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基于计算思维能力培养的大学计算机基础教学策略

来源:用户上传      作者:薛佳楣 苏晓光 刘越 周虹

  摘要:所谓计算思维就是涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动,可以将复杂的问题简单化,通过一系列的计算,建模等方式使问题得到解决。论文从大学计算机课程现状与存在的问题出发,描述了基于“计算思维”能力培养的大学计算机基础教学意义,最后,从分层培养、重构教学内容、课堂翻转、提高教师专业素养等四个方面给出了大学计算机基础课程中渗透计算思维的应用策略。
  关键词:大学计算机基础;计算思维;教学方法
  中图分类号: G424        文献标识码:A
  文章编号:1009-3044(2021)01-0197-02
  基于教育部对计算机教育提出的改革,现阶段大学计算机课程已经成为通识类课程,同时根据教育部对人才培养的要求,培养学生的计算思维已经成为大学计算机基础课程的教学目标之一。在各大高校大学计算机基础课程中适当渗透计算思维的教学方式也已经成为共识。
  从宏观意义上来讲计算思维是从计算机学科中提取的一套方法理论,而从微观意义上来说计算思维就是一种计算,因其具有计算的特性,就是根据已知得出未知。计算思维从通俗的角度来说是一套概念模型,当人们运用这种概念模型时要经过建模、解模等步骤,而与这些步骤相对应的就是人的思维方式,人要将思维活动付诸实践,在这个过程中人经过分析问题、演绎推理、算法计算等一系列的环节,从中找出规律以及原理,最终解决问题。
  1 大学计算机课程现状与存在的问题
  如何在大学计算机课程中渗透计算思维方面还存在着许多问题。
  首先,大学计算机基础课程主要是学生在教师的指导下在机房进行上机实践操作,为保证非计算机专业学生能够有足够的学时学好专业课,计算机基础课时不断被压缩,甚至不少高校取消了这门课的授课,在这种少量学时的情况下,教师很能够少在计算机教学中贯穿“计算思维”的理念,学生们大多都是机械地去重复教师指定的任务,这样培养的毕业生严重缺乏计算思维能力,不能满足社会对人才在信息应用能力与计算机素养方面的需求。
  其次,随着计算机教育的普及程度越来越高,现在很多中小学阶段就已经开始讲授计算机基础知识,这样就会造成学生们的基础参差不齐,所以,在步入大学后教师的教学方式和教学侧重应如何确定,面对发展如此迅速的学科,教师应如何应对知识的膨胀。由此可以看出,大学计算机基础课程的具体实施还是存在较多困境。
  2 基于“计算思维”能力培养的大学计算机基础教学意义
  计算思维的培养可以从根本上提高学生的独立思考能力和创新能力,将计算思维融入计算机基础教学中,从根本出发,强化计算思维的深度,以全面提高学生的独立思考能力为宗旨,将计算思维能力的培养与社会需求相结合,对学生以后的工作是有着重大意义的。
  1)深化教学内容。以培养计算思维为目标开展大学计算机基础课程,在此过程中教学内容就不单单是狭义的工具论,而是在教學内容中探索如何培养一种新的思考方式,使计算思维变成一种普遍的专业技能。现阶段如何培养学生的计算思维仍处在探索阶段,大学计算机基础课程作为一门基础课程,对于计算思维的培养以及教学内涵的延伸是有着深远影响的。
  2)“互联网+”背景下探索新的教学模式。在“互联网+”背景下,传统行业的发展必然会影响到教育行业,所以培养计算思维不仅可以提高学生的自主创新能力,还能在教学过程中利用互联网平台探索研究出新的混合教学模式。随着各大新型网络教育平台的兴起,将网络课堂与传统课堂相结合的教学模式出现在大众视野,学生有了更多的选择,同时也增加了独立思考的机会,这种教学模式的出现对于今后的课程实践有着重大意义。
  3)提供教学改革参考。计算思维的培养对于工程类教育是有着重大意义的,所以对于计算机基础课程教育的教学方法、教学手段、教学内容的研究对其他工程类学科的教育改革是有一定作用的,基于计算思维培养的计算机基础课程的开展为其他教育改革提供了充分的样本和精确的数据,虽然现阶段教育改革仍存在很多问题,但是会在今后的教学实践中不断完善。
  3 大学计算机基础课程中渗透计算思维的应用策略
  在明确了以培养计算思维为核心的计算机基础课程的教育改革的前提下,大学计算机基础课程也就成为各个高校必修课程中较为重要的一部分,大学计算机基础课程旨在培养学生利用计算机解决问题的能力以及计算思维能力,鉴于课程具有周期短、范围广等特点,所以传统的教育模式既不能有效地培养学生的计算思维,也不能提高学生独立分析问题、解决问题的能力。所以,应将计算思维潜移默化的融入课堂中去,让学生可以主动去探究问题的根本,这样既获得利用“计算思维”的方法解决问题,又能帮助学生提高解决实际问题的效率。对于如何将这种模式应用到实际中去,如何促进教学手段的有效实施,有以下策略:
  3.1 结合学生专业背景,进行分层培养
