計算機思維如何培養范文
時間:2023-11-09 17:46:24
導語:如何才能寫好一篇計算機思維如何培養,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
【中圖分類號】G434文獻標識碼:B文章編號:1673-8005(2013)02-0307-02
能力是使活動順利完成的個性心理特征,中學信息學教學的一個重要任務是培養學生的能力。思維能力是信息學教學要求的核心,它與自學能力、動手能力密切相關,對其它能力的發展水平起著制約作用。因此如何在實際教學中培養學生的思維能力就成為我們認真思考的問題。?
1改變教師觀念,改革教學模式
在計算機教學中,我認為現在最恰當的作法是,利用計算機多媒體、大屏幕投影、網絡等先進的教育技術手段代替傳統的粉筆和黑板。在課堂上,教師著重問題的創設,提供氛圍,讓學生在實踐活動中發現問題,著手解決問題,使學生成為學習的主人,老師則成為學生的“協作者”。例如在學習信息科技基礎知識令時,把先由老師講解理論,改為在老師的指導下邊實踐、邊學習;在學習Windows時,更是每堂課都離不了計算機。例如在講解FrontPage(主頁制作)軟件時,首先把學生帶到計算機旁,使每一名學生都面對FrontPage軟件的界面。老師先讓學生熟悉FrontPage界面,再幫助學生學會閱讀“幫助”,然后觀看老師編寫主頁的過程,最后讓學生自己設計一個圖文并茂的主頁。學生在剛開始操作時,感到困難重重,每進行一步操作都會遇到新問題,此時教師要親切和藹地耐心指點,鼓勵學生去發現新問題,大膽地讓學生去試驗,并提供可行的處理辦法,使學生在不斷的操作中,總結出有規律性的方法。在主頁設計中,學生傾注了自己的心血,使得版面非常美觀、精致,很多老師看后都贊嘆不已。在五周的FrontPage軟件學習中,學生們不斷進行著自我評價、自我完善,最終不但能全部掌握要求的內容,而且對學生來說,感到最大的收獲是學會了一種應用軟件的使用方法,為學生今后能獨立使用其他工具軟件奠定了基礎。當然教學模式有多種多樣,如講解接受模式、自學輔導模式、引導發現模式、實驗模式等等,在諸多種教育模式中,沒有那一種模式是最完美的。在教學中,采用那種教學模式,需要我們在實踐中不斷地去摸索總結。當然,教學的目的不在于追求完美的模式,改革教學模式不是目的,而是通過某種行之有效的方法,全面地貫徹教育方針。
2鼓勁學生,勤學好問,訓練學生思維的靈活性
作為現代人最基本的能力和文化水平的標志,信息素養(信息的獲取、分析、處理、與應用的能力)應該在人的必備知識結構與潛在能力中占據相當重要的地位。最核心的問題是:學會如何適應信息社會,就是要具備基本的讀、寫、算的技能之外,還應當具備對學習新知識的好奇心、探索欲,對事物主動思考的質疑能力,具有使用信息系統并會從無限的信息系統中提煉自己所需要知識的能力,以及解決問題的運籌能力及抓住新問題、運用新方法、提出新見解的能力。古人云:學問,學問,不恥下問。對于自己不能解答的問題應及時的請教老師或同學,養成不懂即問的好習慣。越是自己百思不得其解的問題,經請教弄懂之后,對開拓自己的思路作用越大,越是經久不忘。凡是學習優異的同學都有愛提問題的好習慣。教師在平時的教學中應鼓勵學生多問問題,大膽提出問題,課堂教學應努力營造一個民主和諧、生動活潑的教學環境,善待學生的提問,并組織學生對意義較大的提問進行討論,以求共同進步。支持學生大膽地發表不同見解,正確的老師及時給以肯定,給以鼓勵;不正確的見解也要引導學生討論研究,予以校正。切忌對學生的不正確提問惡語批評,挫傷其積極性,提倡多問幾個為什么,引導學生大膽的提出自己的新思路、新方法、新方案。
3上機實踐,成功體驗,激活思維
信息技術課是一門實踐性很強的課,在教學過程中,教師應在學生認知水平能夠承受的前提下安排一些適合自學的內容讓學生自學掌握。開始自學的內容要少而簡單,等學生認為自學不是一件很難的事情且樂于參與時,再適當加大自學的難度。例如:在Photoshop圖片加工處理的教學過程中,先引導學生學會基本編輯方法后,對一些觸類旁通拓展性的操作可放手讓學生自己去體會發揮,在這深一層次的實踐中,教師指點學生碰到問題尋求幫助的幾條路徑:軟件本身的幫助系統,老師、同學的幫助,因特網的相關資源。這樣做會使學生在不斷的成功體驗中增強自信,并逐漸養成求知探索的習慣。學生通過對上機訓練,獲得大量的感性知識,然后在教師的指導下進行“去粗取精,去偽存真,由此及彼,由表及里?”的思維加工過程,實現由感性認識向理性認識的飛躍。經常進行這種思維訓練,可以顯著提高學生抽象思維的能力。
4課外實踐,求知探索,拓展思維
篇2
一、加強數學語言訓練
語言是思維的工具,也是思維的結果,在課堂上,除了耳聽、眼看、腦想外,還得動口把思維用語言表達出來,從想到說,對于低年級學生來說是比較困難的,如何進行數學語言的訓練發展學生的邏輯思維能力,采用什么方法,使教學符合規律和學生的心理特點。小學生由于年齡小,語言發展尚不完備,語言表達往往缺乏完整性、條理性,而且學生也習慣于用生活化的語言來表達自己對數學知識的理解。我認為在學習的初始階段,經常使用生活化語言,會阻礙學生數學思維的有效發展。
在計算教學中,應該引導他們說清思路。計算題教學的重點是讓學生在理解算理的基礎上掌握計算方法。學生對于一種算理聽聽似乎明白,但是真正理解與否,要看他能否清楚地表達出來,并且算理的表達要求有條有理、有根有據,符合邏輯關系。在低段數學的計算教學中,加強算理教學,重視說想的過程,既可以幫助學生鞏固所學的計算方法,又能培養學生的表達能力,發展學生思維。如在學習20以內的進位加法時,要求學生通過分析,說出9+5的算理:因為9加1等于10,所以把5分成1和4,9加1等于10,10再加4就等于14。這樣通過讓學生說算理,使學生條理清楚,思維深刻。經常進行這樣的訓練,讓學生充分利用語言這個信息源,清晰而又準確地表達自己的思維,學生思維程序優化進程就會大大加快。
二、加強對比、觀察、判斷方面的訓練
結合對比、觀察、判斷方面的教學,初步培養學生的分析、比較、綜合能力。如教學兩位數加一位數、整十數(不進位)的口算方法,先讓學生操作計算34+2和34+20的結果,再敘述操作過程,分析題中數的特點,歸納綜合得出口算的步驟,讓學生通過分析、比較、綜合總結出口算方法。這樣對比教學,不僅有利于學生掌握算理,培養初步比較、分析、綜合能力,還有效地提高了計算的正確性。結合法則教學,培養學生的抽象、概括能力。但是在對比教學中,要注意選擇有關聯性的題,如32+2和34+20看似很接近,但是計算方法不同,2和32個位上的2相加,20和32十位上的3相加,設計此類題的目的在于讓學生在計算之前觀察、思考,找到適當的方法。通過這些題,靈活有效地區分算理,提高計算的實效性。再比如,7×9,63÷9,63÷7這三道題,學生不光是計算,而是在計算中,體會乘除法之間的關系,感受到乘除法的互逆關系,提高他們的思維水平,讓學生積極思考。如在教學兩位數加兩位數,在教34+28和46+24兩道題后,進行總結筆算加法的法則時,我先放手讓學生自由說:你覺得筆算加法時要注意什么?學生討論。在此基礎上,幫助學生歸納整理出進位加法的筆算法則,這樣學生的抽象概括能力得到了培養,對法則的理解能力就進一步加強了,從而也訓練了學生的思維能力。
如在教學第三冊中第47頁例1―3時,先啟發學生邊看圖邊想,共有幾個人?算式有,3+3+3+3+3=15,6+6+6+6=24,2+2+2+2+2+2+2=14。再比較這三個式子有什么共同點,有什么不同點。學生發現這幾個題都是幾個相同加數相加的算式,教師引出:當幾個相同加數相加時,我們可以用一個新的算式來表示――乘法。這樣的數學活動,不僅僅是停留在計算層面上。首先,通過學生觀察,找到幾個算式的共同點,培養學生的觀察力。其次,當教師引出幾個加數連續相加的時候我們可以用簡便運算乘法來表示,學生感受乘法的用途,其實就是一種特殊加法的簡便運算,在計算的過程中,提供學生思考時間,讓他們意識到乘法是有用的,它可以簡便地表示一些特殊的加法算式。再次,對加法和乘法進行對比,讓學生體會乘法和加法間的關系,找到乘法和加法的關系。最后,明確要想快速算出這些連加的題,我們要把這些有規律的式子總結出來,編出乘法口訣,可以幫助我們快速計算。一個小小的計算活動,蘊含著許多過程,這些過程都是在逐步培養學生的思維能力。
在進行計算題練習課時,適當地出一些錯誤計算讓學生判斷改正。可以有效地提高學生計算的準確性。如:34+5的豎式教學中,教師先展示錯誤的豎式; 3 4 提問對嗎?錯在哪里?
