基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)探討

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為本科生通識教育的重要組成部分，是培育同學(xué)信息素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。近年來，高校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)患病質(zhì)疑并面臨新的挑戰(zhàn)。

一、高校計(jì)算機(jī)課程現(xiàn)狀與存在的問題

國家推動面對全部高校生開設(shè)計(jì)算機(jī)文化課程（后被各學(xué)校稱為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程、高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程）已經(jīng)近20年，期間經(jīng)受了若干次的演化和進(jìn)展，到今日已經(jīng)明確了用計(jì)算思維改造高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的方針和原則，高校計(jì)算機(jī)課程應(yīng)當(dāng)講授計(jì)算思維也已經(jīng)形成了普遍的共識，以計(jì)算思維培育為主的高校計(jì)算機(jī)課程已成為和數(shù)學(xué)、物理、外語一樣的通識類基礎(chǔ)課程。然而限于“基礎(chǔ)-學(xué)時(shí)-內(nèi)容”的沖突，人們對面對計(jì)算思維的課程內(nèi)容體系照舊存在一些困惑，致使許多老師的教學(xué)內(nèi)容照舊停留在所謂“狹義工具論”的層面，或者是停留在匯合計(jì)算機(jī)各門課程前言、緒論學(xué)問的層面，仍沒有形成有特色的自成體系的高校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容，不能滿意新形勢下高校計(jì)算機(jī)課程面對計(jì)算思維通識教育教學(xué)改革的需要。所謂“基礎(chǔ)-學(xué)時(shí)-內(nèi)容”沖突是指：高校一班級同學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)參差不齊，有些同學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)很好，而有些同學(xué)則相對較弱，講授哪些內(nèi)容同學(xué)才能受益并能接受難以確定；計(jì)算機(jī)學(xué)科是過去60年進(jìn)展最為快速的學(xué)科，學(xué)問與內(nèi)容膨脹之快速令人難以想象，如此眾多內(nèi)容怎樣進(jìn)行教學(xué)選擇成犯難題；為保證非計(jì)算機(jī)專業(yè)同學(xué)本學(xué)科學(xué)問的學(xué)習(xí)，不行能拿出太多學(xué)時(shí)來學(xué)習(xí)“高校計(jì)算機(jī)”課程，而且還面臨不斷壓縮課堂學(xué)時(shí)的壓力。

二、計(jì)算思維教學(xué)方案和實(shí)施

教學(xué)過程中所采納的教學(xué)方法隨著時(shí)代的進(jìn)步而進(jìn)展。計(jì)算思維的培育不是摒棄以前的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)模式，而是將新的計(jì)算思維的方法融入進(jìn)去，達(dá)到完善高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的目的。使同學(xué)在把握計(jì)算機(jī)學(xué)科思想和方法的基礎(chǔ)上，達(dá)到內(nèi)化計(jì)算思維的目的。

（一）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性和普適性

計(jì)算思維的定義雖然是2022年周以真教授提出?淼模?但計(jì)算思維從遠(yuǎn)古開頭由來以久，可以說是無處不在，它與同學(xué)的學(xué)習(xí)、生活、工作親密相關(guān)，也是同學(xué)不行或缺的生存力量。在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，以高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)大綱為指導(dǎo)，重新整理出教學(xué)單元中所涉及的計(jì)算思維基礎(chǔ)性內(nèi)容，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單純學(xué)問的教學(xué)方法，著重體現(xiàn)計(jì)算思維的基礎(chǔ)性"可見性，突出對計(jì)算思維力量的引導(dǎo)。以敘述“計(jì)算機(jī)進(jìn)展階段”為例，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為專題講座“計(jì)算機(jī)的昨天、今日和明天”，從結(jié)繩計(jì)事講起，到計(jì)算機(jī)的四個(gè)階段和將來的計(jì)算機(jī)，提煉出計(jì)算和計(jì)算思維的普適性與基礎(chǔ)性，讓同學(xué)更好地理解計(jì)算思維。

