容是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）［3］。從現(xiàn)實角度來講，計算思維就是將問題引入、歸納、求解、引申的過程，也就是將未知問題歸納成若干已知問題來求解的過程［4］。當(dāng)今時代，大學(xué)生的計算思維的能力就像他們的聽、說、讀和寫的能力一樣重要。

2.傳統(tǒng)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中存在的不足

2.1學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確

一些學(xué)生自己會使用電腦、會玩游戲，就認(rèn)為《計算機基礎(chǔ)》課程不需要教師教，學(xué)校不開設(shè)計算機基礎(chǔ)課程，自己也能夠掌握計算機相關(guān)的知識。一些學(xué)生為了證明自己的計算機水平報考等級考試，部分學(xué)生也能順利通過。然而計算機等級考試的內(nèi)容片面、有限，很多學(xué)生往往是買一張光盤或一本書多做模擬題就能通過，這種考試無法考核出學(xué)生的計算機真實水平和能力，對培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力沒有幫助。

2.2教學(xué)形式單一

現(xiàn)在的計算機基礎(chǔ)教學(xué)通常是教師在講臺上講，學(xué)生被動地聽的教學(xué)模式，在整個教學(xué)過程中學(xué)生的參與度不高。這種教學(xué)模式就是先進(jìn)行理論講授，然后上機實驗，通常是教師在理論課堂上講授內(nèi)容，然后再讓學(xué)生模仿著相似的題目在計算機上完成，這樣的教學(xué)模式對于學(xué)生的動手能力和解決問題的能力培養(yǎng)收效都不是很理想。

2.3忽視計算思維的培養(yǎng)

現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容偏重于知識點講解，不重視計算思維的培養(yǎng)。一些教師喜歡講授操作類的知識，而并不重視理論知識系統(tǒng)地講授，認(rèn)為學(xué)生會操作就可以了，沒有意識到學(xué)生的計算思維能力的培養(yǎng)是一個長期的、循序漸進(jìn)的過程，不只局限在會操作和使用計算機。

3.在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力

3.1分級教學(xué)

學(xué)生入學(xué)后，組織一次以計算機一級考試難度為主要內(nèi)容的計算機水平測試。測試后，結(jié)合學(xué)生的成績利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及個人意愿等原則給學(xué)生進(jìn)行分級。通常計算機等級分為超級班和普通班兩個等級，超級班的學(xué)生適當(dāng)減少課堂講授的課時，增加上機實踐的課時，同時給超級班的學(xué)生提供更多的上網(wǎng)時間和場地，組織幾次大型的學(xué)術(shù)講座激起他們的學(xué)習(xí)熱情；而普通班的學(xué)生計算機水平相當(dāng)，課堂講授的內(nèi)容和進(jìn)度基本上能滿足該級學(xué)生的需求，但也要注意教學(xué)方法，不能滿堂灌輸，要注意以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則展開教學(xué)。在整個教學(xué)過程中讓學(xué)生多動腦、多思考，逐步培養(yǎng)和提高學(xué)生的計算思維能力。

3.2采用類比思維進(jìn)行教學(xué)

針對不同科目、不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，可以采用類比思維來進(jìn)行教學(xué)。每門課程及每章講授主要內(nèi)容后給學(xué)生布置一個貼近實際審過的綜合性任務(wù)。Office辦公自動化軟件中的Word、 Excel、 PowerPoint功能區(qū)以及操作方法有很多相同或相似的，在日常教學(xué)中要注意培養(yǎng)學(xué)生用類比的方法來解決問題，掌握舉一反三的計算思維能力；可以嘗試著把EXCEL工作表的內(nèi)容與程序設(shè)計和數(shù)據(jù)庫內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)和結(jié)合，從而提高學(xué)生的應(yīng)用能力和計算思維能力。

3.3采用多種教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)方式

可以設(shè)計難度不同的教學(xué)案例、綜合性的任務(wù)、研討式等教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生解決問題。這樣開展教學(xué)，課堂氣氛活躍，課堂參與度高，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極高。大學(xué)計算機基礎(chǔ)課中Office辦公自動化軟件中的Word、Excel、 PowerPoint等這樣實踐性很強的內(nèi)容，學(xué)生的能力通常是讓學(xué)生親自動手“做”的過程中來培養(yǎng)的，可以在案例和任務(wù)的逐步完成過程中培養(yǎng)學(xué)生的能力。通過由簡單到復(fù)雜的案例來引導(dǎo)學(xué)生逐步具備和提高學(xué)生舉一反三的能力。稍復(fù)雜的案例，在設(shè)計時主要側(cè)重的是對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，主要是提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力，這樣開展教學(xué)，有利于學(xué)生的創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練。

3.4以PowerPoint演示文稿制作為例，闡述如何在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