學生指出錯誤:個位應該和個位對齊。教師提問:我們在計算時,應該注意什么?學生回答:相同數位要對齊。這樣的判斷改錯題,不僅能鞏固學生容易出錯的地方,還能提高學生的觀察,分析能力。
篇3
關鍵詞 計算機教育;信息素養;醫學生
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)21-0042-03
Training Information Quality of Medical Students in Basic Computer Education//Hu Shan, Liu Yan
Abstract In this paper, we discussed the reform of the basic computer course from the way of teaching objectives, course curriculum and teaching mode etc. We should take into account both computer basic knowledge and the continuous improvement of information technology in basic computer education. Our aim is to improve the information quality of medical students, form their scientific ways of thinking and expand their medical research capacities using computer technology and to maintain the persistent vitality of the basic computer course.
Key words computer education; information quality; medical students
Author’s address Zhongshan School of Medicine, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China 510060
計算機技術已深入醫學領域的各個方面,從醫院診療設備技術的日新月異到醫學科研工作的不斷創新,計算機技術已成為醫學研究的重要手段。從學生的未來職業發展需求來看,無論是作為一名臨床醫生或者是成為一名醫學科研工作者,在學習階段培養信息素養,掌握科學的思維方式,是拓展未來職業道路的重要手段。
計算機基礎是中山醫學院醫科學生在大學學習階段接觸到的第一門計算機課程,其在計算機基礎教育方面的重要性不言而喻。然而,在現實的教與學的過程中會共同面對這樣的問題:計算機教育是否僅僅局限于計算機工具和軟件的使用?如何才能讓信息素養在個人的學習生涯中保持持久的生命力?此外,也有學者質疑非計算機專業學生的計算機基礎課程是否有存在的必要性?[1]因為部分學生在中學階段已經學習了如Office辦公軟件或者某種程序設計語言,入學以后能夠通過相應的計算機能力水平測試的則不需要參加計算機基礎課程的學習。那么大學階段的計算機基礎課程僅僅是對中學階段所學知識的重復嗎?
本文結合上述問題探討如何結合醫學生的專業特點,以培養學生科學的思維能力為導向,合理設置課程體系、改革教學方法,提高計算機基礎教學的質量,在計算機基礎教育中培養和提高醫學生的信息素養。
1 中山大學中山醫學院醫科學生計算機基礎課程的現狀
目前,中山醫學院針對醫學專業計算機基礎課程的教學目標是具備信息技術的應用素質與軟件工具的綜合使用能力。
根據2009年醫藥類計算機基礎教學指導委員會頒布的“醫藥類院校的計算機基礎教學的課程設置和基本要求”的指導性綱要文件,提出2+X的課程設置體系,其中“2”代表大學計算機基礎(醫藥類)和程序設計基礎兩門必修課;“X”包括數據庫基礎及應用、醫學多媒體及其在醫學中應用、醫學成像及處理技術、醫學信息分析與決策等4門選修課。
中山醫學院醫學專業的五年制本科教學安排中,計算機基礎課程的總學時為90學時,其中理論課和實驗課各占45學時。該門課程在學生入學的第一學年開設,主要包括3部分內容:計算機文化基礎(包括網絡基礎知識、Office辦公軟件應用等)、數據庫基礎和程序設計基礎。針對這些教學內容,在教學工作中總會有一些問題。
1)如果單純從課程內容來看,大部分是進行普及性的基礎知識和技能教學,已被統一到非計算機專業學生的計算機基礎知識和應用能力等級考試體系之下,如何形成具有醫學特色的教學體系?
2)計算機技術的發展日新月異,教學內容不斷更新,理論知識不斷膨脹,而教學時數卻有逐漸減少的趨勢,如何才能通過課程體系的合理設置,平衡這兩方面的關系?
3)由于學習過程中所運用的軟件的時效性,會使學生對所學的內容產生質疑,如何克服這種只針對軟件工具的學習方法,將學生的思維能力提升到一個新的高度?
2 以培養學生科學思維能力為導向,構建合理的課程體系
構建合理的課程體系是培養醫學生具有科學的思維方式、良好的信息素養的基礎,課程體系的構建應該遵循3個原則。
篇4
關鍵詞:計算思維;程序設計方法;c語言程序設計;教學方法
《c語言程序設計》是計算機相關專業及其他理工科專業的基礎課,它是一門實踐性很強的計算機基礎課程。教學目標是通過課程的學習,學生不僅要掌握C語言程序設計的語言知識、編程技術和基本算法,更重要的是在實踐中逐步掌握程序設計的思想和方法,培養學生問題求解和程序語言的應用能力,為后續專業課程的學習打好基礎。
由上述的教學目標我們知道C語言程序設計這門課程中教師不僅講授C語言語法知識,還要幫助學生掌握程序設計的能力。但目前c語言程序設計課程教學中只注重知識講解,而忽略了程序設計思維的培養,導致學生只會看不會寫。鑒于此,本文提出基于“計算思維”培養程序設計能力的教學方法,并將其運用于《c語言程序設計》課程教學實踐。
1C語言教學存在的問題
對于程序設計的初學者,編寫程序包含至少兩個方面的要素:1)程序設計語言的語法知識;2)計算思維,即算法,也就是用計算機的思維把客觀世界的問題分解成計算機所能處理的步驟,并描述出來。
目前大學《c語言程序設計》教學普遍存在的關鍵問題是:重語法,輕算法,注重傳授知識,忽略程序設計思維培養。大多數教師強調C語言語法知識的講授,造成學生死記硬背C語言的語法知識,卻不會運用,導致理論與實踐相分離,使學生誤以為C語言是枯燥的理論課程,從而產生厭煩情緒,失去C語言課程學習的興趣和動力;部分教師并沒有在課堂上帶領學生一起完成程序從無到有的編寫過程,學生不能形成程序設計思維,導致學生產生這樣的疑問:“程序為什么要這樣寫?”,大部分學生處于“看得懂別人寫的程序,但自己不會寫程序”的狀態。
著名國內計算機教育專家譚浩強教授指出算法是程序的靈魂,在他所編寫的《c程序設計》一書中,“算法”這一章里用了幾種方法闡述如何描述算法,這其實包含了把客觀世界中問題的解決方法轉換成為用計算機思維解決問題這一重要思想!筆者與同行交流討論時發現,竟然有部分老師跳過“算法”這一章節,這是典型的重語法,輕算法,只注重傳授知識,而忽略程序設計思維培養。
2以計算思維培養程序設計能力教學法的運用
據筆者多年從事計算機程序設計語言教學工作經驗及教學過程中所做的調查了解到這樣一種情況:許多學生面對某個編程題,不知道如何下手,并非學生不會用所學的數理化知識解決該問題,只是不知道如何用計算機編程來解決問題。這種情況的根本原因就是學生不知道如何把解決該問題的方法轉換成計算機思維表示出來。進一步說就是沒有形成計算思維。
計算思維的含義是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。其本質內容體現了抽象、約簡、規劃、關注點分離、遞歸、優化、分解等思維特征-引。顯然如果學生不明白計算思維,不理解計算機是如何解決問題的,那么他一定不會編寫程序。因此想要培養學生程序設計能力那么必須使學生養成計算思維,使用計算思維去把客觀問題的解決方法轉換成計算機所能處理的步驟(即算法)描述出來,最后再將算法轉換成程序語言代碼,即編寫出程序。
2.1通過案例驅動逐步建立計算思維
對于程序設計初學者,在開始時先通過案例讓學生逐步了解計算思維,讓學生知道計算機是怎樣來解決問題的,更具體的來說是讓學生知道計算機是通過什么樣基本步驟的組合或者重復來解決問題的,從而學生知道要讓計算機來解決問題,就要把問題分解成計算機所能處理的基本步驟,計算機通過重復執行這些基本步驟即可解決問題。通過反復的練習與加強讓學生逐步建立計算思維,掌握分析問題和用計算機的思維方式來解決問題的能力。
下面通過案例w現計算思維。
題目:計算1+2+3+…+100。
篇5
關鍵詞:計算思維;大學計算機基礎;課程教學;計算機網絡
自從2010年8月中國9所高校聯盟在西安會議上發表了《九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》以來[1],國內高校對運用計算思維作為新一輪計算機基礎教學改革的指導思想已形成了廣泛的共識。2011年11月在杭州召開的大學計算機課程報告論壇上,許多院校對圍繞計算思維的計算機基礎教學改革進行了不同的解讀。筆者認為,目前對計算機基礎教學進行新一輪改革的認識是充分的,但如何以計算思維去指導計算機基礎教學的具體改革實踐,尤其是在“大學計算機基礎”課程教學內容的重新梳理和組織方面,仍然有許多值得探討的問題。
一、“大學計算機基礎”課程教學內容改革的需求
教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會制定的《計算機基礎課程教學基本要求》所提出的4×3知識體系結構和1+X課程體系[2],不但回答了上什么課的問題,也科學地闡述了為什么要上這些課的問題。尤其是“大學計算機基礎”課程(即1+X中的“1”),在計算機基礎教學中占有極其重要的地位。這是我們進行計算機基礎課程建設的基石,也是教指委和廣大從事計算機基礎教學工作的教師們多年辛勤工作的結晶。
