付菊

摘要：新工科背景下，計(jì)算與各學(xué)科表現(xiàn)出深度融合的趨勢(shì)，在“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程中引入計(jì)算思維，在高等教育界已達(dá)成共識(shí)，本文以計(jì)算思維為切入點(diǎn)，分析了“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程存在的問(wèn)題和課程改革的趨勢(shì)，提出以學(xué)生為中心、以教師為主體、以能力為根本的改革思路，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等三方面，提出了基于計(jì)算思維的“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程教學(xué)改革的方案。

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

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）08-0099-02

1 “大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”與計(jì)算思維

近年來(lái)，移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些新概念和新技術(shù)的出現(xiàn)，越來(lái)越多的事務(wù)都被數(shù)字化而成為可計(jì)算的對(duì)象，已經(jīng)呈現(xiàn)出計(jì)算與各學(xué)科深度融合的趨勢(shì)，各學(xué)科的高端研究正由傳統(tǒng)的學(xué)科問(wèn)題向體現(xiàn)“自動(dòng)化/計(jì)算化→網(wǎng)絡(luò)化→智能化”的方向發(fā)展，體現(xiàn)這種融合的“新工科”的正在成為國(guó)家戰(zhàn)略，新工科需要的是計(jì)算思維教育，而不僅僅是計(jì)算機(jī)的使用[1]。

早在2010年7月，C9（九校聯(lián)盟會(huì)議）在“第六屆大學(xué)計(jì)算機(jī)課程報(bào)告論壇”中明確表示：引入計(jì)算思維是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的“核心任務(wù)”[2]。2015年教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)（下稱教指委）制定的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，明確指出“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。教指委在計(jì)算思維教學(xué)改革宣言中也指出：以計(jì)算思維為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)教學(xué)改革，將在很大程度上提升中國(guó)大學(xué)生的思維水平和認(rèn)識(shí)境界。在“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”中進(jìn)行計(jì)算思維的訓(xùn)練已成為必然趨勢(shì)[3]。

2 “大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的現(xiàn)狀

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是教指委指定的公共基礎(chǔ)必修課，培養(yǎng)大學(xué)生信息素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)其他計(jì)算機(jī)課程的基礎(chǔ)，面向大學(xué)一年級(jí)新生開(kāi)設(shè)，課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解能力。但由于傳統(tǒng)課堂教學(xué)時(shí)長(zhǎng)的限制、無(wú)差別的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)個(gè)體的能力差異都使得學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和應(yīng)用不盡如人意。

傳統(tǒng)的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容仍舊停留在所謂“狹義工具論”的層面，就是教學(xué)生怎么將計(jì)算機(jī)作為工具使用，教學(xué)內(nèi)容的組織上以各種軟件的使用為重點(diǎn)，對(duì)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足，教學(xué)內(nèi)容基本圍繞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)、Windows操作基礎(chǔ)、Office的使用、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)，采用課堂講授與上機(jī)練習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方式開(kāi)展教學(xué)。這種講練脫節(jié)的教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)簡(jiǎn)單地使用計(jì)算機(jī)，不具備計(jì)算思維和可持續(xù)發(fā)展的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，不能滿足新形勢(shì)下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程面向計(jì)算思維教學(xué)改革的需要。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)普及程度越來(lái)越高，中小學(xué)階段已開(kāi)設(shè)信息課，學(xué)習(xí)工具軟件的使用，大學(xué)生在入學(xué)前已具備一定的計(jì)算機(jī)的基本操作技能。國(guó)務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。因此，在“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程中，如果不改變授課內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法，顯然已經(jīng)跟不上時(shí)代的快速發(fā)展。

