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計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

2020-12-13 01:45崔天明
電子元器件與信息技術(shù) 2020年9期
關(guān)鍵詞:課程內(nèi)容基礎(chǔ)思維能力

崔天明

(長(zhǎng)春大學(xué)旅游學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130011)

0 引言

每個(gè)學(xué)科都有自己的思維模式,計(jì)算思維是三種基本科學(xué)思維方式之一,以計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型代表。計(jì)算思維被認(rèn)為是信息社會(huì)所有大學(xué)生都應(yīng)具備的,如同“聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫、算”一樣的一種解決問(wèn)題的基本思維能力。

學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算思維是社會(huì)大環(huán)境發(fā)展的必然趨勢(shì),信息社會(huì)各種新技術(shù)不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)與各學(xué)科交叉融合發(fā)展出現(xiàn)了“新工科”,這種新工科需要是計(jì)算思維。無(wú)論什么專業(yè)的學(xué)生,畢業(yè)后所從事的工作,在當(dāng)前大環(huán)境、大趨勢(shì)下,基本上都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育階段接觸計(jì)算思維,刻意學(xué)習(xí)計(jì)算思維,注意對(duì)計(jì)算思維的理解和掌握,并結(jié)合本學(xué)科的思維,將本學(xué)科思維與計(jì)算思維交叉融合,這樣才能達(dá)到畢業(yè)后更好理解專業(yè)儀器及產(chǎn)生的結(jié)果,才能更好地應(yīng)用各種計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)國(guó)家高等教育高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

1 加強(qiáng)大學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的意義

1.1 計(jì)算思維能力是現(xiàn)代信息社會(huì)公民應(yīng)具備的基本素質(zhì)之一

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī),首先要學(xué)習(xí)計(jì)算思維,近年來(lái),計(jì)算思維的培養(yǎng)得到了我國(guó)各層次計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育界,尤其是在全國(guó)高校的廣泛重視。計(jì)算思維是一種求解問(wèn)題的思維,計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)證明可以通過(guò)計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)和應(yīng)用能力的學(xué)習(xí)而獲得理解和掌握,但是計(jì)算思維卻并不是計(jì)算機(jī)科學(xué)的專屬思維。在信息社會(huì)中,計(jì)算思維已經(jīng)成為人人都應(yīng)該掌握、處處都會(huì)被使用到的一個(gè)解決問(wèn)題的有效工具,也是現(xiàn)代信息社會(huì)公民都應(yīng)具備的基本素質(zhì)之一[2]。

1.2 計(jì)算思維能力培養(yǎng)已經(jīng)成為大學(xué)教育的重要組成部分

教育的目的是為了學(xué)生的全面發(fā)展,對(duì)學(xué)生思維方面的培養(yǎng)則是教學(xué)過(guò)程中非常重要的一項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容,對(duì)大學(xué)生的科學(xué)思維能力培養(yǎng)則是高等教育的核心內(nèi)容。計(jì)算思維是廣泛存在的,是一種高階復(fù)雜性思維技能,在以前的教學(xué)中,教師對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)多數(shù)是無(wú)意識(shí)進(jìn)行的,而要有意識(shí)的實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維能力培養(yǎng),則要通過(guò)系統(tǒng)化的知識(shí)學(xué)習(xí)和精心的教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn),計(jì)算思維需要在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中不斷體會(huì)、不斷強(qiáng)化、不斷理解并運(yùn)用。因此,可以將計(jì)算思維做為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的重要組成部分,充分利用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育階段傳授包含對(duì)學(xué)生未來(lái)發(fā)產(chǎn)生的借鑒和影響的核心計(jì)算思維。

1.3 計(jì)算思維能力是學(xué)科整合與創(chuàng)新發(fā)展的需要

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與各專業(yè)學(xué)科的不斷交叉融合,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程與各學(xué)科的專業(yè)課程都有著密不可分的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)多學(xué)科不同思維交融對(duì)于各學(xué)科的發(fā)展都具有促進(jìn)作用。培養(yǎng)一些計(jì)算思維模式,對(duì)于所有學(xué)科的人員建立復(fù)合型知識(shí)結(jié)構(gòu),進(jìn)行各種新型計(jì)算手段的學(xué)科創(chuàng)新都有重要的意義。

2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)存在的問(wèn)題

2010年,部分高校敏銳地跟蹤到國(guó)內(nèi)外關(guān)于計(jì)算思維培養(yǎng)的動(dòng)向,有9所高校率先在西安提出了“以計(jì)算思維培養(yǎng)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。自此,以計(jì)算思維為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革在全國(guó)各高校逐步推進(jìn),普通取得良好效果,但仍然存在著一定的問(wèn)題。