由于計算機基礎課程所依賴的計算機科學、技術、工程等發展極為迅速,知識更新周期越來越短,使得傳統的以技能為主的應用型課程遠遠滯后于學科發展。尤其是傳統的應用技術課程下移到中小學階段,使得許多高校的大學計算機基礎教學入門課程“大學計算機基礎”的內容不能滿足大學新生的學習要求。筆者最近在和西部一些高校計算機基礎課程的教師接觸過程中,他們對此更有深刻體會:以技能性為主的計算機基礎課程已經到了非改不可的地步。
即使已經進行了課程內容改革的部分學校,仍然面臨著課程應該涉及什么內容及如何組織的困惑。不同于大學階段的數理課程具有完備、循序漸進的體系,計算機基礎課程尤其是“大學計算機基礎”涉及知識點很多,各種知識互相交叉,很難梳理出一條清晰的脈絡,往往從教材到教學過程都是以名詞解釋為主,也就是解釋了“是什么”,卻難以進一步解釋“為什么”。因此,在新的課程改革中如何表現課程的知識體系就成了亟待解決的問題。例如,在介紹計算環境時,往往局限于具體的機器描述,忽視了對計算環境核心思想的介紹和分析;再如,介紹算法也局限于實現過程,忽視了求解方法的思路。
課程教學內容建設是一項“工程”,不但要解決課程的內容體系,也需要解決如何在教學過程中組織和表現具體的內容。計算機基礎教學應該有別于計算機專業教學,不可能也沒必要涉及計算機技術的方方面面。大學生學習計算機基礎課程,不僅要了解計算機是什么、能夠做什么、如何做,更重要的是要了解這個學科領域解決問題的基本方法與特點。計算機作為通識教育的重要內容,不只是簡單地拓展學生在計算機方面的知識面,更需要展現計算機學科的思維方式[3]。“大學計算機基礎”課程作為大學計算機基礎教學的入門課程,需要有相對穩定、體現計算機學科核心思想和方法的內容,不但要解釋相關知識是什么,更要回答它們為什么,特別要在不局限于特定機器的條件下,抽象表達計算模型和原理、方法及其實現,因此需要在更高層次上進行課程教學內容建設。
更為值得注意的問題是,由于一些高校“大學計算機基礎”教學內容改革的滯后,使得相關學校的教學主管部門開始質疑該課程設置的必要性,有的已經開始將“大學計算機基礎”課程從必修改為選修,或者干脆只保留了程序設計類課程。
歸根結底,我們必須正視以上問題。能夠解決上述問題的關鍵就是“計算思維”。如果將計算機作為機器,它是一種工具,是具有計算功能的工具;但是,它依賴的科學基礎并不是機器本身。這就是把計算機稱為“科學的機器”以及把其學科稱為“機器的科學”的原因。計算思維反映了計算機學科最本質的特征和最核心的方法。將計算思維能力培養作為計算機基礎教學的核心任務,不僅緊緊圍繞現有計算機基礎教學的根本任務和核心知識內容,而且反映了計算機學科的本質,也體現了通識教育應有的特征[3]。因此,需要全面正確理解計算思維,并運用計算思維的思想對“大學計算機基礎”課程的教學內容進行重構。
二、計算思維的核心方法是“構造”
正如陳國良院士等專家所指出的那樣:“計算思維不是今天才有,早就存在于中國的古代數學之中,只不過周以真教授使之清晰化和系統化了”。按照周以真教授對計算思維的解釋,計算思維建立在計算過程的能力和限制之上,由人或機器執行。這一點特別重要:并非所有計算過程都是由計算機完成的。進一步而言,計算思維最根本的內容,即其本質是抽象(Abstraction)和自動化(Automation)。
現實意義上的計算思維的基礎是計算機學科。計算機學科既是構造計算機器的學科也是基于計算機器進行問題求解的學科。從問題求解的角度看,計算機學科所涉及的問題求解均是基于一定計算模型(環境,包括計算機器)和約束上的問題求解。這里所說的計算環境,并非是單一的機器層次上的,而是存在不同層次的計算環境。計算機學科不同的研究領域可以理解為在不同計算環境中的問題求解。例如,在抽象級上的圖靈機研究;在指令級上的硬件設計;在語言級上的程序設計;在系統級上的操作系統、數據庫設計以及應用軟件設計,等等。
無論面向什么層次的計算環境,問題求解首先需要解決的是問題的表示,例如編碼/解碼和建模等都是典型的例子。只有這樣才能夠建立計算環境所能理解的基本計算對象,進而為基于計算環境的問題求解提供可能。進一步需要設計問題求解過程,典型的方法有:約簡、嵌入、轉化、仿真、遞歸、并行、啟發式推理、平衡與折中等。最后需要驗證以確定計算過程的正確性與效率,典型方法有預防、保護、冗余、容錯、糾錯等,其中還需要多維度(時間、空間、簡潔、社會、成本)考量計算的效率。
因此,從本質上說,計算思維的核心方法是“構造”(Construct)。這里面包括了三種構造形態:對象構造、過程構造和驗證構造[3]。對象構造是面向計算過程中的各種對象,例如指令、硬件系統、數據組織、程序函數/組件、系統軟件等;過程構造是基于對象的計算形態的構造,例如指令的執行、算法(涉及數據組織和語言)、計算資源調度、分布式處理、軟件工程等;驗證構造則是針對前述兩個構造的有效性分析,包括測試與分析、系統安全性、可靠性及對社會的影響等。因此,計算思維能力的重要表現就在于培養其構造能力。
進一步地講,我們可以將計算機學科的12個重復出現的基本概念[6],與“構造”進行關聯分析。可以認為這些12個基本概念實際上就是針對對象構造、過程構造和驗證構造的不同的方法與原則[3]。
從學科思維角度看,與計算機學科關系最密切的傳統思維方法主要是數學思維、邏輯思維和工程思維。計算思維不是一種孤立的思維,在不同層次(環境)上的問題求解也體現了傳統思維的許多特征。如下圖所示。
計算思維與傳統思維圖
抽象級(如圖靈機)的問題求解具有數學思維的特征,指令/語言級上的問題求解(如程序設計)具有明顯的邏輯思維特征,而在系統級的問題求解中則大量應用了工程思維方法。實際上,也可以把數學思維、邏輯思維、工程思維中的相關思想映射到計算機學科相對應的理論、抽象和設計的相關形態上。
和計算機科學與技術專業能力培養不同的是,計算機基礎教學層次上的計算思維能力培養不需要也不可能涉及計算思維的方方面面,而應該面向各專業計算機應用需求,培養學生基本的計算思維能力。主要體現在3個方面,即:對計算機的認知能力,具有判斷和選擇計算機工具與方法的能力(包括運用信息技術的學習能力等)以及運用計算機解決專業問題的能力。
三、教學內容組織
近年來,許多高校對大學計算機基礎課程教學內容進行了大力度的改革,突破了過去那種以計算機應用技能培養為主的教學模式,取而代之的是更多地教授計算機系統知識,更加突出課程的基礎性。但是,面對紛繁復雜的計算機專業詞匯,如果沒有厘清相關的內容體系,無疑將使得學生從“不要學”變成“不會學”,因為即使一個計算機專業的學生要弄清那么多名詞、概念也不是一件容易的事。
“大學計算機基礎”是高校極為重要的一門計算機基礎類課程。該課程內容的改革應該圍繞計算思維的核心思想,梳理和刪減現有課程教學內容,避免概念的堆積,建立圍繞計算思維核心思想的內容組織體系,突出核心的基礎內容。
基于上述分析,我們認為“大學計算機基礎”教學內容應該涉及抽象級、指令級、語言級以及系統級的典型計算環境,使學生對這些計算環境的基本原理以及基本問題求解方法有所認識,進而從中了解從計算思維的基本方法,培養計算思維的基本能力。因此,下面是我們基于上述思路提出的一種教學內容組織架構。
1.計算的歷史與影響。介紹人類追求自動計算的發展歷程以及現代計算機技術對經濟發展和人類社會進步所帶來的影響。今天的計算機從最初的機器發展成為一門學科是人類智慧、想象力發揮到極致的體現。計算機學科與其他各門學科的結合,改進了研究工具和研究方法,促進了各門學科的發展。現在,計算科學已經成為推動人類社會文明進步與科技發展的三大手段之一。
2.計算模型。這是對計算機的高度抽象,最為經典的模型為圖靈機/波斯特模型(Turing/Post Model),解釋了機器的計算能力及其局限性,同時它還是研究算法的重要工具。按照圖靈-丘奇命題,所有可計算的都是圖靈機可以執行的。
3.處理器模型。以指令為基礎理解具有程序能力的自動計算過程,進而理解現代計算機模型(也被叫做馮·諾依曼模型)。
4.信息的編碼與存儲。信息的編碼與存儲是問題表示的基礎,也是應用計算機求解問題最基礎和核心的工作。通過介紹數制(進制)、邏輯代數和典型數據的編碼與組織方法,了解數據在計算機中的基本表示和存儲,包括存儲器結構和數據的基本組織關系。
5.算法和程序。算法是計算機科學的核心和精髓。通過理解算法的表示與評價、基本算法以及程序的基本控制結構,初步理解計算機解決問題的自動實現過程。
6.操作系統。作為計算平臺的操作系統,無疑是計算機軟件系統中最為重要的軟件,也是構建系統的平臺基礎。這一部分的內容組織不是基于如何使用操作系統,而是需要理解它是如何解決計算資源的競爭問題,高效實現資源共享與分配等。
7.計算機網絡。某種意義上,最為吸引大學生的計算機應用技術就是網絡。網絡是一個集計算機、通信于一體實現資源共享和信息傳遞的計算環境。網絡技術日新月異,網絡的核心思想應該是解決資源共享和信息交換中的“約定”問題以及可靠傳遞問題。
在以上內容中,“計算的歷史與影響”從歷史和現實的角度認識計算機技術的影響和作用;“計算模型”在抽象級計算環境上理解計算的基本原理;“處理器模型”則展現指令級計算環境的基本構成,進而理解現代計算機的基本工作原理;“算法和程序”則從語言級計算環境角度說明計算的基本過程和方法,使學生了解計算機問題求解的基本方法;“操作系統”和“計算機網絡”都是典型的系統級計算環境,涉及同一物理機中計算資源競爭問題和不同物理機間信息交換問題的解決思路和基本方法,其中也包含了系統效率與驗證這些基本的工程方法;“信息編碼和存儲”是計算機問題求解的基礎,也是最基本的計算對象構造。這些內容涉及不同層面的計算環境的基本構造方法以及對象構造、過程構造和驗證構造等基本構造內容,是計算思維最基礎和核心的內容。
以上歸納,并非完全是教材的章節,也不完全是課堂教學的順序,而是一個教學內容組織架構。在具體課程教學中,需要根據這個架構,對每部分內容給予合適的描述,使之能夠被正確理解。
