刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
计算思维在高职计算机基础课教学中的应用探索
【作者】 刘永铎
【机构】 甘肃广播电视大学信息化处
【摘要】【关键词】
【正文】 摘 要:根据计算思维的方法和国内学者对计算机基础课程定位的重新认识,提出了在高职计算机基础课教学中融入以“计算思维”为核心的教学方式,以提升计算机基础课的教学效果,更重要的是培养学生的计算思维,使计算思维成为学生的一种基本能力,增强学生的创新能力和分析问题及解决问题的能力。
关键词:计算思维;计算机基础;教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
Abstract: Based on the computer thinking method and the new awareness of domestic scholars on basic computer courses, ‘computational thinking ’-cored teaching method are proposed to put into practice in the basic computer course teaching at vocational college so as to raise the teaching effect, better cultivate the students’ computational thinking, which shall become a basic ability for college students and strengthen the students’ innovation, problem-solving and analyzing ability.
Keywords:computational thinking, basis of computer engineering, teaching
引言
随着现代科技的不断发展和进步,尤其是近年来信息技术的飞速发展,计算机技术已经渗透到各行各业,熟练使用计算机已经成为现代社会对人的一项基本要求。在我国高校的专业设置中,《计算机文化基础》、《计算机应用基础》一类的课程已作为计算机公共基础课对所有专业的学生开设多年。近年来,计算机公共基础课教学变得枯燥乏味,无法调动学生的学习兴趣,教学效果达不到教师和学生期望。如何提高高职学生计算机公共基础课的教学效果、计算机公共基础课的教学目标和定位到底是什么成为老师值得深思的课题。在计算机公共基础课中融入计算思维的教学方法,有助于提升学生的学习兴趣,提高计算机公共基础课的教学效果,更重要的是通过在非计算机专业学生中开设这些公共基础课来培养学生的计算思维,以增强学生的创新能力,使学生在各自的专业领域和工作岗位上利用计算思维的能力来分析问题和解决问题。
1高职学生计算机公共基础课的教学困境
计算机公共基础课程在我国高校非计算机专业中已开设多年。近年来,老师普遍发现这门课讲授的压力越来越大,学生的学习兴趣普遍下降,教学效果达不到老师和学生的期望,教学出现了困境。本文认为主要的原因是计算机目前已经非常普及,学生在进入大学校园之前接触计算机的机会比较多,而我们围绕着教学大纲所讲授的内容却没有多少变化,教材内容跟不上现代信息发展的水平,如果老师还在照本宣科,讲授内容枯燥乏味,当然无法吸引学生的注意力了。老师必须在教学理念、教学内容、教学方法上进行创新,重新思考这门课的教学目标和定位,才能走出这一困境。
2关于计算思维
计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个概念,也是计算机教育需要重点研究的课题[1]。国际上普遍认同的计算思维的定义来自于美国卡内基·梅隆大学周以真(Jeannette M. Wing)教授。周以真教授认为: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]。计算思维应当是我们每个人都具有的一项基本技能,正如所有人都具有的“读、写、算”(英文简称3R)能力一样,它是计算机学科所具有的一种特殊的思维模式,但这并不要求我们要向计算机一样去思维。
计算思维在美国教育界非常受重视,被上升到关系美国国家科学领先地位、国际竞争力和国家安全的高度。2008年,美国国家科学基金会(NFS)启动了一个涉及所有学科的、以计算思维为核心的重大基础研究计划“计算使能的科学发现与技术创新”(Cyber-Enable Discovery and Innovation,CDI),进一步将计算思维的培育扩展到美国的各个研究领域[3]。在我国,中国工程院李国杰院士在《中国至2050年信息科技发展线路图》中提出计算思维的培养是客服“狭义工具论”的有效途径,是解决其他信息科技问题的基石[4]。近几年在我国高校非计算机专业的计算机公共基础课教学中引入计算思维备受重视,由北京大学、清华大学等9所首批“985工程”高校组成的九校联盟(C9)于2010年7月在西安交通大学举办了首届“九校联盟(C9)计算机基础课程研讨会”,会议旗帜鲜明地把“计算机思维能力的培养”作为大学计算机基础教育的核心,这些高校已经陆续开设了以计算思维为导向的计算机基础课程。