3.4.1作品展示

在給大家講授PowerPoint 演示文稿制作內(nèi)容之前，先展示幾個PowerPoint 演示文稿獲獎作品。學(xué)生欣賞獲獎作品后，一般會產(chǎn)生強烈的求知欲望和好奇感，這樣就達(dá)到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的，有利于開展教學(xué)。通過欣賞獲獎作品使學(xué)生逐步提高透過現(xiàn)象看本質(zhì)能力，讓學(xué)生知道計算機科學(xué)看起來高深華麗，在復(fù)雜的表象背后是很容易學(xué)習(xí)和掌握的精髓，只要掌握了計算思維的精髓，很多看似復(fù)雜的問題，用計算思維解決起來就會容易很多。

3.4.2以剖析作品為線展開教學(xué)

選取一個難度適中的欣賞過的作品作為剖析對象，該作品要能夠涵蓋大多數(shù)知識點，包括如文字、圖片、音頻、視頻、動畫等各種對象，動畫效果包括進(jìn)入、強調(diào)、退出、動作路徑等各種動畫設(shè)置。引起他們的興趣和好奇感后，可以以展示作品為線結(jié)合幾個問題展開教學(xué)。可以按以下幾個問題展開教學(xué)：①如何創(chuàng)建演示文稿？②演示文稿中都可以添加（插入）哪些對象？③怎樣給添加到演示文稿中的對象添加動畫效果？④如何進(jìn)行幻燈片之間的跳轉(zhuǎn)（鏈接）⑤如何放映幻燈片等。展示作品時學(xué)生對各種效果已經(jīng)有了直觀的感性認(rèn)識，再展開教學(xué)就會容易很多。為了檢驗教學(xué)效果，可以按學(xué)和練結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，講解10分鐘左右可以讓學(xué)生自己到教師機進(jìn)行制作體驗。這樣邊學(xué)邊練更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，也培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維的能力。

3.4.3實踐演練

為了激發(fā)學(xué)生的興趣，可以把學(xué)生根據(jù)制作的演示文稿的主題進(jìn)行分組，主題的難度可以分為低、中、高等三個層次，分組原則可以自由組合，組員各盡所能。根據(jù)學(xué)生選取的主題，適當(dāng)?shù)靥峁┮恍┦痉缎园咐⒔o予相應(yīng)的指導(dǎo)。學(xué)生根據(jù)自身情況由易到難做進(jìn)階性練習(xí)，逐步培養(yǎng)和提高利用計算思維解決實際問題的能力。

3.4.4反饋與評價

作品要及時進(jìn)行檢驗和評價，學(xué)生有困難的時候要及時給予幫助和指導(dǎo)，如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生使用的方法或思路不對，要及時加以糾正和引導(dǎo)。課堂講授時間有限，可以利用微課、慕課、微信和QQ等多種方式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和幫助。要鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生勤思考、多動腦，逐步培養(yǎng)他們的計算思維能力。

3.4.5內(nèi)容拓展

以每年舉辦多媒體課件大賽為契機鼓勵學(xué)員努力做出優(yōu)秀作品。課堂內(nèi)容講授完成后，可以在網(wǎng)上給學(xué)生多搜集一些教學(xué)視頻和教學(xué)資料，也可以給學(xué)生提供上網(wǎng)場所和時間讓學(xué)生自己去搜集。學(xué)生可以利用課余時間進(jìn)行進(jìn)一步提高他們的動手能力和創(chuàng)新能力，從而提高他們的計算思維能力。

4.總結(jié)

隨著計算機科學(xué)的迅猛發(fā)展，未來是電子科技無限發(fā)展的時代，只有具備了計算機思維的能力，掌握了運用計算機思維的方法，才能具備更高的分析問題與解決問題的能力。計算思維能力的培養(yǎng)在計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中具有舉足輕重的地位，如何在教學(xué)中加強對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)，是計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中的核心任務(wù)，也是從事計算機教學(xué)任務(wù)的教師的重要任務(wù)。教師一定要在實際計算機基礎(chǔ)教學(xué)中要多實踐、多總結(jié)，努力找出更好的教學(xué)方法和教學(xué)途徑來促進(jìn)學(xué)生計算思維能力的提高。

【參考文獻(xiàn)】

［1］九 校 聯(lián) 盟（C 9）計算機基礎(chǔ)課程研討會九校聯(lián)盟（C 9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2010（9）:4，9.

［2］Wing J M.Computational thinking ［J］.Communications of the ACM，2006，49（3）: 33-35.

［3］周以真.計算思維［J］.中國計算機學(xué)會通訊，2007，3（11）: 83-85.

［4］劉遠(yuǎn)軍，黃同成，謝兵，牛莉.程序設(shè)計課程教學(xué)中計算思維能力的培養(yǎng).計算機教育［J］，2014，3（2）

信息工程

在對計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，引出計算思維定義，進(jìn)一步提出在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中采用案例法、任務(wù)驅(qū)動以及微課和慕課等先進(jìn)的教學(xué)理念開展以培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的教學(xué)。