2.1 側(cè)重知識(shí)與技能傳授,忽視思維能力培養(yǎng)

計(jì)算思維不是簡(jiǎn)單的一個(gè)概念,學(xué)習(xí)的目的是為了應(yīng)用和創(chuàng)新,要將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用于未來(lái)改造世界活動(dòng)或工作場(chǎng)景中,雖然目前多數(shù)高校都在進(jìn)行以計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革與實(shí)踐研究,但還有相當(dāng)一部分高校教師還在片面地認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是教會(huì)學(xué)生如何使用計(jì)算機(jī),課程教學(xué)目標(biāo)更多地側(cè)重于片面的知識(shí)或軟件工具的操作培訓(xùn),而忽視了引領(lǐng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的思維能力。

2.2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容的穩(wěn)定性有待提高

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中,不應(yīng)該片面強(qiáng)調(diào)技術(shù),而應(yīng)該更多地強(qiáng)調(diào)思維,思維有多遠(yuǎn),未來(lái)才能走多遠(yuǎn)。因此,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容應(yīng)該重在傳授“計(jì)算學(xué)科中不變的東西”“利用計(jì)算機(jī)解決各學(xué)科問(wèn)題的一般方法”[4],在進(jìn)行計(jì)算思維能力培養(yǎng)過(guò)程中,不僅要考慮課程內(nèi)容的適用性,也要兼顧教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性,這也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究的一項(xiàng)重要任務(wù)。

2.3 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的基礎(chǔ)支撐作用體現(xiàn)得不夠充分

近年來(lái),隨著社會(huì)信息化和智能化的快速發(fā)展,云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、人工智能等新概念和新技術(shù)不斷出現(xiàn),極大地改變了人們對(duì)計(jì)算(機(jī))的認(rèn)識(shí),計(jì)算(機(jī))正在與社會(huì)/自然各學(xué)科深度融合,各學(xué)科也在不斷加速與計(jì)算(機(jī))學(xué)科的融合,信息技術(shù)已經(jīng)融入社會(huì)方方面面,信息處理已經(jīng)與人類生活密不可分。但很多學(xué)校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)還不能滿足信息社會(huì)對(duì)大學(xué)生的信息素質(zhì)培養(yǎng)的基本要求,在如何支撐大學(xué)生專業(yè)知識(shí)應(yīng)用與社會(huì)實(shí)踐應(yīng)用方面仍然存在很多不足之處亟待改進(jìn)[5]。

3 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中加強(qiáng)計(jì)算思維培養(yǎng)的方法和措施

3.1 要明確計(jì)算思維培養(yǎng)在課程定位中的重要性

網(wǎng)絡(luò)化改變了人們的思維模式,教師只有深刻地認(rèn)識(shí)到思維培養(yǎng)的重要性,才能在日常教學(xué)工作開(kāi)展的過(guò)程中有意識(shí)地提升計(jì)算思維培養(yǎng)的意識(shí)與方法,精心選擇教學(xué)內(nèi)容、精心設(shè)計(jì)教學(xué)方法。加強(qiáng)計(jì)算思維教學(xué),并不是顛覆原有的課程內(nèi)容,而是將原有課程本身存在的無(wú)意識(shí)的計(jì)算思維教學(xué),轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的、積極的、有意識(shí)的計(jì)算思維教學(xué)[6]。將教學(xué)目標(biāo)從片面地強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)操作技能,轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)掌握計(jì)算機(jī)最本質(zhì)的思維模式,如如何讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)符號(hào)化、計(jì)算化、自動(dòng)化的思維,如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化的思維培養(yǎng),提升課程內(nèi)涵建設(shè),為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 以計(jì)算思維培養(yǎng)為目標(biāo)重組教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的探索點(diǎn)必須是強(qiáng)化思維教學(xué),以思維引導(dǎo)輻射一系列的相關(guān)知識(shí)技能模塊,因此,要進(jìn)一步提升對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的認(rèn)識(shí),梳理計(jì)算思維的科學(xué)內(nèi)涵,構(gòu)建引領(lǐng)思維變化的核心知識(shí)體系,編寫典型的計(jì)算思維教學(xué)案例或教材加以推廣,設(shè)計(jì)實(shí)踐課程體系,將其落實(shí)為確實(shí)可行的多樣化的教學(xué)實(shí)施方案。通過(guò)適當(dāng)增刪內(nèi)容,對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重組,形成以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容體系,使教學(xué)內(nèi)容在傳授知識(shí)的同時(shí),還傳授獲取知識(shí)和創(chuàng)造知識(shí)的方法,從而讓學(xué)生達(dá)到能力和素質(zhì)的提升[7]。

