基于计算思维的大学计算机基础教学改革研究

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　　摘 要： 工具论主导的大学计算机基础教学已经不能满足当前高校人才培养的实际需求。在计算思维理论的指导下，采用系统、整合与多元化的思想方法，从教学过程、内容、方案、手段和考核评价五个方面探索大学计算机基础教学新模式。研究证明，将计算思维融于整个教学过程是提高大学计算机基础教学质量和水平、促进学生信息素养培养的有效途径。
　　关键词： 计算思维； 大学计算机基础； 教学改革； 计算机教育
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）03-70-03
　　Research on the teaching reform of college computer fundamentals
　　based on computational thinking
　　Kou Weili， Di Guangzhi， Lu Ning， Zhao Youjie
　　（School of Computer and Information， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224， China）
　　Abstract： Computer foundation teaching under the guidance of instrumentalism already cannot meet the current requirements of university talent cultivation. Under the guidance of computational thinking theory， and taking systematic idea， integration thoughts， and diversification methods， this study explored the teaching reform of college computer fundamentals from five crucial aspects of teaching process， contents， schemes， methods and assessments. The study shows that running computational thinking through the whole teaching process is an efficient way to improve the quality and level of college computer fundamentals teaching， and promote cultivation of student information literacy.
　　Key words： computational thinking； college computer fundamentals； teaching reform； computer education
　　0 引言
　　随着信息化技术的不断发展，大学计算机基础课程在教学过程、教学内容、教学方法、考核评价等方面，已经越来越不能满足当前高校对高素质人才培养的基本要求。美国卡耐基梅隆大学周以真教授提出的计算思维教学理论[1]，为计算机系列课程的教学改革提供了一个有效途径[2]。大量的计算机研究和教育工作者，开始从计算思维的角度思考和探索计算机系列课程教学改革的理论和方法[3-5]。大学计算机基础课程是高校受众较多的课程之一，是计算思维理论在计算机系列课程中应用最为广泛的研究对象之一[1-2]。本研究以大学计算机基础课程为研究对象，在深入分析课程教学现状的基础上，提出一套基于计算思维的大学计算机基础课程教学新模式。
　　1 基于计算思维的大学计算机基础教学方案
　　1.1 系统化的教学过程模型
　　结合计算思维培养的特点，研究将大学计算机基础的教学过程，重新设计为基础知识与能力测评、教学分层分级、教学实施过程、期末考核评价和教学反馈五个基础教学环节。这五个基础教学环节之间相辅相成，互相联系，共同服务于计算思维教学模式。
　　教学过程模型的优化实施，需要有信息化网络教学平台的支撑，实现理论与实践相结合、课上与课下相结合、教授与自主学习相结合的目标。信息化网络教学平台，能够为学生课后在线远程完成知识点学习、课件查看、习题练习和问题讨论交流等多项自主理论学习的教学任务。学生通过开放信息教学操作平台能够进行Word、Excel、PowerPoint、网络等操作型题目的练习和评测。教师可以在网络教学平台中，对学生学习过程中存在的普遍问题进行专题教学和针对性辅导，增强教学质量和效果。师生通过网络教学平台能够进行良好的互动，提高师生间的信任度，进而提高教学质量和效果。例如MOODLE就是一款流行的开源免费的信息化教学平台，被许多高校采用。
　　1.2 多元化的教学内容
　　通过对当前大学计算机基础课程的具体教学内容进行分析，发现教学内容存在教学模块少、教学内容单一等问题，并且教学是以传统的工具论为主要指导思想，没有考虑与后续计算机课程的内容相衔接。我们对教学内容进行了的改革和重组，以适应计算思维指导的大学计算机基础课程教学目标的基本要求。以西南林业大学为例，现行的教学内容由七个主要模块组成（图1A），改革后的教学内容扩展为十个教学模块（图1B）。相比于改革前，改革后的教学内容更加多元化，更有利于高校人才的计算思维培养方案的实施，增强了与其他各个专业开设的后续计算机系列课程之间的适应程度。
　　1.3 调配式的教学方案
　　考虑到不同专业对于学生的计算机基础知识和基本应用能力的要求既有共性又有区别，高校人才信息素养的培养需要具有专业针对性。基于各个专业本身的具体特点，以各个专业的具体培养方案和相关材料为依据，分析专业之间的内部联系与区别，并采用聚类方法将专业进行类别划分，结合不同专业开设的后续计算机系列课程与大学计算机基础课程教学内容之间的联系，建立和调配式教学体系方案。将大学计算机基础课程教学内容模块化，分为基础模块和调配模块两大类。基础教学模块是所有本科专业学生必须掌握的共同内容，体现各个专业对计算机基础知识和基本应用能力培养的共性需求。调配模块是非共性的内容，根据不同专业的特点来决定设置与否。调配模块设置的主要依据是专业计划和专业培养目标等相关教学文件。 　　1.4 整合理论、实验和练习的系统教学手段
　　理论、实验和练习是教学过程中三个基础环节。大学计算机基础课程涉及的知识面广并且学生受众面大，因而不能像专业课程那样实施小班教学，一般是60人以上的大班教学。研究将理论、实验和练习进行教学整合设计，即课堂主要讲授基础性的知识点，侧重于文化基础部分，并融入计算思维的理论内容。上机实验课的教学内容以综合练习为主，重点培养学生理论结合实际的能力。练习是让学生在课后通过自主学习巩固计算机文化基础知识和基本操作。练习在实际教学过程中需要提供相应的基础教学配套措施，如为学生提供基本操作知识点的FLASH动画演示和实验操作练习指南及平台，保证学生平时练习有场地。
　　1.5 多方位的教学考核评价机制
　　教学考核评价主要包括学生基础知识考核、学生操作技能考核和教师教学等方面。在学生考核方面，基于教学内容、培养目标以及考核评价工作的可操作性，来制订适当的考核题型和分值分配比例。理论性知识的内容采用客观题的形式考核，题型以选择题、判断题、填空为主。计算机基本操作（中英文打字）、操作系统、办公自动化、网络基础、数据库基础、多媒体应用等部分的操作能力通过信息化教学平台实现自动评测。学生评教主要包括教学内容、教学方法、教学手段、教学模式、考试方法、教学管理、教师授课等方面。学生评教的方式，主要是通过信息化网络教学平台以问卷的形式完成，一般在课程开始和课程结束时分两次完成。
　　2 结束语
　　本文针对当前大学计算机基础课程存在的主要问题，以培养计算思维能力为主要目标，通过建立系统化的教学过程模型，提出了一个基于计算思维的大学计算机基础教学体系方案。实践表明，基于计算思维理论的教学模式不但能够让学生掌握扎实的计算机基础理论知识和实践操作应用能力，而且能够促进其综合信息素养的培养。计算思维理论指导下的教学改革方案，有利于提高大学计算机基础教学质量和水平，能够应用于各类人才信息素养培养的实践。进一步的研究是探索应用计算思维理论建立大学计算机系列基础课程（如大学程序设计基础、数据库原理及应用）的通用教学模式。
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