基于计算思维的高职计算机基础分层教学构建

2013-10-20王洋

三门峡职业技术学院学报 2013年3期

王洋

（三门峡职业技术学院，河南三门峡 472000）

计算机基础课程的教学是高等教育中的重要组成部分之一，其教学目的是传授学生计算机基础知识，培养学生基本的计算机技能，让学生掌握计算机知识的应用能力和解决计算机问题的能力。2006年，美国卡内基·梅隆大学的计算机教授周以真提出了计算思维这一词汇，并给予了定义，如果说数学教学培养的是学生的逻辑思维的能力，那么，计算机思维培养的则是学生的计算思维能力。近年来，我国各高校对计算机教学过程中培养计算机思维能力的研究和关注越来越多，如何培养计算机专业学生的计算思维的能力，帮助学生学会应用计算思维去分析问题和解决问题成为各高校共同研究的课题。

一、计算思维的概述

自计算机基础教学课程产生以来，高职计算机基础课程教学的主要目标是计算机软件工具的介绍和应用，这种教学方式使得高职学生缺乏足够的计算机理论与方法方面的基础。计算思维是美国卡内基·梅隆大学的计算机科学系教授周以真提出来的，并得到了计算机教育界的广泛支持。周教授指出：“计算思维代表着一种普遍的认识和一类普遍实用的技能。”孙家广院士指出：“计算思维是计算机科学界最具有基础性和长期性的思想”[1]。

计算思维是在数学思维和工程思维的基础上提出来的，计算思维具有抽象性和多层次性，计算思维的范畴很广，远不止计算机的编程，计算思维还是每个人都应该掌握的一种基本技能。也就是说，计算思维通过计算机科学的基础概念建立起模型，目的是方便处理计算问题，计算思维的内容包含了计算机科学中一系列的思维活动。计算思维作为一种基本的技能，是现代人必须掌握和具备的，也是现代社会中不可或缺的一种基础思维。

二、我国高职院校在计算机基础教学中遇到的问题

（一）教学模式的问题

我国目前各高职院校中计算机基础的教学模式普遍还局限在课堂教学和一些相关实验相结合的模式，这种传统的教学模式已经无法学生的需求，也适应不了现阶段高职学生的认知水平，整个教学过程枯燥乏味，严重影响了教学质量。

（二）教学手段的问题

我国现阶段高职院校的计算机基础教学方法普遍停留在传统的“一刀切”上，单一陈旧的教学方法抑制了学生学习的积极性和动力，最终影响学习成果。

（三）教材问题

我国高职院校中文科、理科和工科的计算机基础教材是一样的，忽略了不同专业不同层次学生的需求和学习水平，教师按照相同的教材教学，使得不同专业的特点凸显不出来。

三、计算思维与计算机基础教学的关系

美国信息技术咨询委员会（PITAC）于2005年提高了一份《计算机科学：确保美国竞争力》的报告[2]。报告中指出，计算机科学属于一门学科，对其他学科具有促进的作用，在未来社会中，不管是最有前途的经济领域内的前沿研究还是其他方面的研究，都可能需要借助先进的计算机技术和计算科学，计算机基础课程是学习其他学科和进一步掌握计算机技术的基础，同时，在现代社会中，计算机基础教学是培养高职学生综合素质，强化高职学生创新能力过程中不可缺少的重要环节之一，计算机基础的教学对高职血红色呢够的综合素质和创新能力的培养等方面起着重要的影响。

有关研究表明，高职院校必须充分认识到计算机基础教学的重要性，要把培养学生的计算思维能力作为计算机基础教学中的重要目的和核心任务，构建完善的计算机基础教学体系和内容，把计算思维应用到高职计算机基础的教学当中，把计算思维与计算机基础的教育融合起来，有利于培养学生的计算思维能力，能够提高学生在未来的生活和工作当中适应各种计算机的应用环境，增强他们的计算思维能力，建立一种长期的可持续发展的计算机应用能力，推动其他专业的发展。