（二）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)具好玩味性和啟發(fā)性

高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程有別于其他公共課，同學(xué)的起點(diǎn)層次不齊，常規(guī)的依靠于課本的教學(xué)方法，不能達(dá)到抱負(fù)的教學(xué)效果，特殊是理論課部分，需要很好的教學(xué)設(shè)計(jì)，才能體現(xiàn)計(jì)算思維在理論課中的普遍性與趣味性。比如說“二進(jìn)制”的部分，便可以設(shè)置以嬉戲的方式進(jìn)行教學(xué)，讓同學(xué)們在玩嬉戲的過程中，了解二進(jìn)制的原理以及進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換規(guī)章，通過使用二進(jìn)制表示二值圖像、計(jì)算人的生日、計(jì)算ISBN等，來體會二進(jìn)制與日常生活的親密聯(lián)系，讓同學(xué)們感受計(jì)算的無處不在，計(jì)算思維的無處不在。

（三）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的綜合性與有用性

課堂是一種生活，如何在這有限的時(shí)間內(nèi)讓同學(xué)們理解和建立“信息、計(jì)算、智能”三大核心概念，從傳統(tǒng)的以老師為主導(dǎo)或無意識的思維教學(xué)中轉(zhuǎn)變過來，讓同學(xué)想學(xué)習(xí)，會學(xué)習(xí)，以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教案設(shè)計(jì)顯得尤為重要。計(jì)算思維的核心是算法的思維，就是抽象的思維，但是同時(shí)它也擁有著許多的時(shí)代特性。從現(xiàn)實(shí)生活的案例入手，通過感悟數(shù)字化生存的才智，讓同學(xué)感受到計(jì)算思維的由來、原理、方法，以及如何有效地運(yùn)用計(jì)算思維來解決現(xiàn)實(shí)中的問題，把學(xué)問的教學(xué)升華為思想的教學(xué)。以程序設(shè)計(jì)內(nèi)容為例，對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)來說，程序設(shè)計(jì)始終是難學(xué)的內(nèi)容，為了讓同學(xué)們更好地了解算法和抽象思維，我們加入了可視化的編程語言―――RAPTOR。從計(jì)算思維培育的角度進(jìn)行案例的重組，將問題求解提升至計(jì)算思維的培育。以程序設(shè)計(jì)中經(jīng)典案例哥尼斯堡七橋問題為例，以計(jì)算思維為導(dǎo)向?qū)栴}進(jìn)行求解：問題求解（查找一條經(jīng)過各城市有且僅有一次，再回到起點(diǎn)的路徑）―――查找解決方案（一筆畫算法）―――算法優(yōu)化（使用編程語言實(shí)現(xiàn)一筆畫算法，并在實(shí)現(xiàn)過程中對其進(jìn)行優(yōu)化）―――總結(jié)歸納為現(xiàn)實(shí)問題的延長（總結(jié)出解決此類問題的一種通用方法）。通過從算法構(gòu)造世界的角度，來敘述算法之美，計(jì)算思維之普遍與美。

三、教學(xué)評價(jià)體系

不同于其他理論課程，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程的操作性和設(shè)計(jì)性較強(qiáng)，鑒于這個(gè)特點(diǎn)，教學(xué)評價(jià)將過程性評價(jià)和終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合。過程性評價(jià)（平常成果）由出勤（30%）和課堂提交作業(yè)（品）（70%）兩部分組成，占總成果50%；同學(xué)若在作業(yè)中有創(chuàng)新和提高，可以適當(dāng)增加分?jǐn)?shù)，從而激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)愛好，提高同學(xué)的求知欲。終結(jié)性評價(jià)是課程結(jié)束綜合性考核結(jié)果（期末成果）占總成果50%。不論是在過程性評價(jià)還是終結(jié)性的評價(jià)時(shí)，都應(yīng)采納無紙化的考試形式，這樣才能充分體現(xiàn)計(jì)算機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)，讓同學(xué)感受到計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大魅力。

對于高校生而言，高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是必需把握的。高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的開設(shè)有助于同學(xué)計(jì)算思維力量的培育。老師在進(jìn)行教學(xué)的過程中，不妨對計(jì)算思維的訓(xùn)練課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，