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1、面向思维培养的大学计算机基础课程教学改革研究 摘要：高校计算机基础课程教学是培育当代高校生创新实力和综合素养的重要环节。文章分析了当前高校计算机基础课程教学的新形势和计算思维培育的必要性，明确了面对思维培育的高校计算机基础课程的教学目标，依据思维培育的方法和高校计算机基础课程的特点，利用思维导图优化课堂的教学设计和教学过程，结合SAKAI网络教学平台协助探究式和协作式学习，提出了一种面对思维培育的高校计算机基础课程混合式教学模式。 关键词：计算思维；高校计算机基础；混合式教学；思维导图；Sakai平台 中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1019-304413-3043-03 Res
2、earch on Teaching Reform of University Computer Foundation Curriculum Oriented to Thinking Training ZHANG Dan1，2，3， WANG Jian-hua2， CUI Guang-zuo3 Abstract： University computer foundation curriculum is an important part to develop innovative ability and comprehensive quality for contemporary college
3、 students. The new teaching situation of the current university computer foundation curriculum and the necessity of computational thinking training are analyzed， and defines the teaching goal of university computer foundation curriculum oriented to thinking training is defined. Then， according to th
4、e characteristics of university computer foundation curriculum and the methods of thinking training， the design and process of classroom teaching is optimized by Mind Mapping， and inquiry learning or collaborative learning is facilitated with Sakai platform. Finally， a blended teaching and learning
5、model is proposed for university computer foundation curriculum oriented to thinking training. Key words：computational thinking；university computer foundation curriculum； blended teaching and learning mode；mind mapping；sakai platform 1 高校计算机基础课程思维培育的必要性 随着计算机的日益普及和网络信息技术的飞速发展，计算机的操作和应用实力已经成为当代高校生必备的
6、技能和素养。 2022年6月，美国总统信息技术询问委员会向美国总统提交的计算科学：确保美国的竞争力报告中指出：21世纪，科学上最重要的、经济上最有前途的探讨问题都有可能通过娴熟地驾驭先进的计算技术和运用计算科学得到解决1。2022 年，美国卡内基梅隆高校周以真教授明确提出了计算思维的概念：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动2。 2022年7月，我国首届“九校联盟计算机基础课程研讨会” 发表的联合声明指出：培育复合型创新人才要潜移默化地使学生养成运用计算机科学的基础概念对问题进行求解、系统设计和行为理解的新的思维方式，即
7、建立计算思维；必需正确相识高校计算机基础教学的重要地位，更要把培育学生的“计算思维”实力作为计算机基础教学的核心任务3。 但在当前高校计算机基础课程的现实教学中，依旧存在许多问题制约以计算思维为核心高校计算机基础课程的建设。 首先，部分老师和学生对高校计算机基础课程相识不足或者偏存在差。始终以来有许多人认为“计算机就是程序设计”，“ 高校计算机基础课程就是讲解Office工具软件”。这些片面的观点导致高校计算机基础课程普遍存在着“重操作、轻思维”的现象。有些老师甚至认为这些内容可以自学，不须要特地开课。学生则认为学习这门课只是学会了几种常用办公软件，因此学生经常被动学习计算机操作，对计算机科学