3计算思维在高职计算机公共基础课教学中的应用探索
3.1重新定位课程的教学目标
在计算机公共基础课的教学中,受计算机“狭义工具论”思想的影响,许多学校将计算机作为一个工具要求学生学完后可以熟练操作计算机作为课程教学目标。许多本科学校已经将《大学计算机》作为计算机公共基础课来开设,在课程教学时就已经考虑到了对学生计算思维能力的培养。而高职学校的教材还普遍停留在《计算机应用基础》阶段,忽略了计算机“文化”,偏向计算机“应用”。在高职计算机公共基础课的教学目标上,既要注重应用,让学生用好这个大工具,更重要的是要通过计算机科学的知识培养学生的计算思维和信息素养,从思维的角度让学生对计算机本身及其应用方式有全面的理解,为其今后在工作岗位上的创造性活动打下坚实的基础,为增强高职学生的“后劲”提供智力保障。
3.2突破教材限制,重构教学内容
在计算机公共基础课教学中,并不是把计算思维当做一套理论来讲给个学生听,而是要在实际教学中贯穿这种思想,以潜移默化的作用来培养学生的计算思维。而目前高职学校计算机基础课教材的内容是无法满足这种需求的,这就给老师提出了许多新的要求。要将“理论”、“操作”、“思想”能力的培养放在同等重要的位置。为了实现这一目标,老师需要对现有教材的内容进行重构,定制符合这种培养目标的教学内容。根据国内学者的研究,主要有以下几个方面的内容:计算思维的基础知识、计算原理、算法与程序设计语言基础、计算机硬件基础、计算机软件基础(包括操作系统、数据库、软件工程等)、计算机网络基础和计算机网络信息安全基础几个方面。基于以上内容,突破教材限制,定制符合教学目标的课程单元,并将计算思维贯穿于整个教学过程,调动学生的学习积极性,培养学生的思维能力。整个过程既是学习的过程,又是思维的过程,最终将我们的思维现实化。
3.3加强实验课教学和个性化教学,充分调动学生的学习兴趣
为了实现课程的教学目标,除正常的课堂教学外,应该加强实验课教学的力度,使课堂教学和实验课教学相辅相成,做到理论与实践的结合,最后实现思维层面的升级。基于重构的课堂教学的内容,改革实验教学内容,丰富实验设计,构建有验证类、应用类和创新类的多层次实验内容体系。实验项目既要结合教学内容,又要考虑到学生个体差异,设置多种实验方案,既有面向基础较弱的学生群体的实验方案,使这部分学生充分感受到存在感;又有满足基础较好的学生群体的实验方案,使这部分学生学得过瘾。通过个性化教学,充分调动学生的学习兴趣。另外,在课堂教学中还可通过“案例教学”、“小组学习”等形式满足学生个性化学习需求。目前,在高职学生计算机公共基础课教学中贯穿计算思维的教学,势必给老师提出了更高的要求,增加非常大的工作量,为了达到效果,可以尝试“教学团队建设”,根据课程内容,整门课程的教学由多位老师组成教学团队来协作完成。
4总结与展望
在高职计算机公共基础课教学中探索应用计算思维的理念,走出目前的困境。通过抽象和自动化的强化训练,使学生形成问题求解的思路,在学习过程中拓展计算思维。逐渐把计算思维塑造为和“读、写、算”一样的大家都应具有的一种基础技能。当然计算思维工作要全面推开以及在后继课程中分类分层联动实施,工作量很大,面临着许多挑战。计算思维教学改革是一项系统工程,不是一件一蹴而就的事情,需要不断学习、研究、探索、实践和优化。
参考文献:
[1] 王荣良.计算思维:一种新的学科思维方式[J].中国信息技术教育,2012(6):9-13
[2] 周一真.计算思维[J].中国计算机协会通讯,2007(3):11
[3] 美国国家科学基金CDI 计划官方网站[EB/OL]. http://www.nsf.gov/crssprgm/cdi/
[4] 陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教育,2011(1):7-11
作者简介:刘永铎(1981-),男,甘肃庆阳,硕士,高校讲师,主要从事计算机应用研究及计算机专业课教学。
关键词:计算思维;计算机基础;教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
Abstract: Based on the computer thinking method and the new awareness of domestic scholars on basic computer courses, ‘computational thinking ’-cored teaching method are proposed to put into practice in the basic computer course teaching at vocational college so as to raise the teaching effect, better cultivate the students’ computational thinking, which shall become a basic ability for college students and strengthen the students’ innovation, problem-solving and analyzing ability.
