大學計算機基礎課程改革研究

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引言

近年來，“計算思維”思想概念在大學計算機相關課程的改革中被稱為一項重要的指導思想和研究方向，隨即展開了關于“計算思維”的教育研究的熱潮，尤其是對大學計算機教育的研究。陳國良教授等研究學者認為“計算思維”與邏輯思維、驗證思維一并稱為推動人類和現(xiàn)代科技發(fā)展的三大思維，計算機與數(shù)學、物理一樣是培養(yǎng)新時代各個領域人才的必備基礎課程。計算思維在各個領域中的作用及影響力逐漸被人們所認識。1982年，諾貝爾物理學獎得主KenWilson在他的獲獎演講中就提到計算在他的工作中扮演的重要角色;2013年的諾貝爾物理學獎、生理學或醫(yī)學獎都與“計算”有關;“計算思維”是理解自然、社會等現(xiàn)象的新視角，是解決問題的新方法，是創(chuàng)造知識、提高創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力的新途徑。成都理工大學的孫淑霞教授針對地方高校進行了以計算思維為導向的大學計算機基礎課程改革和教學內(nèi)容設計。

一、基于計算思維的教育亟待解決的核心問題

通過周以真教授的定義，可以將“計算思維”看作是一種思想或方法理論。其實在日常教學中，每有非計算機專業(yè)學生問起學習計算機基礎課程的作用時，教師通常給予“培養(yǎng)學生運用計算機的方式思考問題”等類似的回答。雖然在朦朧之中，也有將“計算”的基本思路注入到教學中去，但也難免為枯燥、煩悶的計算機理論所掩蓋。另一個重要的問題就是以往“大學計算機基礎”課程制訂教學目的時以學生掌握了多少操作為基本考核目標，這就使得“大學計算機基礎”教育陷入了“狹義工具論”的深淵。會使學生感到“從來都沒有體驗過計算的愉悅———計算原理的相互影響以及問題有效解決的思維方式”，對計算機的教育非常有害，這樣會使學生對計算學科的認識淡化，無助于計算技術中最重要的核心思想與方法的掌握。如何解決這兩個問題，是所有“大學計算機基礎”的一線教師和教學改革者的燃眉之急。下面，就依照我校近兩年的“大學計算機基礎”課程的發(fā)展現(xiàn)狀，淺談在農(nóng)林類高校中如何進一步發(fā)展基于計算思維的大學計算機基礎課程教學。

二、基于計算思維大學計算機基礎課程的教育實踐

1．課程的構建

在大學計算機基礎課程的構建方面，采用了“一個教學目標、三個實驗層次、分專業(yè)立體”的培養(yǎng)原則。“一個目標”是以提高人才的基于“計算思維”等綜合素質(zhì)或能力為目標;“三個實驗層次”是根據(jù)學生的認知規(guī)律和不同專業(yè)、層次學生的學習需求，將課程的層次分為基礎驗證性實驗、綜合性設計性實驗和創(chuàng)新性實驗，充分調(diào)動學生主動參與、積極思考的能動性，培養(yǎng)學生的計算思維和創(chuàng)新能力。結合網(wǎng)絡學習資源，建立了包括自主學習系統(tǒng)、多媒體交互教學系統(tǒng)和學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)輔助系統(tǒng)的“分專業(yè)立體培養(yǎng)體系”。使大學計算機基礎課程教學既有內(nèi)延又有外展，有效地促進了學生“計算”能力和“計算”素質(zhì)的提高。

2．教材的修訂

從教材的修訂入手進行課程內(nèi)容的更新和結構調(diào)整。修訂后的大學計算機基礎教材具有如下特點:注重內(nèi)容的基礎性、系統(tǒng)性和實用性;能夠體現(xiàn)最新計算機技術前沿以及“計算技術”在農(nóng)業(yè)院校的應用;強調(diào)“技能”實用性，更新書中的大量案例;應用性和概念性內(nèi)容與時俱進，通過算法及基于Raptor的程序設計基礎等以問題求解為核心的內(nèi)容設置增強“計算思維”思想概念的引入和理解;知識點組織模塊化，對于不同層次和專業(yè)的學生都可以根據(jù)需求進行調(diào)整，具備良好的適用性。

3．編寫基于“計算思維”的與農(nóng)業(yè)各領域相關的案例集

在精選案例時，充分考慮學生的專業(yè)和層次的不同，將案例集的整理分為兩個層面:基礎案例集和項目驅(qū)動型案例集?；A案例集中的案例采用迭代式案例模式，比如在Excel教學中使用同一個案例，采用迭代的方式循序漸進地重點講解單元格格式→引用→公式→排序→分類匯總→圖表→數(shù)據(jù)透視表→圖表輸出等知識點。案例驅(qū)動的教學模式使枯燥的計算方法變得生動，更能讓學生感受到“計算”的樂趣。使用案例驅(qū)動的方式講解程序設計的語法現(xiàn)象和知識點，結合生產(chǎn)實踐和經(jīng)典案例提出問題，引導學生思考，講解解決思路，引出常見的語法現(xiàn)象，使學生理解和掌握解決問題的思維方式，達到“計算思維”培養(yǎng)的目的。項目驅(qū)動型案例集依托服務墾區(qū)和地方現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)方面的技術優(yōu)勢，結合各個專業(yè)對計算機基礎教學的需要進行構建。這些案例來源于教師主持或參與的橫、縱向課題，例如選取“水稻本田現(xiàn)代化管理系統(tǒng)”“水稻智能化浸種催芽設備”“地下水位監(jiān)測系統(tǒng)”等系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與格式轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換等內(nèi)容作為數(shù)據(jù)表示部分的案例展示;將橫向課題“農(nóng)場社區(qū)管理系統(tǒng)”和“農(nóng)場黨建管理系統(tǒng)”作為數(shù)據(jù)庫的案例展示給學生，讓學生參與到實際問題的解決方法的思考中，學習和領悟運用“計算”思維解決問題的方式，均取得了良好的效果。

三、結論

1．大學計算機基礎課程應該根據(jù)專業(yè)進行進一步細化。

在現(xiàn)階段區(qū)分文科類、理工類專業(yè)的基礎上進一步分成農(nóng)業(yè)工程類、文科經(jīng)管類、農(nóng)學類、動物科學類、生命科學類等等。不同的專業(yè)運用“計算思維”的核心問題解決思想理解各自專業(yè)的實例，將更有利于非計算機專業(yè)的學生運用“計算思維”解決問題。

2．合理配置“大學計算機基礎”課程。

軟件應用培養(yǎng)要分層，技術基礎培養(yǎng)分專業(yè)，“計算思維”的培養(yǎng)是根本。

3．教學過程合理規(guī)劃。

合適的教育理論和教材需要合理的教學過程才能將“計算思維”的思想精髓給予學生，需要結合案例和項目等使教學過程更加生動有趣。所以進一步研究案例的構建和教學過程的設計也是“計算思維”思想在大學計算機基礎課程中的發(fā)展的重要部分。

作者：王雪 陳爭光 許楠 關海鷗 衣淑娟 單位：黑龍江八一農(nóng)墾大學信息技術學院