宋秀芹，趙志敏，曹金風(fēng)（德州學(xué)院 信息管理學(xué)院，山東 德州 253023）

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文科計(jì)算機(jī)教學(xué)的計(jì)算思維能力培養(yǎng)“落地”問題

宋秀芹，趙志敏，曹金風(fēng)
（德州學(xué)院 信息管理學(xué)院，山東 德州 253023）

摘 要：根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀，從高等學(xué)校文科類專業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求、文科生思維特點(diǎn)、計(jì)算思維與文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的關(guān)系等方面，分析文科類學(xué)生學(xué)情，探討如何通過“教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)生主體地位、計(jì)算機(jī)大賽、考核方式、教材建設(shè)”等方式促使計(jì)算思維能力培養(yǎng)在文科計(jì)算機(jī)教學(xué)中落地。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；文科；教學(xué)設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)大賽；考核方式

1　背　景

我國高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了3次重要改革。第一次發(fā)生在1997年[1]，確立了非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的3層次課程體系，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)由全面普及向技能培養(yǎng)發(fā)展；第二次始于2004年，提出了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的“4個(gè)領(lǐng)域和3個(gè)層次”總體框架，形成了“1+X”課程改革方案，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)由技能培養(yǎng)轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)；第三次始于2010年，提出了“以計(jì)算思維為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革”的聯(lián)合聲明，培養(yǎng)目標(biāo)由能力培養(yǎng)上升到計(jì)算思維培養(yǎng)。

2015年7月，在大連舉辦的第四屆“計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革研討會(huì)”上，浙江大學(xué)何欽銘教授對(duì)由教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程指導(dǎo)委員會(huì)編制的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》（征求意見稿）進(jìn)行了解讀，明確了以計(jì)算思維為核心的改革方向，初步提煉了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)知識(shí)模塊的計(jì)算思維核心概念。

2　高等學(xué)校文科類專業(yè)計(jì)算機(jī)教育現(xiàn)狀

2.1高等學(xué)校文科類專業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求

由教育部高等教育司組織制訂、教育部高等學(xué)校文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編寫的高等學(xué)校文科類專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)性文獻(xiàn)《高等學(xué)校文科類專業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求（第6版——2011年版）》把大學(xué)文科涉及的8個(gè)學(xué)科門類分為文史哲法教、經(jīng)管、藝術(shù)三大系列，并提供了大學(xué)文科三大系列計(jì)算機(jī)大公共課程和小公共課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及實(shí)施建議。大公共課程主要涉及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)性和通用性的知識(shí)、技能和應(yīng)用，是信息化社會(huì)中本科生的應(yīng)知應(yīng)會(huì)；小公共課程主要與專業(yè)融合，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決本專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力[2-3]。

2.2文科生思維特點(diǎn)分析

在高中階段，文科生的數(shù)理知識(shí)儲(chǔ)備較少，其學(xué)習(xí)方法以記憶性方法為主，容易從事實(shí)、現(xiàn)象中產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，不擅長抽象思維，邏輯推理能力及關(guān)聯(lián)思維能力較弱。

文科的課程以記憶為主[4]，各個(gè)章節(jié)之間耦合度較低，但計(jì)算機(jī)類課程的各個(gè)章節(jié)之間銜接緊密，如果沒學(xué)好前面的章節(jié)會(huì)導(dǎo)致聽不懂后面的內(nèi)容。例如，在Visual FoxPro程序設(shè)計(jì)中，先講述常量、變量、函數(shù)、運(yùn)算符及表達(dá)式等基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生感覺很枯燥，但這些知識(shí)都是編程的基石。

2.3計(jì)算思維與文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)

筆者于2015年8月20日通過中國知網(wǎng)進(jìn)行了關(guān)于計(jì)算思維的檢索，其檢索結(jié)果如表1所示。由此可知，計(jì)算思維的研究目前主要集中在理工科領(lǐng)域。

表1　“中國知網(wǎng)”文獻(xiàn)檢索結(jié)果　篇

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，文科學(xué)生在畢業(yè)后的實(shí)際工作中需要有計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備。比如，法學(xué)專業(yè)的學(xué)生將來作為律師接手IT相關(guān)案例時(shí)[5]，就必須掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)；社會(huì)學(xué)專業(yè)的學(xué)生研究社會(huì)和人類心理時(shí)，必須懂得社會(huì)計(jì)算。讓學(xué)生掌握計(jì)算思維的方法，通過專業(yè)學(xué)習(xí)鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。