3.3 以多樣化教學(xué)實(shí)施方案適合不同高校的教學(xué)定位

不同高校的辦學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)定位存在較大差異。在面向不同的人才培養(yǎng)目標(biāo),同時(shí)又面對(duì)知識(shí)膨脹與學(xué)時(shí)數(shù)壓縮的雙向夾逼情況下,各高校不可能也不必要在課程體系中涵蓋所有計(jì)算思維相關(guān)的知識(shí)體系,因此,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程體系必然會(huì)呈現(xiàn)出多樣化的教學(xué)實(shí)施方案。在體現(xiàn)計(jì)算思維前提下,“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”可以有多種教學(xué)內(nèi)容組織策略,例如可以將現(xiàn)實(shí)具體實(shí)際問(wèn)題如何轉(zhuǎn)化為算法或程序作為教學(xué)重點(diǎn),還可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)與各專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的深度交叉融合作為教學(xué)重要突破點(diǎn)。

3.4 以實(shí)踐能力培養(yǎng)體現(xiàn)計(jì)算思維能力培養(yǎng)

面對(duì)抽象化的教學(xué)內(nèi)容,要通過(guò)實(shí)踐案例進(jìn)行理解消化,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)也要圍繞計(jì)算思維培養(yǎng)開(kāi)展。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)不同,實(shí)踐內(nèi)容,實(shí)踐能力方面的要求也有所不同。在各個(gè)具體課程內(nèi)容的教學(xué)組織過(guò)程中,要將課程內(nèi)容所體現(xiàn)的計(jì)算思維培養(yǎng)恰當(dāng)?shù)厝谌胨O(shè)計(jì)的項(xiàng)目中去,例如對(duì)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),可以采用“分工-合作-協(xié)同”的思維來(lái)理解,這是一種將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的思維,因此實(shí)踐內(nèi)容可以劃分成不同層次,通過(guò)思維層面、表達(dá)層面、應(yīng)用層面的訓(xùn)練,循序漸進(jìn)地提升學(xué)生實(shí)踐能力。

3.5 線上線下混合教學(xué)模式助力計(jì)算思維培養(yǎng)

MOOC的興起是高校課程教學(xué)改革的一大契機(jī),在大力推廣在線開(kāi)放課程的形勢(shì)下,目前部分高校已經(jīng)建設(shè)了一批反映計(jì)算思維教學(xué)改革成果的在線開(kāi)放課程。通過(guò)引入MOOC的教學(xué)理念和教學(xué)方法,積極開(kāi)展線下線下相混合的教學(xué)模式,有效利用并開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)的教育資源,改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂,借助互動(dòng)性強(qiáng)的各種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái),開(kāi)展研討式、探索式、協(xié)作式的教學(xué)活動(dòng),不僅可以提升計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的吸引力和教學(xué)效果,提高任課教師的教學(xué)水平,自主學(xué)習(xí)環(huán)境也更加有助于學(xué)生多方面能力培養(yǎng)[8]。

3.6 培養(yǎng)計(jì)算思維的學(xué)習(xí)方法

分析大學(xué)計(jì)算思維教育空間,了解認(rèn)知學(xué)習(xí)的不同深度,不同教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法,也應(yīng)該有對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)方法,包括對(duì)比聯(lián)想式學(xué)習(xí)方法、驗(yàn)證式學(xué)習(xí)方法、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方法、習(xí)練式學(xué)習(xí)方法、場(chǎng)景理解式學(xué)習(xí)方法、模擬式學(xué)習(xí)方法、案例對(duì)比式學(xué)習(xí)方法、類比分析式學(xué)習(xí)方法、內(nèi)容驅(qū)動(dòng)技術(shù)的學(xué)習(xí)方法等,不斷習(xí)與練,化繁為簡(jiǎn),以不同學(xué)習(xí)方法應(yīng)對(duì)計(jì)算系統(tǒng)的千變?nèi)f化。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下,計(jì)算思維的培養(yǎng)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)有著重要意義,是每一個(gè)大學(xué)生走入信息社會(huì)應(yīng)該具備的基本能力。在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中理解和運(yùn)用思維還是一門發(fā)展中的課程,計(jì)算思維的培養(yǎng)還存在很多問(wèn)題需要解決,處于這樣一個(gè)歷史時(shí)期,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育任重道遠(yuǎn),還需要得到更多教育者深入研究。希望本文一系列的建議和措施,可以有效提升對(duì)大學(xué)生信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力的培養(yǎng),進(jìn)而對(duì)促進(jìn)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革,提升課程教學(xué)質(zhì)量發(fā)揮作用。

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