8、和技术缺乏基本了解，更谈不上对计算思维和创新实力的培育。 其次，高校计算机基础课程的教学内容涉及范围广、学问点多，系统性弱。一般状况下，高校计算机基础课程包含计算机发展、计算机系统、常用办公软件、计算机网络、信息检索、程序设计基础和数据库管理系统等学问模块，各个模块之间没有太多相关性。很多学生反映修完该课程后，很难有系统性的理解，获得的只是一些零散的概念以及对办公软件的基本应用实力，无法驾驭利用计算机求解问题的基本思路和基本方法。 最终，当前高校计算机基础课程的教学过程虽然普遍采纳计算机来协助教学，但老师和媒体仍是教学的中心，学生仍是被动的接受者，并没有变更原来那种灌输式或填鸭式的教学模式。因
9、此，当前高校计算机基础课程教学是包装在现代教化技术外衣下的传统教学模式。由于没有变更传统的教学模式，学生在学习的过程无法形成利用计算机求解问题的思维方式，也无法提高实际的计算机应用技能。 2 面对思维培育的高校计算机基础课程教学目标 高校计算机基础课程的授课对象是全部的在校非计算机专业学生，课程目标是使非计算机专业学生能够将计算机与信息技术应用到其所属学科，使其成为能够运用计算机信息技术与计算思维来完成实际工作的新型人才。因此，高校计算机基础课程不仅确定着学生计算机水平驾驭程度，更是培育学生综合索质、计算思维和创新实力不行或缺的重要环节。 面对思维培育的高校计算机基础课程的教学目标包括基础学问
10、与原理、基本操作技能、计算思维与实力三个层次的要求。 第一层次：高校计算机基础课程中的基础学问与原理包括计算机组成、数值运算、操作系统、汉字系统、网络结构、高级语言编程等传统高校计算机基础课程中的基本要求。这一层次以分析和认知计算环境的构成和基本原理为主，使学生在对计算机系统及环境有所了解，同时初步体会计算机问题求解的基本方式方法。 其次层次：高校计算机基础课程中的基本操作技能包括Window操作系统、Word文字处理软件、Excel电子表格、Powerpoint电子演示文稿、Visual Foxpro数据库程序设计、C语言程序设计、网络信息检索等常用操作与运用。很多学生在中学阶段已经熟识驾驭
11、了这一层次中的部分内容，然而还有部分学生之前没有接受过计算机相关的教化。因此高校计算机基础课程的教学内容编排上，要避开这部分内容相比于中学阶段的重复教学，可以依据学问特点和学生的基础，设置与学生专业内容、生活实际相关联，或是其感爱好的课题，开展探讨性教学。 第三层次：高校计算机基础课程中的计算思维与实力包括问题阐释、问题建模、递归思维、并行处理、抽象分解、推理解答等意识和实力等。计算思维与理论思维、试验思维一起构成了人类的三大思维。计算思维培育学生独创和创新的实力及处理计算机问题时应有的思维方法、表达形式和行为习惯，要求学生能够对获得的各种信息通过自己的思维进行深层次的加工和处理，从而产生新信
12、息。 3 面对思维培育的高校计算机基础课程混合式教学模式 面对思维培育的高校计算机基础课程混合式教学模式要以“理解计算机的基本工作原理；驾驭基本的计算机应用技能；培育利用计算机进行问题求解的基本思路和方法”为主要教学目标，利用思维导图构建整个课程的学问结构，优化教学内容，充分运用Sakai网络教学平台，深化教学效果，综合采纳探讨式教学法、案例或项目驱动式教学法、探讨使教学法等，来完善高校计算机基础课程建设。 3.1 面对思维培育的混合式教学模式的组织 3.1.1利用思维导图优化课程学问结构 思维导图是英国闻名教化学家、心理学家Tony Buzan开发的一种发散性思维可视化工具，它符合信息加工“
13、双编码”理论的要求，将左脑的逻辑、依次、条例、文字、数字以及右脑的图像、想象、颜色、空间、整体等各种因素全部调动起来，把一长串枯燥的信息变成有色调、简单记忆、有高度组织性的图4。 思维导图把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把各学问点用颜色线条建立起记忆链接，通过联想和连线去帮助组织学问并使之结构化。 在混合式教学模式中，思维导图可以帮助老师从全局和整体的视角进行教学设计，依据课程教学目标确定教学重点和难点，构建课程学问结构，优化教学内容和教学活动。学生利用思维导图协助学习，能够识别学问点和学问点之间的多种联系和思维依次关系，帮助学生发觉问题和探究答案。 3.1.2 构建深度的混
14、合式教学模式 混合式学习就是要把传统学习方式的优势和E-Learning的优势结合起来；也就是说，既要发挥老师引导、启发、监控教学过程的主导作用又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、主动性与创建性5。 混合式教学不是传统课堂教学和网络教学的简洁混合，它强调依据课程的学问类型对教学方法、教学策略和教学活动进行统一的设计。老师分析课程及学习单元的教学目标，明确课程和单元的学问类型，创设丰富的针对不同教学情境的网络学习资源，跟踪和引导学生的学习行为，在课堂和网络学习的交互过程中使学生完成对问题的理解和对学问的应用。 在混合式教学模式下，老师将精细设计的案例或任务发布到网络教学平台，在课堂上引导学