3　計(jì)算思維教育在文科計(jì)算機(jī)教學(xué)中的實(shí)施

培養(yǎng)文科大學(xué)生信息素質(zhì)的計(jì)算機(jī)教學(xué)[6]，其受眾面寬、影響面廣。當(dāng)今社會(huì)需要大量的高素質(zhì)復(fù)合型人才，每個(gè)專業(yè)都需借助計(jì)算思維培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。課題主要從以下幾個(gè)方面探討了培養(yǎng)計(jì)算思維能力的“落地”問題。

3.1以“文科專業(yè)特點(diǎn)”為落點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)

對(duì)文科生來說，計(jì)算思維這一概念不能采用直接灌輸[7]的方法，必須找到適合文科專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)方式。華東師范大學(xué)王榮良教授在其所著的《計(jì)算思維教育》一書中，提出可采用探究式教學(xué)模式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式等進(jìn)行計(jì)算思維教學(xué)。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，關(guān)于算法、算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、并行等概念，文科生難以理解。筆者結(jié)合探究式教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，借用“國王求婚”這一案例，取得了較好的教學(xué)效果。

故事背景是：美麗的公主不但漂亮而且很有才華，年輕的國王愛上了這位公主，決定向公主求婚。公主讓其在一天內(nèi)算出49770428644836899這個(gè)17位數(shù)的一個(gè)真因子，國王從2開始試算，整整算了一天，也不得其解。公主又給了國王一天的時(shí)間，這次國王沒有急于求解，而是先召見了大臣。有位大臣提議：公主給出的數(shù)不超過17位，較小的因子一定不超過9位，將全國的百姓編號(hào)，讓大家記住自己的編號(hào)，等公主給出數(shù)目后，將這個(gè)數(shù)通報(bào)全國，讓每個(gè)老百姓用自己的編號(hào)去除這個(gè)數(shù)，誰能盡快報(bào)上來，賞金300兩。國王通過發(fā)動(dòng)全國民眾，再度求婚，終于取得成功。

這個(gè)故事中，國王為了求婚成功，執(zhí)行了一系列解決問題的方法和步驟，這就是算法的概念。其中求真因子的第二種方法蘊(yùn)含了并行思想，綜合兩種算法，給出了評(píng)價(jià)算法的兩個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)：時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和空間標(biāo)準(zhǔn)。接著，筆者提出如果國王生活在信息技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，借助計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，他的第一次求婚還會(huì)失敗嗎？

3.2以“學(xué)生的主體地位”為落點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生如何“學(xué)”

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，你將來從事的任何工作都無法回避計(jì)算機(jī)，而文科學(xué)生在接受計(jì)算機(jī)知識(shí)時(shí)往往以文科思維進(jìn)行思考。授課教師一定要結(jié)合其專業(yè)特點(diǎn)，深度挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。每個(gè)文科類專業(yè)都有其自身的特點(diǎn)，只要任課教師深度挖掘，就能找出專業(yè)課與計(jì)算機(jī)的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3以參與“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽”為契機(jī)，強(qiáng)化計(jì)算思維能力培養(yǎng)

伴隨著學(xué)科的交叉與滲透，計(jì)算機(jī)知識(shí)與技能在文科教學(xué)中扮演著越來越重要的角色。為了推動(dòng)高校文科類計(jì)算機(jī)課程建設(shè)，提高其運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，展現(xiàn)文科計(jì)算機(jī)教學(xué)成果[8]，從2008年至今，中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽已成功舉辦8屆。參賽內(nèi)容也由早期的四大類擴(kuò)展到目前的軟件應(yīng)用與開發(fā)類、微課（課件制作）類、數(shù)字媒體設(shè)計(jì)類普通組、數(shù)字媒體設(shè)計(jì)類專業(yè)組、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化微電影競賽、中華民族文化元素競賽、動(dòng)漫游戲創(chuàng)意設(shè)計(jì)競賽、軟件服務(wù)外包類競賽、計(jì)算機(jī)音樂創(chuàng)作類等九大類組[9-10]。