Keywords:computational thinking, basis of computer engineering, teaching
引言
随着现代科技的不断发展和进步,尤其是近年来信息技术的飞速发展,计算机技术已经渗透到各行各业,熟练使用计算机已经成为现代社会对人的一项基本要求。在我国高校的专业设置中,《计算机文化基础》、《计算机应用基础》一类的课程已作为计算机公共基础课对所有专业的学生开设多年。近年来,计算机公共基础课教学变得枯燥乏味,无法调动学生的学习兴趣,教学效果达不到教师和学生期望。如何提高高职学生计算机公共基础课的教学效果、计算机公共基础课的教学目标和定位到底是什么成为老师值得深思的课题。在计算机公共基础课中融入计算思维的教学方法,有助于提升学生的学习兴趣,提高计算机公共基础课的教学效果,更重要的是通过在非计算机专业学生中开设这些公共基础课来培养学生的计算思维,以增强学生的创新能力,使学生在各自的专业领域和工作岗位上利用计算思维的能力来分析问题和解决问题。
1高职学生计算机公共基础课的教学困境
计算机公共基础课程在我国高校非计算机专业中已开设多年。近年来,老师普遍发现这门课讲授的压力越来越大,学生的学习兴趣普遍下降,教学效果达不到老师和学生的期望,教学出现了困境。本文认为主要的原因是计算机目前已经非常普及,学生在进入大学校园之前接触计算机的机会比较多,而我们围绕着教学大纲所讲授的内容却没有多少变化,教材内容跟不上现代信息发展的水平,如果老师还在照本宣科,讲授内容枯燥乏味,当然无法吸引学生的注意力了。老师必须在教学理念、教学内容、教学方法上进行创新,重新思考这门课的教学目标和定位,才能走出这一困境。
2关于计算思维
计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个概念,也是计算机教育需要重点研究的课题[1]。国际上普遍认同的计算思维的定义来自于美国卡内基·梅隆大学周以真(Jeannette M. Wing)教授。周以真教授认为: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]。计算思维应当是我们每个人都具有的一项基本技能,正如所有人都具有的“读、写、算”(英文简称3R)能力一样,它是计算机学科所具有的一种特殊的思维模式,但这并不要求我们要向计算机一样去思维。
计算思维在美国教育界非常受重视,被上升到关系美国国家科学领先地位、国际竞争力和国家安全的高度。2008年,美国国家科学基金会(NFS)启动了一个涉及所有学科的、以计算思维为核心的重大基础研究计划“计算使能的科学发现与技术创新”(Cyber-Enable Discovery and Innovation,CDI),进一步将计算思维的培育扩展到美国的各个研究领域[3]。在我国,中国工程院李国杰院士在《中国至2050年信息科技发展线路图》中提出计算思维的培养是客服“狭义工具论”的有效途径,是解决其他信息科技问题的基石[4]。近几年在我国高校非计算机专业的计算机公共基础课教学中引入计算思维备受重视,由北京大学、清华大学等9所首批“985工程”高校组成的九校联盟(C9)于2010年7月在西安交通大学举办了首届“九校联盟(C9)计算机基础课程研讨会”,会议旗帜鲜明地把“计算机思维能力的培养”作为大学计算机基础教育的核心,这些高校已经陆续开设了以计算思维为导向的计算机基础课程。
3计算思维在高职计算机公共基础课教学中的应用探索
3.1重新定位课程的教学目标