四、教學實施:以“計算機網絡”為例
前面我們設計了一個基于計算思維的“大學計算機基礎”課程教學內容組織架構。從整體上看,這個架構所包含的內容與許多高校現有課程的教學內容有較大的重疊和相似。但基于計算思維的計算機基礎教學內容改革不僅僅是教學內容體系的梳理,更重要的是在各部分內容的具體教學中如何組織和呈現相應的教學內容,使學生通過學習理解計算思維的基本方法,而不是簡單的概念堆積和知識堆積。
我們認為,較為合適的教學過程應該是圍繞問題求解的基本過程。即通過問題的引入,尋求解決問題的思路,進而引出問題的解決方法或實現方法,使學生了解相關內容的核心問題和核心解決方法。這里以“計算機網絡”部分的教學為例,分析說明相關教學內容的實施方法。
1.問題引入。網絡是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機用通信設備和通信線路連接起來,以實現資源共享和信息傳遞的系統。因此,網絡系統需要解決的核心問題有:收發端的識別(誰收發信息)、內容識別(收發什么信息)、信息傳遞路徑(路由選擇)、信息傳遞的安全性和完整保障(容錯技術、較驗技術、身份認證)等。在網絡技術的每一個環節,都可以通過適當的問題引出各種可能的解決方案以及對最合適、最有效同時也是最經濟的方案的選擇。因此,網絡中的各知識點本身都是問題所致的,也是應該通過問題引入解決方案進而成為技術的。
2.解決思路。解決上述網絡核心問題最主要的思路就是“約定”,不同機器之間有了統一的約定之后就可以方便地識別誰發送了什么信息。這種約定在網絡技術里就是各種各樣的協議。所以,在網絡技術中最為經典的表述就是“有網絡必有通信,有通信必有協議”。為了減少網絡協議設計的復雜性,網絡設計者并不是設計一個單一、巨大的協議來滿足所有的網絡通信要求,而是采用把通信問題劃分為許多個小問題,并相應設計單獨的協議,使得每個協議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。網絡分層模型就是這種思想的體現,也體現了約簡、分解、調度、折中等計算思維的思想。
3.現有實現。網絡分層模型在目前實際網絡應用中就是OSI/Internet模型,前者是7層協議模型,后者是4層結構。在現實應用中,網絡有不同的類型,比如按照網絡的覆蓋范圍有:局域網、城域網、廣域網和互聯網等。
4.進一步發問。可以進一步地深入分析網絡問題,例如:IP是實現收發端識別的基本方法,但當IP地址瀕臨枯竭,就需要有新的解決方案,如動態IP、IP6等;如果聯網的機器過多,那么就會出現通信中的瓶頸,如何解決?這就是網絡規模問題,現行的解決方案是設立A、B、C三類網絡,以適應不同規模。
層出不窮的網絡應用,從技術層面,并沒有新的技術,只是各種技術的綜合運用,例如Web2.0。在學習了網絡的基本知識以后,再通過回溯的方法思考“網絡模型”,也許能夠使學習者有豁然開朗之感。有關虛擬世界的議論,很大程度上是社會問題,而不是技術本身,因此通過問題引入的學習,不但能夠使得學生對具體的技術有所了解,也能夠了解到許多網絡問題并非是技術問題,但是和技術相關的。這種學習能夠使得學習者的視野得到開拓。
以上是以計算機網絡為例,分析我們運用計算思維指導計算機基礎課程教學的思路。因此,可以將“大學計算機基礎”課程教學內容的設計定位于一個適當的高度:圍繞計算思維相關的內容體系,結合應用實例和解決問題的過程,在較高的層次上去理解計算過程、計算原理和相關方法。
事實上,無論以何種方法或途徑組織計算機基礎知識,最終對學習者而言需要把對計算機的感性認識以及使用計算機的激情引導到培養計算思維能力上來。希望學習者在今后的專業學習或者工作中,遇到專業問題能夠較為熟練且習慣于思考“如果讓計算機來處理這些問題,那么應該如何做”。一個訓練有素的專業人員,不但需要知道計算機是如何組成的,也需要知道如何通過抽象表達問題,進而實現自動化處理,同樣也需要知道哪些問題是計算機可以解決、哪些問題是計算機不能夠解決的。這些就是大學計算機基礎課程教學需要達到的教學目標。
參考文獻:
[1] 九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明[J]. 中國大學教學,2010(9).
[2] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會. 高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
[3] 何欽銘,陸漢權,馮博琴. 計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養[J]. 中國大學教學,2010(9).
[4] 陳國良,董榮勝. 計算思維與大學計算機基礎教育[J]. 中國大學教學,2011(1).
篇6
關鍵詞:計算機教學;計算機思維;能力培養方法
中圖分類號:G715 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2011) 21-0000-01
Thinking in Practice
――Thinking Ability Training in Computer Teaching
Mo Yanmei
(Guangxi National Secondary Vocational School,Nanning 530100,China)
Abstract:With the rapid development of the human era,the computer as a discipline has been widely used in the community,been accepted,the computer has also been teaching the importance of the community,this paper from the computer and the computer teaching of thinking how to develop thinking skills methods and their significance for the following narrative.
Keywords:Computer teaching;Computer thinking;Capacity-training method
計算機作為人類勞動工具中的一種,有別于其他的勞動工具。傳統的勞動工具如鋤頭、鐮刀等等甚至于發展到現代大型的勞動器械,其代替的都人的肢體部分所做的勞動,而計算機包括一些大型器械中所采用的微電腦代替的則是人的腦力勞動。
一、計算機思維
關于計算機思維,筆者認為應該分為兩方面。一方面:計算機軟件中形式化了的程序思維。我們利用實踐活動中獲取的經驗,將人腦在解決實際問題過程中所必須經過的一系列分析、綜合、比較等思維活動歸納、總結并將其程序化,從而研制出能代替人腦必須經過的大量的、機械重復的思維過程的程序。如數據處理類軟件、管理類軟件等等。另一方面:計算機使用者的思維。如果說程序思維是屬于我們人賦予計算機的思維,那么,計算機使用者的思維就屬于我們人的思維活動。為了讓計算機能更好地為我們工作,我們在使用計算機的過程中必須加入我們自身的思維,簡單地說就是“邊思考、邊操作”。計算機程序思維和計算機使用者的思維這兩種思維的結合構成了我們在利用計算機解決問題過程中所使用到的全部思維活動,使計算機更充分更高效地運用到我們的學習和工作中。
二、計算機教學中培養思維能力的意義
我們在教學中培養計算機程序思維實際上就是教給學生相應的計算機軟件知識,而培養學生自身的思維則是教會學生思考。由于我們在利用計算機解決問題的過程中必須同時運用到這兩種思維,我們解決問題的效率和質量都取決于這兩種思維能否靈活運用,因此我們在計算機教學中也必須同時側重對于這兩種思維能力的培養,單純的注重計算機操作訓練會使學生“知其然而不知其所以然”當題目稍有變化或是當所學的知識需要在實踐中具體應用的時候無法將現有的知識聯系起來,從而陷入一片茫然,無從下手。而單純的強調個人思維,會使我們的教學過于抽象,由于計算機課程是一門操作性很強的課程,如果在教學中只是注重學生的分析思考而忽略必要的操作訓練,又會使我們脫離了計算機教學最根本的目的,因此,在我們的計算機教學中必須同時注重這兩方面能力的培養。由于計算機在現實生活中主要起著工作、娛樂工具的作用,此外,受師資、學生素質、教育層次、社會導向等因素的影響,當前的中職與中學計算機教育仍主要以應用為主,這使得大多數的計算機教師在教學中過于追求教學的短期目的,即學生只要“會操作”就行,在教學中普遍采用“滿堂灌”的方式,殊不知,表面上學生似乎是會操作了,但事實上只是將操作的步驟死記硬背下來,無法將計算機知識轉化為自身的思維能力,題目稍有變化或是當所學的知識需要在實踐中具體應用的時候便會無從下手。
三、計算機教學中培養思維能力的方法
由于思維能力包括了分析、綜合、抽象、概括、比較等等能力,是一種綜合能力,因此我們無法生硬地將這些能力拆分開來單獨訓練,而應該將每一個任務當成思維能力的綜合訓練。例如有這樣一項任務:對于一個社會調查數據的匯總表,統計通過各種途徑了解各個快餐店的人數,實例中所使用到的數據表如下:
本實例的目的是讓學生利用計算機EXCEL軟件將數據表中的數據按“了解途徑”分類后,統計通過各個途徑了解各個快餐店的人數。
此項任務的教學目的有二:(1)數據排序的另一作用:分類;(2)“分類匯總”命令的操作方法。
那么教師應該如何利用這一任務訓練學生的思維能力呢?我們按一般解決問題的三個步驟走:
