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探讨大学计算机基础教学中计算思维能力的培养

作者:2015-01-16 09:07文章来源:未知

  大学计算机基础课程是大学生进入大学校园后要学习的第一个计算机课程,目前多数高校把这门课程作为大学生必修的公共基础课。根据各高校的不同要求,课程内容大体上包括计算机发展史、计算机软硬件系统、操作系统、Office办公软件、计算机网络、多媒体技术、数据结构、数据库基础、软件工程、计算机安全等。课程要求学生掌握计算机科学的基础知识,使用计算机解决工作和生活中的实际应用问题,为今后更好地学习和掌握信息技术奠定基础。

  大学计算机基础课程在当前的教育环境中依然具备非常重要的作用。在现实中,这门课程非但没有受到重视,反而面临着严重的危机。实际教学中的问题主要体现在以下几个方面:第一,“狭义工具论”认为计算机基础就是计算机工具及其使用方法;第二,教材基本上是有关领域的浓缩版,各个领域的讲解不能深入,导致学生学习兴趣下降,逃课的比例增高;第三,计算机基础课教学学时被压缩,教学资源配置不充分,课程面临被裁减的危机。由此,教育部高等学校计算机基础课程教指委在2010年明确提出计算机基础课程应成为大学通识类课程,与大学通识类课程地位相对应。

  1计算思维的概念与特征

  计算思维的概念最早由美国卡内基.梅隆大学的周以真教授提出,指运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为,英文翻译为Computational Thinking,简称CT,其本质为抽象和自动化。

  计算思维有如下特征:(1)概念化而不是程序化。计算思维是用计算机科学的逻辑去思维,而不是用计算机来编程;(2)根本的而不是刻板的技能。计算思维是每个人为了发挥自己的作用和职能所掌握的集中的根本技能,而不是刻板的简单重复的技能;(3)人的而不是计算机的思维。计算思维是人们求解问题的一种途径,是人的思维的体现,计算机提供了强大的计算能力来实现人的思维。(4)是思想的而不是人造品。计算思维为我们提供的是一种解决问题的思维途径和概念,用于解决生活中的问题,而不是物理的软硬件产品;(5)数学和工程思维的互补与融合。计算机科学的本质来源于数学思维,计算机科学的发展是伴随着工程的管理与实施而来的,因此计算思维是数学和工程思维的互补与融合。(6)面向所有的人、所有地方。计算思维真正融入到人们的生活后,可以在任何地方为任何人所使用,是一种解决问题的有效工具。可见,计算思维的标志是有限性、确定性和机械性,计算思维的结论应该是构造性的、可操作的。因此,计算思维绝不仅仅局限于与计算机科学相关的思维,而是人类科学思维的一个构成部分,由于计算机的发展大大提高了这种思维的应用。

  2大学计算机课程的改革进程

  教育部高教司2012年下发《于公布大学计算机课程改革项目名单的通知》,确定了22个研究项目,标志着以计算思维能力培养为切入点的大学计算机课程改革进入一个新的阶段。从理论层面研究了计算思维的内涵、表现形式;从系统层面科学规划了课程的知识体系结构;从操作层面将大学计算机基础课程建设成为培养学生计算思维能力的有效途径;从实践层面推动一批高校按照不同的培养目标和专业需求开展改革探索。

  (1)开展广泛的调研工作。2013年3月,教育部大学计算机课程教指委组织专家访问了香港浸会大学、香港中文大学和澳门大学3所高校,调研港澳高校计算机通识教育情况。2013年7月,教育部大学计算机课程教指委组织专家到美国参加微软夏季教育高峰论坛,会见计算思维倡导者周以真教授,访问西雅图大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校,调研美国高校第一门计算机课程的开设情况。(2)梳理计算思维教学体系。借鉴 “伟大的计算原理”的分类方法,同时参考的核心概念和周以真的基础概念。(3)建立计算思维教学体系与课程教学内容的对应关系。(4)提出计算机基础课程改革的三种模式:模式一为方法推动式,即内容基本不变,改进教学方法;模式二为内容重组式,即内容小范围调整,突出重点,适当增删;模式三为全面更新式,即内容提升,大幅度更新。(5)课程教学资源建设。编写能够及时反映最近教学改革思路和人才培养方案的教材,注重内容的更新以及方法的创新。同时建设与教材相配套的数字化资源,进而建设课程教学平台、相关教学软件,充分利用现代教育技术手段,提高教材的建设质量。(6)试点与培训。在项目内要保证试点学校、专业数量和参与试点的学生数量。在全国范围内,开展一系列任课教师的研修活动,推动课程教学改革,持续提高大学计算机基础课程教学水平。

  3在大学计算机基础教学中培养学生的计算思维能力

  当前的大学计算机基础教学普遍按照《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》,采用“1 + X”形式的课程安排体系,计算机基础教学的课程内容和体系己经比较规范化和科学化,教学改革己具备良好的基础,不需要颠覆原有的课程内容,只需在原有内容的基础上进行提高和优化即可。应将计算思维和原有教学内容有机地结合,实施有意识的、主动的、积极的思维教育。这一过程涉及学时的重新分配、课程体系结构的调整等。这些内容在变更的时候还需要考虑到所涉及的专业背景,根据具体情况来统筹安排,在保证以计算思维能力培养为目标的同时体现出区分度。

  计算机基础教学面向计算思维进行教学改革,是“十二五”期间大学计算机课程改革的重心。计算机基础课程体系设计也面临着全新的机遇与挑战,计算机教育在大学整体教育中的重要性更加突出。计算思维为我们提供了理解物理、社会以及其他现象的一个新视角,指出了解决问题的一种新途径,其强调创造知识而非使用信息,从而提高人们创造及创新的能力。以计算思维为导向的计算机基础课程改革,能够更好地提高大学生的思维水平和认知境界,并拓展他们对现代技术的认知和理解。

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