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大学计算机基础课程中的计算思维培养

2018-08-25贾瑞凤马曾侯春龙

科教导刊 2018年5期
关键词:计算思维教学方法

贾瑞凤 马曾 侯春龙

摘要 大学计算机基础课程是本科学生必修的科学文化基础课程。旨在培养学生计算思维与计算机基本技能,为后续课程学习和终身发展奠定基础。实现这一目标要准确定位课程理念、合理设置课程内容、精心选择教学方法手段。

关键词 大学计算机基础课程 计算思维 教学方法

中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.02.037

大学计算机基础课程是本科学生必修的科学文化基础课程。旨在培养学生计算思维与计算机基本技能,为后续课程学习和终身发展奠定基础。如何培养学生的计算思维与能力,需要从课程教学理念、课程内容组织、课程教学方法等方面精心设计。

1以计算思维为导向的课程教学理念

大学计算机基础课程仅仅是专业课程学习的知识基础与应用工具,更是一种注重学生能力培养及未来发展的通识教育。建立以学生为本的理念,有利于学生终身学习素质的养成。学生是有血有肉的人,教育的目的就是激发和引导他们的自我发展之路。计算机基础课程对学生能力培养主要体现在计算思维。

计算思维简单地讲是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为,它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化,反映了计算的根本问题,即什么能被有效地自动进行。也即当遇到问题时,自然地想到如何通过计算机自动地、又好又快地解决问题完成任务。

通过上述分析,大学计算机基础课程的基本理念可以概括为:立足于培养学生未来发展和职业需要,计算思维为导向,以掌握计算机基本知识为基础,以培养学生应用计算机技术和计算思维解决实际问题的能力为目标,按照学生主体、教师主导的教学思想,鼓励学生自主探索,大胆实践,养成独立学习的习惯,通过形成性考核与终结性考核相结合的方式,促进学生掌握知识发展能力,为未来适应工作岗位、实现自我价值奠定良好的基础。

2将计算思维落到实处的课程内容组织安排

2.1课程内容定位

课程摈弃了以计算机基础知识和Oiffce软件为主的内容安排,突出算法与逻辑。内容主要涵盖:计算与社会,从历史和现实的角度了解计算技术的影响和作用;算法与逻辑,以Py-thon语言为基础,了解计算机解决问题的方法和思维模式;信息编码与数据表示,计算机问题求解的基础,也是最基本的计算对象构造;计算机系统组成与结构,完成计算的软硬件基础,进而了解计算机的工作原理;操作系统,完成计算的良好平台和环境;计算机网络、数据库、多媒体技术与办公信息处理,这些都是计算机应用的具体体现。

2.2课程内容的组织安排

新大纲要求教学内容不仅围绕计算机基础知识展开,更要把计算机学科培养的本质——计算思维与能力落到实处。内容组织突出算法以及计算机基础知识与Python语言的融合,促使学生在学习过程中养成使用Python语言解决问题的思路和方法。但是大纲规定的课程知识面广、知识点多、交叉性强,而课程的学时又是有限的,在有限的课时内完成这些内容的学习需要精心组织与安排。

首先,确定主线。以使用Python语言解决问题为主线,把庞杂的知识点有序贯穿起来是理清计算机基础课程涉及知识面广、知识点交叉的有效手段。例如,要想使用Python语言,必须首先了解计算机的算法与程序思维;使用Python语言开发模拟器,需要学生掌握计算机系统的组成与结构以及计算机基本结构的工作原理;使用Python实现数制转换,需要学习数制及其转换方法等等。通过一个个Python语言应用实例一方面把基础知识串到这根主线上,另一方面也培养学生使用计算机解决问题的习惯与能力。

其次,合理确定自主学习内容,促进学生学会学习。课程内容包含面广,知识点杂,完全在课堂内完成这些知识的学习是不可能的,要留出很多知识点由学生自学完成。因此,合理确定自主学习内容。确定课堂讲授和自主学习的相应内容可以根据知识特点及分类进行。陈述性知识也就是通过识记就可以习得、直接加以回忆和陈述的知识,比如计算机文化内涵和计算机发展历程等知识,可以布置学生自主学习,相对简单的操作如Office软件的使用留给学生自学;程序性知识也即解决问题的知识,需要教员引导学生深入学习。这样安排突出重点,也符合了培养学生独立自主学习与探索要求。