(一)提出問題。我們在演示前不防把操作前的數據表與操作后的數據表同時展示給學生,引導學生通過觀察對比數據表前后的變化來了解任務完成的最終效果與目的。例如,操作后增加了哪些數據,這些數據有什么特點,在實踐中對于此類數據會有怎樣的要求等等。對于沒有任何社會經驗和工作經驗的學生來說這一點尤其重要,這一步不僅能讓學生對分類匯總有深刻的印象,讓學生更易于理解,而且教師在引導學生觀察的過程中,學生也學會了如何比較分析。這一步能培養學生的觀察、對比、分析、抽象的能力。
(二)分析問題。在給學生觀察操作前后數據的變化,了解了分類匯總的效果和目的后,教師進一步引導學生分析如下問題:①在使用分類匯總命令前需要對數據表按照操作目標進行分類,在計算機中如何進行數據的分類,從而引出“排序”命令的另一作用:分類;②分類的目的是什么,在分類匯總中為什么必須事先進行數據的分類,利用“排序”命令進行分類時排序的“升序”與“降序”對操作結果是否有影響,有怎樣的影響;③計算機在執行分類匯總的命令時都對數據表進行了什么處理,在使用分類匯總命令時設置的選項各有什么意義;④在分類匯總結果顯示的三級數據在實踐中對于這三級數據的應用。在解決問題的三個步驟中這一步是最重要的,因為這一步不僅能讓學生調動自身的思維參與到計算機解決問題的過程中,提高學生的分析問題的能力,也是學生了解計算機思維,通俗地說就是了解計算機能解決什么問題,它是如何解決問題的一個最佳途徑。只有很好地了解了計算機解決問題的過程,我們才能讓計算機更好的為我們服務。
篇7
關鍵詞:混合式教學;Blackboard網絡學習;計算思維;小組協作學習
中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7503(2015)11-0050-04
網絡教學的發展,使得“混合式學習”逐漸成為教育技術領域的研究熱點。近幾年,高校學者對混合式教學模式進行了探究與實踐,通過將傳統教學的優勢和數字化網絡自主學習的優勢結合起來,使二者優勢互補,從而提高學生的學習興趣及認知技能,進而獲得更佳的教學效果。
21世紀,隨著信息技術的發展,計算機技術在社會各個方面的應用也越來越廣泛,隨之,社會對大學生的計算機能力也提出了更高的要求和標準。因此,強化計算機應用能力的培養已成為高校計算機基礎教育的共同目標。
但是,在課程教學實踐中,教師一味地追求計算機應用能力的提高,使得“大學計算機”課程教學變成了計算機基礎操作練習課程,課堂教學變得單調乏味,學生喪失學習的興趣。另外,“大學計算機”作為計算機基礎類系列課程的入門課程,其教學效果直接影響學生對后續計算機課程的學習興趣。那么,究竟如何開展“大學計算機”課程才能既滿足社會需求又能激發學生的學習熱情,使學生掌握計算機與學科知識融合的技能?針對此問題,本文通過初步探索試圖使問題得到解決。
一、混合式教學模式理念
何克抗教授認為,混合式教學就是把傳統課堂教學的優勢和網絡自主學習(E-Learning)的優勢結合起來,既發揮教師在課堂上的主導作用,又充分體現學生作為學習對象的主體性。混合式教學模式在充分分析學生的需要、教學內容、教學環境的前提下,將傳統的課堂教學與網絡在線學習的優勢相結合,通過優勢互補來提高學生的學習興趣和能力,強調的是在恰當的時間采用合適的學習方法以達到最好的學習效果。它注重教師“教”,即教師的引導作用,更注重學生積極、有效地學。
二、“大學計算機”課程教學現狀
近年來,“大學計算機”課程改革雖然在不斷地進行,但目前各高校計算機基礎課程的教學仍舊面臨很大問題。
(一)教學形式比較單一
目前,高校中“大學計算機”課程的教學形式為教師在課堂以教材、教學課件為主進行知識講授,學生上機實驗課進行實踐操作,強化練習。這種教學形式仍然是以課堂講授為主,以教師為中心,使得教師的“教”與學生的“學”相脫離,導致學生在學習新知識的過程中處于被動地位,缺乏對新知識的學習興趣,不能激發學生的學習動力,學生學習的主動性很難得到發揮。同時,師生之間的交互性也不強。
(二)學生水平參差不齊
高校的學生來自全國各地,因此,學生入學時所具備的計算機基礎知識差異較大,少數學生在高中時已經熟練掌握Word、Excel、PowerPoint等基礎知識,而部分遠郊區縣學生很少接觸計算機,對計算機系統組成尚且模糊。另外,學生掌握的計算機知識多限于網絡的初步應用,比如:收發郵件、QQ聊天、網絡游戲等,大部分學生計算機基礎知識和基本技能尚未達到大學計算機基礎課程的教學要求。
(三)教學內容不斷豐富
隨著計算機的發展,計算機知識更新的速度也隨之加快,這就意味著教師要在有限的課堂時間內向學生傳遞更多的現代化信息技術知識。如何合理地安排課程內容,如何高效地傳遞計算機知識,成為高校計算機基礎教師首要思考的問題。無疑,這對于計算機基礎教師來說任務加重,對其課堂教學也形成一定的挑戰。
(四)教師缺乏培養學生計算思維的意識
計算思維是最近幾年提出的新概念,多數計算機基礎教師對計算思維尚且概念模糊,對“大學計算機”課程中涉及的關于思維的知識尚未構成體系,因此,在課堂教學中缺乏對學生的思維培養意識,使得計算思維的培養喪失了在“大學計算機”教學中的重要地位,從而使計算機課程教學變成了簡單的技術操作。因此,有意識地對學生進行科學的、系統的計算思維培養是一個長期的過程。
三、混合式教學模式下的“大學計算機”課程教
學
(一)教師課堂知識講授
1.任務驅動式教學
“大學計算機”課程具有基礎性、實踐性的學科性質,其作為計算機基礎教育的入門課程,決定了課程應按照重基礎、強實踐,突出綜合應用能力的原則培養學生。因此,在課堂理論講授時,教師采用任務驅動式教學,調動學生積極性,提高學生解決問題的能力。
任務驅動式教學是一種教學方法,其最大的特點就是圍繞“任務”展開教學。新型的任務驅動教學以確定的任務為核心,教學過程中以“任務”為主線,以培養學習者運用一定的思維方法完成任務為重點內容,培養學習者在完成任務的過程中形成以科學思維解決問題的習慣。也就是說,任務驅動式教學使學習目標明確,適合學生特點,使教與學的過程生動有趣、易于接受。任務驅動式教學適用于“大學計算機”課程中的學習操作類的知識與技能。比如:學習Word表格、圖文混排操作時,讓學生制作學生情況登記表或者個人簡歷,掌握其基本操作的應用;學習PowerPoint時,讓學生制作數字故事(或數字幻燈片),以此掌握圖片、音頻的插入及自定義動畫等相關內容。學生在完成任務的過程中,教師通過啟發、示范,把學生引入到通過某個知識點來解決現實問題的情境,幫助學生結合日常生活中的實例,找到解決實際問題的方法,從而提高應用技能。
2.計算思維的培養
(1)計算思維概念的提出及內涵。美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真教授(Jeannette M. Wing),提出并定義了計算思維(Computational Thinking, CT)的概念:計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及理解人類行為等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算機學會理事長李國杰指出,計算思維是在抽象的多個層次上進行思維,是與閱讀、寫作、算術思維一樣的人類的基本思維方式:它選擇合適的方式去陳述一個問題,對問題進行相關方面的建模,將問題轉化為某個模型的信息處理過程,并用最有效的辦法實現問題求解。
(2)“大學計算機”課程中計算思維的培養。計算思維是一種思維方式,教師通過大學計算機課程培養學生的計算思維,不僅僅是教會學生如何操作計算機,更是培養學生的一種思維能力,當學生遇到問題時,能夠思考問題,進行問題建模,尋求解決問題的科學方法。教師應深刻地意識到:“大學計算機”課程教學不僅要講知識,更要講貫通這些知識的思維,講可實現的思維。教師時刻注意將思維性的教學理念貫穿于課堂教學中,讓“知識”隨著“思維”的講解而展開,“思維”隨著“知識”的貫通而形成,“能力”隨著“思維”的理解和訓練得到提高。因此,教師在平時授課時,應注意系統梳理各單元所蘊含的可見的、可實現的思維,著重培養學生的思維方式,逐步實現知識傳授向基于知識的思維培養過渡。例如:在計算機系統組成教學單元,教師可以講解“0和1”的思維,讓學生從系統的角度了解信息存儲的過程:現實世界的各種數值性或非數值性信息通過語義符號化轉化為0和1表示,0、1將運算轉化成算術運算或邏輯運算,運算通過晶體管等元器件實現,體現由軟件到硬件的轉化思維;在講解磁盤與文件管理的有關內容時,教師可向學生傳授化整為零的基本思維:操作系統將磁盤劃分為一個個簇塊,文件中的信息按簇塊大小被分割,寫入磁盤,這樣以簇塊為單位和內存交換信息,以便充分利用磁盤空間。此外,教師在講解計算機網絡的章節時,可以向學生講授網絡化的思維,講解Internet基本知識時,可向學生闡述互聯網應用思維等。
(二)依托于Blackboard平臺的網絡自主學習
1.什么是Blackboard平臺
Blackboard網絡教學平臺(也稱BB平臺)是應用較廣泛的教學管理平臺。BB平臺以課程為核心,教師可以在平臺內上傳教學課件、教學視頻等學科相關內容,學生可以自主選擇要學習的課程進行學習,每一門課程都具備獨立的學習區、討論區、作業區、素材資源區,為師生提供了強大的教與學的網上學習環境。Blackboard平臺是一個網絡教學的支撐平臺,為教學提供支持,教師和學生可以在任何方便的時間瀏覽內容、獲取資源、評估教學效果,實現彼此的協作。
2.BB平臺在“大學計算機”課程中的應用
Blackboard網絡教學平臺中,“大學計算機”課程模塊包括課程簡介、教師信息、公告通知、教學大綱、教學課件、課程錄像、上機實驗與素材、互動社區、資源鏈接等功能。由于Blackboard網絡教學平臺具備這些功能,因此,學生就可以在課外根據自己的學習需要和學習興趣,進行自主學習:學生登錄網絡教學平臺,查看教師課件和教師課上講解、操作視頻或錄屏,有針對性地進行學習;如有疑問,學生可通過互動社區與同學、老師進行實時的交流,以便問題得到及時解決。對于基礎稍好的學生,網絡教學平臺還提供了拓展知識訓練題,以激發學生深層次學習的興趣。