在计算机公共基础课的教学中,受计算机“狭义工具论”思想的影响,许多学校将计算机作为一个工具要求学生学完后可以熟练操作计算机作为课程教学目标。许多本科学校已经将《大学计算机》作为计算机公共基础课来开设,在课程教学时就已经考虑到了对学生计算思维能力的培养。而高职学校的教材还普遍停留在《计算机应用基础》阶段,忽略了计算机“文化”,偏向计算机“应用”。在高职计算机公共基础课的教学目标上,既要注重应用,让学生用好这个大工具,更重要的是要通过计算机科学的知识培养学生的计算思维和信息素养,从思维的角度让学生对计算机本身及其应用方式有全面的理解,为其今后在工作岗位上的创造性活动打下坚实的基础,为增强高职学生的“后劲”提供智力保障。
3.2突破教材限制,重构教学内容
在计算机公共基础课教学中,并不是把计算思维当做一套理论来讲给个学生听,而是要在实际教学中贯穿这种思想,以潜移默化的作用来培养学生的计算思维。而目前高职学校计算机基础课教材的内容是无法满足这种需求的,这就给老师提出了许多新的要求。要将“理论”、“操作”、“思想”能力的培养放在同等重要的位置。为了实现这一目标,老师需要对现有教材的内容进行重构,定制符合这种培养目标的教学内容。根据国内学者的研究,主要有以下几个方面的内容:计算思维的基础知识、计算原理、算法与程序设计语言基础、计算机硬件基础、计算机软件基础(包括操作系统、数据库、软件工程等)、计算机网络基础和计算机网络信息安全基础几个方面。基于以上内容,突破教材限制,定制符合教学目标的课程单元,并将计算思维贯穿于整个教学过程,调动学生的学习积极性,培养学生的思维能力。整个过程既是学习的过程,又是思维的过程,最终将我们的思维现实化。
3.3加强实验课教学和个性化教学,充分调动学生的学习兴趣
为了实现课程的教学目标,除正常的课堂教学外,应该加强实验课教学的力度,使课堂教学和实验课教学相辅相成,做到理论与实践的结合,最后实现思维层面的升级。基于重构的课堂教学的内容,改革实验教学内容,丰富实验设计,构建有验证类、应用类和创新类的多层次实验内容体系。实验项目既要结合教学内容,又要考虑到学生个体差异,设置多种实验方案,既有面向基础较弱的学生群体的实验方案,使这部分学生充分感受到存在感;又有满足基础较好的学生群体的实验方案,使这部分学生学得过瘾。通过个性化教学,充分调动学生的学习兴趣。另外,在课堂教学中还可通过“案例教学”、“小组学习”等形式满足学生个性化学习需求。目前,在高职学生计算机公共基础课教学中贯穿计算思维的教学,势必给老师提出了更高的要求,增加非常大的工作量,为了达到效果,可以尝试“教学团队建设”,根据课程内容,整门课程的教学由多位老师组成教学团队来协作完成。
4总结与展望
在高职计算机公共基础课教学中探索应用计算思维的理念,走出目前的困境。通过抽象和自动化的强化训练,使学生形成问题求解的思路,在学习过程中拓展计算思维。逐渐把计算思维塑造为和“读、写、算”一样的大家都应具有的一种基础技能。当然计算思维工作要全面推开以及在后继课程中分类分层联动实施,工作量很大,面临着许多挑战。计算思维教学改革是一项系统工程,不是一件一蹴而就的事情,需要不断学习、研究、探索、实践和优化。
参考文献:
[1] 王荣良.计算思维:一种新的学科思维方式[J].中国信息技术教育,2012(6):9-13
[2] 周一真.计算思维[J].中国计算机协会通讯,2007(3):11
[3] 美国国家科学基金CDI 计划官方网站[EB/OL]. http://www.nsf.gov/crssprgm/cdi/
[4] 陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教育,2011(1):7-11
作者简介:刘永铎(1981-),男,甘肃庆阳,硕士,高校讲师,主要从事计算机应用研究及计算机专业课教学。