近幾年來(lái)，全國(guó)高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)改革主要圍繞著兩個(gè)主題展開(kāi)：一是以計(jì)算思維為切入點(diǎn)，提升課程的內(nèi)涵；二是應(yīng)用MOOC/SPOC改進(jìn)教學(xué)方法和手段。目前，各大高校的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程都在進(jìn)行各種形式的改革，主要表現(xiàn)為三種模式。模式一，內(nèi)容基本不變，改進(jìn)教學(xué)方法。模式二，內(nèi)容小范圍調(diào)整，突出重點(diǎn)、適當(dāng)增刪。模式三，內(nèi)容提升，大幅度更新。通過(guò)調(diào)研，西安交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等985高校普遍采用模式3，這些高校在教學(xué)內(nèi)容上共同的特點(diǎn)是嚴(yán)格按照《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》展開(kāi)教學(xué)，以理解和運(yùn)用計(jì)算思維為教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題求解的框架和過(guò)程。為實(shí)施以計(jì)算思維導(dǎo)向的教學(xué)改革，大多數(shù)普通高校采取模式一或模式二，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行微調(diào)，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程增加算法和程序設(shè)計(jì)，或改變教學(xué)方式，通過(guò)MOOC開(kāi)展混合式教學(xué)。在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)情況下，如何設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，采取什么樣的教學(xué)方法，如何有效進(jìn)行評(píng)價(jià)，探討“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程與計(jì)算思維的契合點(diǎn)，研究計(jì)算思維在“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中讓計(jì)算思維落到實(shí)地，成為目前各高?！按髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課”程教學(xué)研究的關(guān)鍵。

3 計(jì)算思維導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的思路

樹(shù)立“以學(xué)生為中心、以教師為主體、以能力為根本”的改革思路，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評(píng)價(jià)和考核等方面的改革，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和綜合創(chuàng)新能力，適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展對(duì)大學(xué)生計(jì)算機(jī)能力越來(lái)越高的新要求。根據(jù)教育部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見(jiàn)》和《高等學(xué)校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，貫徹分層分類教學(xué)、因材施教、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的原則，有序地推進(jìn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的改革。分類教學(xué)即按不同的專業(yè)大類要求分別設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。分級(jí)教學(xué)即對(duì)新生進(jìn)行入學(xué)摸底測(cè)試，通過(guò)的學(xué)生可以選修更高層次的課程，以達(dá)到因材施教的目的。

3.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

針對(duì)目前的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程重應(yīng)用輕理論的不足，整合、拓寬、深化教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)計(jì)算思維培養(yǎng)和提高計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力，在原有授課內(nèi)容計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，增加計(jì)算思維、問(wèn)題求解與算法、程序設(shè)計(jì)初步、新技術(shù)等新知識(shí)點(diǎn)，提升計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)涵。去掉Office的內(nèi)容，明確計(jì)算機(jī)與各專業(yè)的交叉知識(shí)點(diǎn)，特別是計(jì)算機(jī)新技術(shù)在該專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)專業(yè)特色，使學(xué)生能夠從自己專業(yè)領(lǐng)域的角度審視信息技術(shù)，更好地規(guī)劃專業(yè)學(xué)習(xí)課程。

具有計(jì)算思維的學(xué)習(xí)者應(yīng)該能夠理解問(wèn)題的計(jì)算特性并善于利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是計(jì)算思維落地的最好方式[4]。結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和課程融合的需求，不同專業(yè)選擇不同的編程語(yǔ)言進(jìn)行講授，機(jī)電大類的專業(yè)后續(xù)專業(yè)課需要C語(yǔ)言作為工具，且C語(yǔ)言在嵌入式、高并發(fā)服務(wù)器、大型游戲、網(wǎng)絡(luò)安全、智能制造等領(lǐng)域應(yīng)用極廣，為了加強(qiáng)課程間的銜接和融合，對(duì)機(jī)電大類專業(yè)講授C語(yǔ)言。Python是一門(mén)“萬(wàn)金油”語(yǔ)言，簡(jiǎn)單易學(xué)，在Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)、數(shù)學(xué)計(jì)算、圖形界面開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、游戲開(kāi)發(fā)等方面應(yīng)用廣泛，其他理工科可以專業(yè)選擇Python語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)。以Scratch為代表的可視化圖塊式編程工具，相比于傳統(tǒng)編程設(shè)計(jì)軟件操作難度低、內(nèi)容豐富，引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，文科和藝術(shù)類的專業(yè)可以選擇Scratch語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)不同的能力目標(biāo)，設(shè)計(jì)模仿型、驗(yàn)證型、探究型、設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。結(jié)合專業(yè)特色，按照案例方式組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的廣度和難度，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力訓(xùn)練，逐步形成應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在實(shí)踐過(guò)程中自然而然地體會(huì)計(jì)算思維[5]。減少操作系統(tǒng)的設(shè)置、Office應(yīng)用、Internet 的基本使用等技能性知識(shí)的訓(xùn)練，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的訓(xùn)練，如問(wèn)題求解與算法、與程序設(shè)計(jì)初步、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置、信息表示等。此外，根據(jù)專業(yè)的不同，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)、圖像處理作為選做內(nèi)容。