教師可以根據需要重新安排知識點的順序,以適應學生自主學習的需要;教師還可以根據需要開發支持自主探究、協作交流和探究性學習的資源,資源的內容可以包括與課程內容相關的課程資源和試題資源庫,以增強學生對計算機基礎知識操作的熟練程度。另外,教師通過登錄Blackboard網絡教學平臺教師端,可查看學生作業完成情況;教師還可以通過登錄個人BB平臺,對學生登錄BB平臺自主學習的次數進行統計,進而對學生自主學習情況進行學習分析,以便更好地教學。
(三)上機實驗課:分層教學與小組協作學習
有了前兩步的教學環節作基礎,上機實驗課可以采用分層教學與小組協作學習的方式進行,基本步驟如下。
1.測試新生計算機水平并分組
首先,采用上機考試的方式對新入學的大學生進行計算機水平測試,進而統計和分析入學新生的計算機水平,根據統計的信息,對學生水平進行層次劃分。然后,根據學生層次進行合理的分組,每組中選擇計算機水平高的一位學生為小組長。
2.對小組長進行骨干培養
教師從往屆學生中選取課程達標且成績優異的學生作為小組的組長輔導員,對小組長進行有針對性的培養。小組長預先通過Blackboard網絡教學平臺進行自主學習,遇到疑問,及時和小組輔導員進行溝通,解決問題;如遇難題,教師給予指導。通過這樣的方式,一方面可以鍛煉學生的自主學習能力及解決問題的能力;另一方面,留給教師更多的時間進行教學資源、教學過程的設計。應屆的學生經培養,計算機水平有了很大的提高,計算機水平測試優秀者則有機會作為下一屆學生的小組輔導員。往屆學生通過擔任小組輔導員,可以作為學習實踐加學分,這對于學生來說,在一定程度上也形成一種激勵制度,有利于其學習水平的提高。
3.小組協作學習,小組長上機實驗輔導
每講完一個內容單元,教師擬定適合學生團隊合作的題目,安排學生上機實驗課,小組協作完成任務。小組成員進行協商,根據自己成員特長、興趣愛好選擇合適的題目,或者自行擬定題目。小組成員討論探索、設計合作方案并進行任務分工,小組成員各司其職,小組長則負責指導和幫助本組學員完成任務,小組輔導員負責全班同學的上機指導工作。教師除了關注學生學習情況外,還應對小組長和輔導員的表現進行及時評價,如果其技術水平有限或其對待同學的提問態度消極、散漫,教師應用積極、認真、水平進步快的學生予以代替。上機實驗課旨在通過協作的方式提高學生的計算機技術,更重要的是培養學生的合作、溝通能力。
4.以小組為單位,不定期進行評比
教師不定期對小組進行評比,其中包括學生作業的完成情況、正確率、登錄Blackboard進行自主學習的次數等。通過這些方法教師從正面、側面督促了學生及時完成作業,多加練習。
四、結束語
“大學計算機”課程是針對大學新生一年級的學生開設的。基于網絡的混合式學習加上分層化的小組協作學習,在一定程度上可以改變學生原有的學習方式,學生由被動學習變為主動地、有針對性地學習,同時,還可以增強師生之間、學生之間的互動交流,學生遇到學習上的問題,能及時得到指導。當然,在教學過程中,資源的開發和建設以及適當的評價機制也是必不可少的。因此,“大學計算機”的課程建設仍需要廣大教師和學生的共同努力。
參考文獻:
[1] 何克杭.從Blending Learning看教育技術理論的新發展[J].電化
教育研究,2004,(03):1-6.
[2] 趙冬梅,尹伊.基于Blackboard平臺的混合式學習模式教學實踐
探究[J].現代教育技術,2012,(09):41-43.
[3] 王希斌,侯九陽,劉春媛,楊秀娟,劉輝.“大學計算機基礎”E-
Learning混合式教學模式研究[J].中國電力教育,2013,(08):89-
90.
[4] 楊文婷,何伏剛.混合式教學中教師技能的新要求[J].中國遠程教
育,2008,(06):63-66.
[5] 于寧.基于混合式學習的計算機基礎課程教學[J].計算機教育,
2010,(06):102-105.
[6] 姜書浩.大學《計算機基礎》教學中計算思維培養研究[J].現代計
算機(專業版),2014,(02):37-40.
[7] 牟琴.基于計算思維的計算機基礎課程教學與學習的模式研究
與實踐[D].成都:四川師范大學,2012,(03):1-135.
[8] 朱勇,楊洪偉,宋曉強.大學計算機基礎教學中計算思維的培養途
徑[J].計算機教育,2013,(03):35-38.
[9] 戰德臣,聶蘭順,徐曉飛.“大學計算機”――所有大學生都應學習
的一門計算思維基礎教育課程[J]中國大學教學.2011,(04):15-
20.
篇8
關鍵詞:計算機教學;創新能力;培養
中圖分類號:TP3-4;G712 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 14-0000-01
一、前言
我國計算機專業的教學依然很呆板,教學內容依然滯后,培養出來的學生并不能滿足社會的真正需求。目前就業單位的用人要求越來越實用化,一般都需要有實際的操作經驗。因此我們應該要及時對計算機的教學提出調整,將知識傳播的教學方式向著培養能力的方式轉變。
二、高校計算機教學存在的問題分析
(一)我國培養學生的創新能力的理念在我國仍然沒有深入到所有教育者的內心。我們都知道,計算機的教學是高校重要的基礎課程,占據著很重要的地位,隨著就業形式的發展,高校的領導和教師對于計算機課程的教學質量都很看重。但是在教學中如何提升學生的創新能力卻仍然沒有作為教學重點來布置。目前,許多高校的教學內容依然很陳舊,這已經成為制約計算機教學質量的重要因素。多數教師依然利用傳統的填鴨式教學完成課堂內容,培養學生具有極強的考試能力作為教學的主要目標,學生只注重考試分數,而忽略了自己是否可以學習到真正的知識,以及是否掌握了計算機的技巧,使得教學顧此失彼,培養出一批高分低能的學生。計算機作為一門應用性較強的學科,我們應該注重培養學生的實際動手能力和操作能力,依靠單純的理論灌輸并不能培養出具有高素質、高水平的人才。因此,我們應該培養學生創新能力作為教育內容的重要指標,在這樣的理念指引下來開展具體的教學活動。
(二)我國的一些傳統體制和機制制約了學生創新能力的發展。在我國計算機教學除了一些陳舊理念的制約,還受到在教學手段方面的影響,這些因素在很大程度上已經影響到了學生創新能力方面的培養。總的來說,這種制約主要哦來自于現在計算機教學中的評估體制,在我國的教學方案中,一些條文雖然鼓勵了教師在教學手段中運用創新,很多教師認為只要按照大綱進行最基本的教學,讓學生在考試中取得優異的成績,這樣在上級進行評估時就會取得很高的評價。這就使得教學手段的創新舉步維艱。一些學校的校領導為了保證教學任務的完成,不敢輕易的進行教學改革活動,設置了很多的條條框框的規定,使得一些教學活動只能在這些規定中進行,將一些好的理念扼殺在了萌芽階段。這在某種程度上也限制了學生創新能力的培養。
三、如何提升學生創新能力
(一)強化教師的創新意識和創新能力
1.教師的專業基礎要打牢。要想培養學生的創新能力,首先教師應該有著強烈的創新意識。萬丈高樓的建立,需要扎實的地基作為基礎。高校應該不斷引進高學歷、高素質的人才,提升教師隊伍的整體專業性,與此同時還要對在職教師隊伍進行定期的專業技能培訓,通過系統的培訓,將教師隊伍的專業性提升到一個新的層次。
2.培育教師創新能力。作為在課堂上的組織者和引導著,要想培養學生的創新能力,首先應該培養教師的創新能力,在校內,學校應該將培育教師的創新能力作為一項重要的教學任務。鼓勵教師爭優創先。在做好本職的教育工作同時,要鼓勵教師進行新課題的科研研究,要走出校園,和一些企業進行聯合開發一些課題,以此來提升教師的創新能力。
3.創新教師教學方式。我們傳統的填鴨式的教育對于啟迪學生的創新思維能力有著一定的局限作用。這就要求我們在教學中求變,要在課堂上盡可能的采取引導式的教學、啟發式教學、探索式教學以及問題教學、情景教學。豐富多樣的教學方法可以全面的培養學生的創新思維意識以及創新能力。
4.探索考核方式創新。目前我們的計算機課程考核形式是期末閉卷考核綜合學生課堂平時的表現來進行評定。其中,期末的閉卷考核作為最主要的考核方式。為了提升學生的創新能力,我們可以對考核方式進行必要的改革,增加實際操作能力的評估,將其作為期末考試的一個重要占比,將筆試成績的占比進行適當的調整,這樣可以避免高分低能學生的培養,以此來提升學生的創新力。
(二)培養大學生的創新性思維
一個民族的發展需要創新,作為未來祖國建設的棟梁,大學生的創新能力的培養勢在必行。創新能力的培養可以給我們帶來非常有價值的產物。大多數人的創新性思維都是經由后天培養形成的。由于初高中階段我們主要是對基礎理論知識進行學習,在高校,大學生的創新性思維的培養是大學教師教學的重要任務之一。
1.大學計算機教師要對學生的敏捷性思維和獨立性思維進行重點培養。對于學生的思維敏捷性培養,我們可以在鍵盤輸入速度、上機調試的速度來對學生進行有效的培養,通過系統的訓練,可以使得學生的思維變得更加的靈活。獨立性的思維培養,我們可以培養學生單獨完成計算機程序編程,調試以及使用的能力,這兩方面都是提高學生創新能力的重要基礎。
2.大學生在直覺思維方面的培養。直覺思維是創新能力的一個活躍的表現,在創新方面起到了很重要的作用。很多重要的創造與發明都是直覺思維引導的,在計算機教學中,當一些學生有了直覺想法時,教師應該進行指導,鼓勵學生去創造,積累一些解決實際問題的經驗。計算機的發展水平是隨著時代的發展而發展的,因此我們可以說計算機知識是沒有止境的。因此,計算機的教師要鼓勵學生去想象、去實踐、去探索。鼓勵學生運用自己所掌握的知識,制作一些軟件、程序。通過獨立的創造發明,可以使學生的創新性思維得到最大的鍛煉。
四、結語
我國對于學生創新能力的培養,目前剛剛起步,我們要利用計算機教學中創造教育的因素,鼓勵學生去自由發揮、去創造。要合理的對課程進行必要的改革,增加實踐課程的安排,讓學生多動手、多提問、多思考,要發揮學生的自主意識,在最大的限度上培養學生的創新能力。從而達到提升學生全面素質的提升。
參考文獻:
[1]牟大全.計算機教學藝術與研究[M].濟南:山東教育出版社,2004.