四、计算思维下现有的计算机教学模式

目前，在计算机基础的教学中，把计算思维应用到计算机基础的教学中，现有以下几种基于计算思维下的计算机基础教学模式，一是分层教学、二是任务驱动教学、三是启发式教学、四是循序渐进教学。所谓分层教学，就是要求教师将教学按照教材内容、教学任务和目标进行层次化、过程化和结构化的划分，从而引导学生从理论起点到应用终点的计算机思维链的升华，加深学生对教学内容中基本原理的掌握。任务驱动教学是通过制定不同的任务，再依次解决任务的教学模式。循序渐进的教学模式是指在教学活动中，教师让学生模仿现有的示例，再逐步掌握计算机课程中的各种计算机原理、结构，通过这种模式能够提高学生对计算机基础的学习兴趣。截至目前为止，我国已经有不少高校试图将计算思维引入到计算机基础的教学当中，不过在具体的教学当中，高职院校的教学模式依然是传统教学模式。

五、计算机基础实施分层教学的意义

我国高职院校的招生对象是全国高考生，受地区差异的影响，导致学生的计算机基础水平存在着较大的差异，尤其是受经济设备水平的影响，城市与农村学生的计算机水平差异十分明显，城市学生的计算机水平已经达到一、二级的水平，而农村学生的计算机水平普遍还停留在认识阶段。这种情况下，高职院校计算机基础教学就难以进行，简单的知识使得部分学生不想听，而难度大一点的又有部分学生听不懂，最终严重影响教学质量。这就要求高职院校的计算机教学要根据不同的情况构建合适的教学方法和模式，受学生计算机水平的不同层次的影响，就要根据学生不同的计算机水平进行分层教学，分层教学能够体现出因学定教、因材施教的原则。采用分层教学的方式，能够有效提高计算机基础的教学质量和学生的计算机水平。

六、基于计算思维的高职计算机基础分层教学的构建

基于计算思维的高职计算机分层教学的目的是大幅度提高计算机基础课程的教学效果和质量，把基于“知识框架”的基础上的新的思想方法运用到计算机基础的分层教学当中，能够引导学生掌握计算机技术中核心思想和方法，是高职计算机基础分层教学的新方向。把计算思维引入到计算机基础教学，在计算思维理念的基础上，还要构建和完善分层教学结构，具体构建分层教学的思路有以下三个方面。

（一）试用计算机基础分层教学的方法

通过分层教学模式把计算机基础教学按照层次化、结构化和过程化进行划分，从而引导学生从理论起点到应用终点的计算机思维链的升华，加深学生对教学内容中基本原理的掌握。加深对计算机学科基础概念的理解，大幅度提高计算思维的能力，这些都是在计算思维上进行计算机基础分层教学的关键内容。基于计算思维的计算机基础分层教学方法，可以将计算机公共课程设置为基础和应用两个部分，并在原有内容的基础上提高两到三个层次。分层时，根据学生的计算机应用知识的测试成绩进行分层。在理工科的基础教学当中，针对“1+X”中的“1”进行划分的思路如图1所示。

图1 基于“1+X”课程的分层思路

（二）强化计算机思维的教学理念

分层教学的构建与计算机基础的教学理念的转变、教学内容的更新、教学方法的变化和教学资源的优化配置有关。要构建分层教学模式，就要从计算机基础课程的内容体系的优化方面入手，对课程体系的定位和构成要素进行分析，把计算思维应用到计算机基础理论、技术、工程、工具、服务和应用中。把计算思维应用到计算机基础分层教学模式中的教学方法如图2所示。例如，在计算机文化基础教学等级考试时，以知识点为主要的讲解对象，以演示的方式进行教学，能够帮助学生系统的了解计算机基础的基本知识，熟练掌握和运用计算机理论、技术，培养学生对计算机基础的认识能力和解决问题的能力。

图2 计算思维应用到计算机基础分层教学模式中的教学方法

（三）优化完善计算机基础课程体系

高职院校中的计算机基础课程体系主要包括文科和理工两大类，文科专业的计算机基础课程有三个层次，分别是计算机大公共课程、计算机小公共课程和计算机背景专业课程。而理工科的计算机基础知识的教学结构为“四个领域三个层次”，理工科类的课程设计方案是“1+X”[3]。这种设计方案满足了不同专业学生的需求，其中“1”指的是计算机基础课程，而“X”可以根据学生的专业特点进行选择，可供选择的有《计算机网络》、《网页设计》等。根据计算思维的理念，根据学生学习信息的能力构建一个可持续发展的基础理论，重新构建的计算机基础课程体系包括了计算机基础模块、计算机系统与平台模块、程序语言模块以及计算机技术与应用模块。在计算思维下的计算机基础课程体系如图3所示。