15、生进行视察分析、主动探讨，培育学生将案例或任务作为实际问题求解的过程性思维，树立学生用计算机求解问题的意识，最终形成发觉问题、确定问题和解决问题的计算思维。 3.1.3 搭建Sakai网络教学平台 面对计算思维培育的混合式教学离不开网络教学平台的协助与支持。网络教学平台的选择须要考虑教学对象、教化投资、课程类型、教学方式等很多因素，综合这些因素和混合式教学的特点，Sakai网络教学平台可以更好的完成教学目标、优化教学效果，成为了混合式教学的首选网络教学平台。 Sakai网络教学平台是一个协同学习的开放源码环境，老师在平台上可以轻松地创建课程教学站点，利用通知、日程、新闻等工具可以发布教学日程支
16、配；利用课程大纲、幻灯播放、作业、投递箱、花名册、等常规教学工具，实现教学大纲、教学内容和教学资源的发布，完成日常教学工作；利用答疑室、探讨区、邮件等工具可以便利老师与学生、学生与学生之间的在线指导、沟通和协作；合理搭配练习与测试、报告、作业、成果发布、调查、评价/评价知阵、分组等工具，可以实现多种评价方式，完成测验和测试6。 3.2 面对思维培育的混合式教学模式的实施 3.2.1 新生入学摸底测试 由于高校计算机基础课程的教学对象是非计算机专业高校一年级的新生，而这些新生对于计算机基础学问和应用的了解驾驭程度差异很大，所以在学生入学开课之前，先对全校新生进行入学摸底测试。测试的内容、难度基本
17、等同于高校计算机基础课程的要求。通过测试，对新生的计算机基础学问和应用各部分内容的驾驭程度有所了解，为指导该课程面对计算思维提升有肯定的依据。 3.2.2 探究面对计算思维的教学方案 依据学生的摸底结果和所属学科特点，将学生分成理工类和人文类，对于理工类增加C语言程序设计算法要求，偏重于基础算法及拓展学问，如高性能计算、并行算法等，对于人文类则增加Visual Foxpro数据库应用要求，更偏重数据中发觉学问，如数据收集、数据管理、数据分析、数据可视化等。 详细教学采纳“理论”+“试验”+“综合”的授课方式。理论课上老师不是简洁地学问点讲解，更多的是集中在利用思维导图引导学生梳理新增学问点或技
18、能和从前学问点或技能的关系，同时展示新学问点或技能的相关案例，引发学生的认知冲突，带着问题去试验课上寻求答案。而试验课上，老师提前在网络教学平台上发布教学支配，进行案例展示，提出最新的探究案例或任务，并投放相应的学习资料，学生依据教学支配，利用网络平台上的工具进行自主探究或合作探讨，将学习结果投放到平台上与老师和其他学上共享展示；在学期末的综合课上，老师发布与不同学生学习背景相关的困难的学习案例或任务，学生将案例或任务作为实际问题进行求解，在求解的过程中比较全面的复习到之前多学习的学问和技能，最终形成计算思维。 3.2.3 变更考核评价方式 学生的思维培育和学习效果是一个动态连续的过程，因此考
19、核评价不能简洁的停留在最终的总评成果分数上，而要通过形成性评价与总结性评价相结合的方式来评价学生的学习成果。形成性评价要主客观结合，主要包括学生出勤状况、学生作业展示、学生课堂表现、平常小测验成果等方面；总结性评价包括学生综合课任务完成状况和最终的考试成果。最终，将这些方面的评价根据肯定比例系数组合，再组成对学生的最终评价，全面评价学生的学习效果。 4 总结 本文依据当前高校计算机基础课程教学的现状和计算思维培育的目标，提出了“思维导图”+“网络教学平台”+“混合式教学”的面对思维培育的混合式教学模式，并介绍了与这种模式相适应的“理论”+“试验”+“综合”的实施方式。通过为期一年的学习，学生能
20、够在了解计算机基础学问与原理的基础上，驾驭计算机的基本操作技能，初步形成了利用计算机解决问题的方法和思维实力。 当然，计算思维的培育不能希望一门“高校计算机基础”课程就完全实现，计算思维教学改革也不行能一蹴而就，但是，作为 21 世纪人类的必备技能，计算思维的培育势在必行7。 参考文献： 1 吴宁，崔舒宁. 以计算思维实力培育为核心的高校计算机基础课程教学内容改革探讨J. 计算机教化，2022：107-110. 2 Wing J M. Computational ThinkingJ. Communications of ACM， 2022， 49： 33-35. 3 九校联盟计算机基础教学发展
21、战略联合声明J. 中国高校教学，2022. 4 东尼博赞. 思维导图大脑运用说明书M. 张鼎昆，徐克茹，译. 北京：外语教学与探讨出版社，2022：1-10. 5 黄荣怀，马丁，郑兰琴，张海森. 基于混合式学习的课程设计理论J. 电化教化探讨，2022：9-14. 6 张丹，王建华. Sakai平台应用探讨J. 黑龙江科技信息，2022：150. 7 甘才军，周娅. 计算机基础教学与文科生计算思维培育J. 计算机教化，2022：20-23. 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页