[2]王鋒.教育技術――計算機的教學應用[M].北京:高等教育出版社,2003.
[3]程全洲,劉群英.高校計算機教學中學生創新能力的培養[J].南陽師范學院學報,2005(6).
篇9
關鍵詞:計算思維;案例教學法;教學模式;VB程序設計;思維意識
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)36-8352-03
1 概述
隨著信息技術的發展,計算機的應用遍及社會各行各業,計算機應用能力的培養不僅限于計算機專業的學生,運用計算機技術解決專業問題是當代大學生必須具備的基本素質。對非計算機專業學生的計算思維能力的培養是大學計算機基礎課程教學的首要任務。 “Visual Basic 程序設計語言”(以下簡稱 VB)作為一門面向對象的程序設計語言,具有簡單易學、功能強大、應用廣泛的特點。因此,各高校把VB作為非計算機專業進行計算機教育的基礎課程之一。由于非計算機專業學生基礎薄弱,導致學生認為這門課難學、難懂,另外,有些學生認為這門課跟所學專業無關,缺乏學習的興趣和熱情,所以難以達到理想的教學效果。這就要求教師要不斷進行教學改革,從教學模式、教學理念、教學方法等方面推陳出新,以激發學生的求知欲望,改善教學效果,最終提高學生的計算機應用能力和研究創新能力。
案例教學法是指依據教學目標和教學內容,采用案例組織教學的一種教學方法。把抽象的理論和概念融入具體的案例中,使學生清楚地認識到這些原理、概念在實際場景中的應用,有利于激發學生的學習熱情和動力。案例教學法注重培養學生用計算機解決實際問題的能力,而不僅僅是學習一些原理和規則。
目前,計算思維的培養成為國際和國內計算機教育界關注的熱點,計算思維能力不僅是計算機專業學生應該具備的能力,也是所有大學生應該具備的能力。將計算思維融入到程序設計教學中有助于培養學生的思維方式和創新能力,從而有助于創新人才的培養。
本文依據計算思維的方法和案例教學模式的特點,結合VB程序設計教學的現狀,探索采用基于培養學生計算思維能力的案例教學法來改革教學模式,改進教學理念,改善教學效果,培養學生創新能力。
2 計算思維
2.1 計算思維概念的提出
2006年3月,美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真(Jeannette M.Wing)教授首次提出并定義了計算思維(Computational Thinking)。她認為,計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[2]。計算思維是一種本質的、所有人都必須具備的思維方式,就像閱讀、寫字、做算術一樣,成為人們最基礎、最普遍、最適用和不可缺少的思維方式。計算思維的本質是抽象(Abstraction)和自動化(Automation),即如何按照計算機求解問題的基本方法去考慮問題的求解,以便構建出相應的算法和基本程序。
2.2計算思維培養與程序設計教學
周以真教授認為,計算思維不僅是計算機科學家才應具有的思維,而是每個學習者都應具有思維,終有一天計算思維會像讀、寫能力一樣,成為每個人的基本能力。學習程序設計課程的目的不應僅局限于計算機編程,而是解決各領域各類型的問題。程序設計課程是訓練學生思維能力的一個最直接最重要的平臺,計算思維則提供了重新審視程序設計教學的視角,將計算思維融入到程序設計教學中會大大提高學生的思維方式和解決實際問題的能力。教師重視和培養學生的計算思維能力,可使學生提高學習興趣,改善教學效果。因此,程序設計課程的教學核心內容是計算思維的培養,而不僅僅是學習編程技術。師生都應轉變觀念,在整個教學環節中都應重視和體現出計算思維這一核心思想。
3 基于計算思維的案例教學法
在VB 課程教學中,引入計算思維的思想和理念,以案例教學作為方法和手段,培養學生分析問題、解決問題的能力,將以知識傳授為主轉變為以計算思維能力的培養與應用為主,為學生今后的學習、生活和工作打下一個堅實的基礎。
3.1案例教學法的理論基礎
案例教學法長期以來一直是MBA 教學的重要方法之一。經過長期的教學實踐,案例教學法以其先進的教學理念、鮮活生動的教學方式已經被推廣到 MBA 以外的許多課程中,成為現代教學中一種不可替代的重要方法。所謂案例教學法是指在教學過程中,根據教學目標、教學內容的需要,采用案例組織教學的一種啟發式教學方法,通過對典型案例的分析設計,逐步培養學生分析問題和解決問題的能力。案例教學法把抽象的理論和概念融入具體的案例中,有利于激發學生的學習熱情和動力,可充分發揮學生的主體作用。與傳統的灌輸式教學法相比,案例教學法注重培養學生用計算機解決實際問題的能力以及創新能力[3]。
3.2 基于培養學生計算思維的教學案例設計原則
案例教學法以案例為核心展開教學,因此,教學案例設計的質量將直接影響到案例教學效果。教學案例設計應以激發學生的求知欲,培養學生計算思維能力為基本原則[4-5]。
1)案例的針對性。教師要明確教學內容所涉及計算思維的內容,從培養計算思維的角度出發,重組經典案例,將問題求解提升到計算思維的高度。按照計算思維重組教學案例,讓學生更能體會計算思維的本質,即抽象和自動化。
2)案例的實用性。選取的教學案例要有一定的實際應用價值。在選擇教學案例時,盡量以專業來區分,圍繞與學生自身專業相關的案例進行授課,培養學生運用計算思維解決本專業領域問題的能力。這樣才能讓學生體會到程序設計的真正作用,才能調動學生學習的積極性。
3)案例的趣味性。設計有趣的案例能夠大大激發學生的學習興趣,從而以興趣帶動學生主動學習,調動了學生學習的主動性。例如: 在講授計時器控件時,采用了“隨機抽獎”案例;講授IF語句嵌套使用時,采用了“龜兔賽跑”案例;講授循環語句使用時,采用了“猜數游戲”案例等等。這些生動有趣的案例很容易吸引學生的注意力,使學生積極主動的參與教師的課堂教學,探究問題的解決方法,教學效果可想而知。
4)案例的難度。選擇案例要考慮學生的知識背景,過于復雜或過于簡單的案例,都會導致學生學習興趣的下降。所以,選取的案例難度要與學生的認知水平相當,這樣才能激發他們的學習動力。
5)案例的循序漸進性。是指設計一組案例,后一個案例是在前一個案例的基礎上進行,難度逐步加大,功能逐步完善。這種由簡單到復雜的循序漸進的案例設計方法,符合學生的認知規律,有利于逐步培養學生的計算思維能力。例如,在講授順序結構程序設計時采用了案例“計算三角形面積”,在選擇結構程序設計時可以繼續完善該案例,加入判斷輸入的三邊長度能否構成三角形的條件判斷。通過不斷的對案例進行修正、改進,拓寬案例所包含的知識點,逐步提高學生分析問題、解決問題的能力。
6)案例的綜合性。設計的案例既要有知識點案例,又要綜合性案例。僅有知識點案例,會導致學生缺乏綜合運用所學的 VB 知識解決問題的能力。綜合性案例貫穿于某章、某幾章或整門課程的教學內容,可以將知識點有機結合在一起,便于學生對 VB 知識結構的整體認識,有利于提高學生綜合運用知識的能力。
3.3基于培養學生計算思維的案例教學法實施過程
基于計算思維的案例教學法在VB程序設計教學中的實施流程如圖1所示。
1)案例演示。首先通過一個個典型案例的運行效果,尤其在VB課程中還可以配有豐富多彩的可視界面和多媒體功能,可以有效地激發學生的好奇心和求知欲。激發他們自主探究案例如何實現的奧秘。
2)案例分析。在案例分析過程中,首先要提出實現案例所需要解決的問題,使學生明確要完成的任務目標,問題的設置是體現教師如何正確引導和啟發學生進入案例情景的關鍵;然后是問題的表示,即如何建立模型,以便于用計算機進行求解。
接下來與學生共同探討解決問題的計算思維方法,進而引出相關的知識點。案例教學是以問題為導向,把枯燥單調的理論學習,變成解決真實問題的公開討論,在不斷的提出問題、分析問題、解決問題的過程中,使學生掌握了抽象的理論知識,培養了計算思維能力。
3)案例設計。學生通過教師的講解、分析, 體會了實現案例的基本思路和方法。在案例設計實現階段,可以由師生合作完成界面的設計和代碼的編寫,使學生逐漸形成編寫VB程序的思維方式。在這一階段以教師為主導、學生為主體,充分調動學生的主觀能動性,參與意識。學生看到自己完成的案例效果,也會有一種成就感,從而激發學生學習VB程序設計的熱情。
4)歸納、總結、拓展。每個案例教學結束后,應就案例教學中所涉及的計算思維方法和相關的知識點進行歸納和總結,鞏固加深知識體系。另外,啟發學生對案例進一步思考、討論,在案例的基礎上是否有拓展和創新,以及案例設計中的不足。 引導學生自主探究解決問題,培養學生創新思維能力。
4 結論
基于計算思維的案例教學法在充分整合計算思維方法和知識點的前提下,注重學生計算思維和自主探索能力的培養。在 VB 程序設計中使用基于計算思維的案例教學法,避免了枯燥繁雜的理論說教,借助形象的案例來講解計算思維方法,符合認知規律,切實能夠提高學生的學習興趣和分析問題、解決問題的能力。因此,在 VB 程序設計教學中,合理有效地使用基于計算思維的案例教學法有助于解決傳統教學之不足,從而提高教學質量。
參考文獻:
[1] 何欽銘,陸漢權,馮博琴.計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養[J].中國大學教學,2010(9):5-9.