  对于非计算机专业的学生来说,学习计算机基础课程是想通过计算思维以及计算机应用来解决工作中遇到的实际问题。所以,在实际教学过程中应结合不同专业背景来设计教学方法,将不同的计算机应用应用到不同的专业领域当中去,运用与实际专业背景相适应的教学方法来提高学生的计算思维和独立分析解决问题的能力。
  根据相关报道,如今很多中小学已经开展了计算机基础相关课程,所以,很多学生是有着一定的计算机基础的,在步入大学课堂后教师应该根据学生对计算机基础的掌握程度来设置教学方法,分层次来制定计划,教学过程中根据学生的实际情况因材施教,以培养计算思维为主要目标,以学生为中心来进行教学。
  3.2 计算思维贯穿始终,重构教学内容
  高校在进行计算机基础课程的讲授过程中通常注重对原理以及性能的讲解,对于引导和启发学生思考方面是存在欠缺的,长此以往,学生难免会产生消极情绪,慢慢地也会削弱学生应用计算机解决实际问题的能力,所以适当改进教学内容是解决当前问题较为有效的方式,以计算机进制转换问题为例,传统的教学内容就是从计算机应用方面来解释进制转换以及信息的表示方式,改进教学内容之后就可以引导学生从理论层面理解计算机中信息的表示方法,让学生产生疑问,然后通过独立思考来深刻理解计算机信息的存储及表达。   在传统的教育模式下,教师设计教学案例往往注重技术的培养,而对计算思维大多数时候都是在无意识的情况下进行的。其实培养计算思维与技术能力不是相矛盾的,这其中存在着千丝万缕的联系,在计算机基础课程中有很多案例都反映着计算思维的精髓,例如在大学计算机基础MS-Office章节中,在教学案例中向学生渗透计算思维,将Word 、 Excel 、 PPT综合案例逐步分解成相关的任务,采用启发式教学,以分解后的任务为驱动,让学生从任务中获得解决问题的知识和方法,在应该具备的知识、操作技能、是否有最佳方法等方面进行深入思考,从而提高学生的创新能力和计算思维。
  3.3 利用线上教学模式,进行课堂翻转
  随着计算机技術的飞速发展,计算思维已经成为一种人人应该具备的技能。混合教学模式的实质就是将网络学习与现实课堂相结合的一种新型的教学方式,这种教学模式不仅发挥了教师在教学过程中的主导作用,还尊重了学生的主体性,有利于培养学生的计算思维,使教学模式的作用得到了有效地发挥[1]。
  计算机基础的理论课程具有抽象、不易理解等特点,学生在学习过程中难免会感到枯燥乏味,难以提起兴趣,不利于培养学生的计算思维,因此,改变学习模式,探索新的教学方式是至关重要的。受新型冠状病毒影响,国内几乎所有大型在线平台免费向学生开放,网络课程已经成为划时代的标记,万门课程面向学生开课,但是如果完全脱离课堂就会出现学生在学习过程中完全封闭,而且利用网络学习对学生的自制力是有一定要求的,而推行混合学习模式不但可以尊重教师的主导地位,同时又可以以学生为中心进行教学,各高校应该依托各大网络教育平台来搭建自己的教学资源库,学生和老师根据专业特点来收集优秀的视频资料,弥补教学资源不足的同时又丰富了教学内容,教师在教学过程中应充分发挥引导作用,与学生营造出良好的交流氛围,在混合教学模式下教师应该既注重学生专业技能的培养,同时也要提高学生的自主创新能力,培养学生的计算思维[2]。
  3.4 提高教师专业素养,培养实践能力
  现阶段各大高校在开展教学改革的同时,师资力量的欠缺也成了较为显著的问题,很多高校计算机基础课程的任课教师并没有学习过专业理论,所以在教学过程中就会出现纰漏,教学方法也存在一定的弊端,无法有效培养。面对发展如此迅速的计算机行业,计算机基础课程的教学应该紧跟时代步伐,结合社会对人才的需求,因此,对教师的专业素养是有一定要求的,各高校应该注重培养教师团队的各项专业技能,组织教师参加影响力较大的教学会议,提供外出学习机会,引进企业人才精英来校开展讲座等形式来有效地提高教师团队的教学水平和操作能力,进而培养学生的计算思维与能力[3]。
  4 结语
  针对现阶段各大高校对于以培养计算思维为宗旨开展计算机基础课程的教学改革重视程度不够以及师资力量欠缺等问题,提出了有关针对计算思维培养的教学方法的探讨,并介绍了相关的实施策略。然而,在计算机基础课程的后续实施过程中还会出现很多的问题,因为计算思维的概念还没有完全的被大众所理解和认知,学生的掌握程度又参差不齐,所以具体实施就会出现很多阻碍,需要在今后的教学过程中全面提高教学质量,将计算思维融入到计算机基础课程中,继续深化和推进培养计算思维的目标。
  参考文献:
  [1] 战德臣,王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教学,2014(7):59-66.
  [2] 夏晓峰.将计算思维融入大学计算机基础课程中的研究[J].科技创新与生产力,2019(2):3-5.
  [3] 郭瑾,王晓青,朱冬冬.计算思维导向的混合教学模式在大学计算机基础教学中的应用[J].软件导刊,2019,18(1):217-220.
  【通联编辑:唐一东】
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