每一類作品都來源于現(xiàn)實(shí)生活，學(xué)生需對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行抽象和建模，這正是計(jì)算思維中系統(tǒng)設(shè)計(jì)和問題求解的體現(xiàn)。作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽等綜合實(shí)踐活動(dòng)對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)起到了推波助瀾作用。

學(xué)生在競賽中分工合作、取長補(bǔ)短，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能的興趣，提高了運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的綜合實(shí)踐能力，在參賽活動(dòng)中逐步培養(yǎng)了計(jì)算思維能力。教師通過指導(dǎo)學(xué)生參賽，具備了更寬的知識(shí)面和過硬的實(shí)踐能力，知識(shí)結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整和更新。教師和學(xué)生共同受益，實(shí)現(xiàn)“雙贏”。

3.4改革考核方式，構(gòu)建以實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心的“多維認(rèn)證”考核模式

為進(jìn)一步提高大學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和實(shí)踐創(chuàng)新能力，考核應(yīng)打破傳統(tǒng)的“一張?jiān)嚲矶ǚ謹(jǐn)?shù)”模式。以學(xué)校計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)為例，其考核方式采用以實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心的“多維認(rèn)證”方式，如圖1所示。

圖1　多維認(rèn)證考核方式

（1）學(xué)生的課程設(shè)計(jì)在綜合成績中應(yīng)占一定比重，設(shè)定為30%；

（2）學(xué)生通過參加科創(chuàng)大賽，獲得學(xué)分，并在期末總評(píng)成績中根據(jù)獎(jiǎng)項(xiàng)的等級(jí)獲得不同分?jǐn)?shù)；

（3）對(duì)開設(shè)Visual FoxPro程序設(shè)計(jì)的專業(yè)學(xué)生，若開課前已拿到全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)證書，可免修該課程，并根據(jù)考試分?jǐn)?shù)折合成期末成績；若學(xué)生正常參加課程學(xué)習(xí)，其總評(píng)成績=平時(shí)成績（30%）+卷面成績（70%）。

3.5以“優(yōu)秀教材”為抓手，促進(jìn)計(jì)算思維在文科計(jì)算機(jī)教學(xué)中的落地

教材是教師和學(xué)生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的憑借材料[11]，在教學(xué)活動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用。目前，市場上關(guān)于計(jì)算思維的優(yōu)秀教材當(dāng)推哈爾濱工業(yè)大學(xué)戰(zhàn)德臣教授主編的《大學(xué)計(jì)算機(jī)：計(jì)算思維導(dǎo)論》、山東大學(xué)郝興偉教授主編的《大學(xué)計(jì)算機(jī)：計(jì)算思維的視角》和陳國良院士主編的《計(jì)算思維導(dǎo)論》。但這幾本教材的教學(xué)內(nèi)容更適合理工科學(xué)生。針對(duì)這種情況，亟需高校、出版社、文科教指委聯(lián)合推出一批高質(zhì)量的、符合時(shí)代需要的、適合文科計(jì)算機(jī)教學(xué)的優(yōu)質(zhì)教材，促進(jìn)計(jì)算思維在文科計(jì)算機(jī)教學(xué)中落地。

4　結(jié)　語

計(jì)算思維雖然在計(jì)算機(jī)科學(xué)中提出，但計(jì)算思維的概念、技術(shù)和方法已逐漸成為人們解決問題、處理事務(wù)、協(xié)同工作以及故障排除等方面的一套強(qiáng)有力工具。計(jì)算思維在文科計(jì)算機(jī)教學(xué)中的推廣和落地，需要重新規(guī)劃和編寫合適的教材，需要一支熱愛教學(xué)的高素質(zhì)教師隊(duì)伍，需要各高校職能部門的助推，更需要與專業(yè)應(yīng)用高度融合，并深度挖掘能夠詮釋計(jì)算思維的典型案例。這不是一朝一夕的事，需要從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教師不斷探索。

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（編輯：孫怡銘）

第一作者簡介：宋秀芹，女，德州學(xué)院公共計(jì)算機(jī)教學(xué)部主任、副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育及網(wǎng)絡(luò)信息安全，dzxy_sxq@163.com。

基金項(xiàng)目：百度與教育部文科計(jì)算機(jī)教指分委合作教學(xué)改革項(xiàng)目（2014-A312）。

中圖分類號(hào)：G642

文章編號(hào)：1672-5913(2016)04-0124-03