[2] 周以真.計算思維[J].中國計算機學會通訊,2007,3(11): 83-85.
[3] 賈茹,郝長勝,裴衣非.Visual Basic程序設計課程的計算思維教學實踐[J]. 電腦知識與技術,2011,7(25):6266-6268.
篇10
關鍵詞:計算思維;非計算機專業;計算機;基礎教育
一、計算思維與計算機的關系
計算思維是一種思維方式,是建立在計算機理論基礎知識之上的思維方式,是在了解計算機的計算方法與工作方式的前提下,使用計算機這一工具,計算這一手段,通過約簡、嵌入、轉化、仿真、抽象和分解等方法使困難的問題得以簡化,最終求出結果或得到結論的一種思維方式。但計算思維又絕不僅僅是人在迎合計算機的思維方式。計算思維是人的思維方式,通過這種思維方式引導計算機工作以達到其目的的一種思維方式。而且計算思維是隨著計算機相關產業的發展而出現的一種思維方式,因此也是一種新的思維方式。
二、計算思維與非計算機專業計算機基礎教育的關系
1.計算思維存在的普遍性。計算思維涉及運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為。由于計算機及其相關產業具有普遍性,那么計算思維也不應該僅僅是學習或從事計算機專業人士的一種技能。計算思維并不區分專業與領域,尤其應該將其融入到處于思維活躍期的各專業大學生的解析能力當中。周以真教授在對計算思維的闡述中提到兩點,一點是“計算思維是一種根本技能,是每一個人為了在現代社會中發揮職能所必須掌握的”;另一點是“計算思維無處不在,當計算思維真正融入人類活動的整體時,它作為一個問題解決的有效工具,人人都應掌握,處處都會被使用”。自然,它應當有效地融入每一堂課之中。各專業學生進入大學所能接觸到的計算機類課程就是非計算機專業公共基礎課,其責任首當其沖。
2.計算思維在計算機基礎教育中的主導作用。孫家廣院士指出“計算機科學界最具有基礎性和長期性的思想是計算思維”。2010年7月,教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會在西安會議上,了《九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》,確定了以計算思維為核心的計算機基礎課程的教學改革。
美國科學基金會(NSF)2005年底至2006年初鑒于計算機教育中出現的問題組織多領域專家分區域進行了研討,得出的報告中就涉及“大學第一年計算機課程的構建問題”以及“多學科的融合問題”。計算機公共基礎課是非計算機專業學生系統掌握計算機相關知識的首要渠道,教學的重點應放在如何教會學生計算思維,讓他們能熟練地運用于本學科中。計算思維在課程中的融入與滲透不僅會讓學生掌握一種解決問題的良好的思維方式,同時會幫助學生在大學學習過程中逐步形成優良的專業素質和職業素養,使學生對個人的專業發展有明確的定位。各種情況均說明只有大學非計算機專業計算機基礎課程才能做到將計算思維的能力傳遞給各專業的學生。因為其既是一門給出計算機科學基礎概念及相關知識的計算機課程,又是一門面向不同專業的課程。
三、大學非計算機專業計算機基礎教育現狀分析
對于非計算機專業大學計算機公共基礎教育的現狀,各位專家學者早就提出了其中存在的問題,而且,在社會信息化程度不斷提高等原因的推動下,原有問題日益嚴重與激化,新的問題也在不斷涌現,筆者認為主要的問題可歸納為以下兩點。
1.對“計算機公共基礎課程”重視程度不足的問題。隨著計算機的全面普及以及計算機嵌入式設備的發展,大家對計算機越來越熟悉,計算機再也不是遙不可及的高端設備,而變成了老少皆宜的“家用電器”,大家操作起來都得心應手。相應的,學校的教育教學主管部門和學生甚至任課教師都越來越輕視該課程。計算機基礎課程不應被輕視,因為計算思維的推廣與普及必須借助計算機科學這一平臺。教育工作者尤其應該從戰略高度將計算思維從計算機應用能力上提升出來,作為人的一種基本技能來教學。這樣必然大大提升計算機科學的地位,也必然大大提升與計算機科學相關的課程的地位。
2.課程定位與課程內容設置不合理的問題。這一問題也是上一問題出現的原由,一般來講都是將計算機工具化,這樣必然使計算機科學受到輕視,與計算機科學相關的課程也必然受到輕視。計算機公共基礎課從國家層面對這門課程的定位就是基礎課程,也就是與數學、物理相同地位的基礎課程。既然是基礎課程,課程的教學方法就應該像數學與物理一樣,以講授學科的基礎概念為主。現在絕大多數非計算機專業計算機基礎課包含的內容多而雜,網絡也講一點,硬件也講一點,人工智能、數據庫也講一點,除此之外就是主要以OFFICE辦公軟件的應用為主。此外,再附以一門高級語言,教會學生學會諸如求“1~100的累加和”等程序。大學計算機教育用了一年甚至兩年的時間做的是社會培訓或學生自學就能快速完成的工作。很顯然,理論薄弱而只求作為簡單工具使用,這種認知必然對計算機科學的認識淡化,無助于對計算技術中最重要的核心思想與方法的掌握。
四、計算機基礎教育中融入計算思維的構想
針對非計算機專業大學計算機公共基礎教育目前存在的問題,各地學校也都進行了積極的教學改革。例如“分層次教學”、“任務驅動教學”、“加大實驗課時”等多種教學改革方案,也收到了一定的成果。但可以想見,上述提到問題的最好解決方案就是在課程中融入計算思維。目前,國家對于在計算機教學中體現計算思維是充分認可并滿懷期待的。西安會議上已經確定了以計算思維為核心的計算機基礎課程的教學改革方案,余下的工作就是各級教育部門與教育工作者如何在計算機課程的教育教學中進行實施與推進。
周以真教授對計算思維定義中的闡述中涉及的很重要的內容就是計算思維是考量如何運用計算機科學相關知識去更簡單、更有效、更快速地求解問題,得出最佳的結果。因此絕大多數教師都在無意識地、潛移默化地在教學中融入了計算思維的內涵。只不過由于計算思維的提出與受重視的時間并不長,大家沒有意識到而已。那么如何在計算機基礎教育中融入計算思維這一問題的主要工作就在于將計算思維教育戰略高度化、意識形態化以及系統化。但這一融入具體如何實施是一項巨大的系統工程,筆者結合相應學者的研究資料對該問題進行了系統的思考,并在所講授課程中進行了簡單的實驗,可表述如下。
1.講授內容的調整。在課程教學中要想更好地體現計算思維,需要對課程定位、教學大綱、教學日歷以及教學內容進行調整。由于這需要學校教務部門的審批無法全面鋪開,但在教學過程中還是應該盡量系統地培養學生的計算思維能力。在《計算機文化基礎》課程中較為具體與形象地給學生講授計算思維的基本內容,使學生了解人與計算機能力的局限性,了解計算思維解決問題的一般步驟,理解計算在問題解決過程中所發揮的作用。而壓縮了諸如同一知識點重復訓練的多個EXCEL案例。在程序設計課程中拿出更多的課時進行算法設計以及程序執行過程等的講授,而相應地轉變了以往對每個命令及語句的具體訓練。
2.作業及實驗任務的調整。在課堂上更多地給學生預留出思考的時間。對于實驗任務的設置也更明顯地體現計算思維。例如,對理工類的學生,教師將從問題抽象化描述、問題表示、模型建立、尋求解決方案、算法設計、機器實現等步驟一一進行引導,增加學生體會計算思維本質內容的機會,鼓勵學生發展更廣闊的思維,更多樣的解決問題的方法,這也增強了學生以更簡單有效的方法完成任務的愿望。
3.區別對待不同類型、不同層次的學生。在教學中對于理工類學生加強系統設計與算法設計的訓練,對于文史類學生較理工類學生在更多考量美學的基礎上偏重工作中的實際應用。對于本科學生也較專科學生給出了較多的基礎理論內容,并給予了更深層次的引導。
雖然計算思維在筆者的課程教學中無論質與量的體現都很薄弱,但這無疑是一個良好的開端。對于計算思維如何更好地在非計算機專業計算機基礎教學中體現,并達到其應達到的效果是一個系統化、長態化的復雜工作。同時也是與教育相關的部門、組織與個人息息相關的。不斷學習、探索、實踐與總結是唯一解決之路。
參考文獻:
[1]龔沛曾,楊志強.大學計算機基礎教學中的計算思維培養[J].中國大學教學,2012,(5).
[2]陳國良,董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學,2011,(1).