第三,突出应用,选择相关案例。强调突出应用特色,主要体现在每一个知识模块(内容章节)均安排有案例讲解,用已学计算机知识分析具体案例,加深对理论知识理解。如,通过python编程,模拟实现图灵机;用python程序构建冯诺依曼体系结构,深入了解计算机工作过程;利用python查看文件管理系统,了解操作系统的文件管理;通过python网络编程,了解电子邮件的发送过程;利用python数据库编程,了解数据库使用……让学生体会应用计算机解决问题的优势,培养计算思维,进而在学习过程以及以后的工作过程中养成运用计算机解决问题的习惯,形成应用计算机解决专业问题的能力。

3将计算思维转化为能力的教学方法

新大纲对学生提出了更高的要求,与旧大纲相比,这种要求不仅体现在知识难度的增加,更体现在培养重点的不同:旧大纲注重知识传授,新大纲更注重能力培养。这种转变需要探索更适合的教学方式来达成培养目标。

3.1开课前摸底导学

在课程开始之前,安排课前测试,对学生进行深入摸底,重点考核学生对计算机基础知识和办公软件的掌握情况,以便掌握学生对计算机的了解程度和具体操作基础,更清楚地发现学生的短板,从而进行有针对性的导学。导学可以以讲座的形式安排,主题可以包含课程介绍,让学生知道学什么,怎么学;熟悉软件学习平台;使用Office软件解决问题完成任务示范等。根据摸底情况,如果学生对Office软件掌握很熟练的,可以先行根据导学情况自学简单的Python语言;Office软件不熟练的要继续学习直到掌握。最后可以再安排一次摸底情况,看看学习效果,为开课以后的教学奠定良好的基础。

3.2自主学习与互帮互学的开放学习

新大纲中规定的知识较多,而且有些是只需要学生了解的一些内容,可以安排学生自学,如计算机系统组成与结构中的总线作用、输入输出系统组成、基于实践的使用Office软件等。自学有利于促进学生自主学习能力和解决问题能力的发展,有利于体会使用计算机解决问题的优势。要想高质量地完成自学任务,必须给学生安排固定的自学时间。自学课时多少根据大纲内容和学生前测情况安排。同时营造开放的学习环境,使学生能够随时查阅、学习相关知识内容。新大纲提供了网络课程、慕课、微课等信息化学习资源,方便学生及时获得知识。在学习过程中,学生可以和自己的同学组成小组互帮互学,也可以在网上的开放学习环境中组成学习团队共同探讨。为了使自学不流于形式,了解学生掌握情况,自学部分的内容一并纳入考试范围。

33关注思维培养的问题导学课堂教学模式

问题导学教学法就是把知识点以问题的形式呈现给学生,教员围绕问题来组织教学,学生以问题为导向,通过自主探索、分析、解决问题的活动过程来构建知识意义、培养技能和拓展新知,进而培养发现和解决问题的思维能力。问题导学教学模式是建立在建构主义理论基础上,以具体问题作为教学的出发点,在教员实时引导下,通过问题解决来激发学习兴趣和维持学习动机。教员是问题的设计者、情境的创设者、问题探究的组织者、问题解决的指导者;学生是问题探究分析和解决的积极主体。在具体的教学情境中,教员掌握整个教学活动流程,学生拥有学习的自主权。问题导学教学模式是问题、学生、教员三要素之间的教学互动,具体教学过程中,以“问题”为主线,学生为主体,教员为主导。在教学过程中注意课前准备、提出问题、分析问题、解决问题等四个环节。

4形成性考核与终结性考核并重

新大纲规定考核分两部分:形成性考核和终结性考核。与旧大纲相比更注重能力考核,重视形成性评价,即对学生平时学习成果的认可。形成性考核可采用作业、单元测试、自学检测、电子作品等形式。上机考试成绩不计入总成绩,但将影响总成绩,上机考試成绩通过者,理论考试成绩作为课程最终考试成绩,上机不通过者,将理论考试成绩的59%作为课程最终考试成绩。

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