3.2 教學(xué)方式的改革

學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)應(yīng)體現(xiàn)在教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，在課堂教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象、分析，使學(xué)生逐步建立問(wèn)題求解的思路，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題探討。傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)注重知識(shí)的灌輸，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，利用MOOC資源和SPOC平臺(tái)，線上線下相結(jié)合，開(kāi)展混合式教學(xué)，有利于調(diào)動(dòng)大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，翻轉(zhuǎn)課堂無(wú)疑是基于“MOOC+SPOC”的混合教學(xué)模式的最佳教學(xué)方法。[6]翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵在于個(gè)性化和差異化的學(xué)習(xí)環(huán)境，突出學(xué)生的主體地位。翻轉(zhuǎn)課堂使教學(xué)流程由“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”，這種通過(guò)以“自主、探究、合作”為特征的學(xué)習(xí)方式，其本質(zhì)是構(gòu)建個(gè)性化的學(xué)習(xí)模式，學(xué)生通過(guò)課前自主學(xué)習(xí)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，課上在老師的引導(dǎo)下學(xué)生以小組為單位研討問(wèn)題，得出解決問(wèn)題的思路，課后進(jìn)行反思和總結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)高階學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3.3 課程考核方式的改革

作為課程改革的導(dǎo)向，課程考核的內(nèi)容和方式至關(guān)重要?？荚噧?nèi)容應(yīng)突出學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的考核，減少單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的考核?？己朔绞脚c授課方式結(jié)合，重點(diǎn)考查學(xué)生抽象分解問(wèn)題能力、批判性思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流溝通等各方面綜合能力，讓教學(xué)目標(biāo)從“知識(shí)與技能培養(yǎng)”改變?yōu)椤坝?jì)算思維能力培養(yǎng)”。建立形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的新的課程考核評(píng)價(jià)體系，注重學(xué)生全過(guò)程的考核。改變考核成績(jī)的構(gòu)成，加大對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程，如課堂教學(xué)表現(xiàn)、課堂互動(dòng)、小組討論、單元測(cè)試、上機(jī)作業(yè)的考察比例，增加網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課程論文、思維導(dǎo)圖等形式的考核，降低期末考試的占分比例。

4 反思與總結(jié)

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的第一門(mén)課程，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的關(guān)鍵，如何正確理解計(jì)算思維的實(shí)質(zhì)，如何在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法中融入計(jì)算思維，改變適合計(jì)算思維導(dǎo)向的課程考核方式，對(duì)教師是一個(gè)挑戰(zhàn)。一方面，教師要改變教學(xué)理念，加強(qiáng)計(jì)算思維導(dǎo)向的課程改革的學(xué)習(xí)和研討，需要在授課內(nèi)容的重構(gòu)上達(dá)成共識(shí)。另一方面，“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是公共基礎(chǔ)課，各高校普遍采用大班授課，計(jì)算思維導(dǎo)向的教學(xué)過(guò)程的組織，合理公正的評(píng)價(jià)每位學(xué)生，全過(guò)程的考核都將會(huì)大大增加教師的工作量，在一定程度上影響教師的積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戰(zhàn)德臣.大學(xué)計(jì)算機(jī)——理解和應(yīng)用計(jì)算思維[M].人民郵電出版社，2018：14.

[2] 何欽銘， 陸漢權(quán)， 馮博琴. 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)， 2010（9）： 5-9.

[3教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).計(jì)算思維教學(xué)改革宣言[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（7） ： 8-10，17.

[4] 吳寧，崔舒寧. 以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革研究[J].計(jì)算機(jī)教育， 2012（7）：107-110.

[5] 戰(zhàn)德臣， 王浩. 面向計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容體系[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)， 2014（7）.

[6] 蘇小紅，趙玲玲，葉麟，等.基于MOOC+SPOC的混合式教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2015（7）：60-65.

【通聯(lián)編輯：唐一東】