计算机基础课程教学改革实践

摘要：“计算机应用基础”课程是高职学生的一门公共必修课，课程教学不仅要让学生掌握计算机基础技能，同时应当以计算思维能力的培养作为核心任务，使学生具有利用计算机知识和计算思维解决实际问题的能力。课题组针对该课程在传统教学上存在的问题，围绕计算思维，改革课程教学内容体系，将计算思维嵌入到课堂教学中，教改效果显著。

关键词：高职；计算思维；计算机应用基础；项目化教学；任务驱动

1背景

“计算机应用基础”课程是面向全校学生开设的一门公共必修课，也是目前高职院校开设最为普遍、受益面最广的一门计算机基础课程。目前，该课程中存在一些问题，主要表现在以下两方面。1）对课程的地位认识不足，认为“计算机应用基础”课程就是讲解软件工具使用，学生学习该课程满足于掌握计算机的基本操作、基本软件的使用。非计算机专业的学生学完本门课程后，计算机类课程往往到此结束，缺乏后续结合专业、创新实践型等课程体系的支持，而学生直接进入专业课程学习，学习的计算机知识很少进行实际应用,对于从计算机角度去解决实际问题更是极少提及，课程的基础支撑作用体现得不够充分。2）课程知识构成庞大，而且由于计算机技术的飞速发展，课程教学内容更新也很快，课程教学的核心任务是什么，到底使用哪些教学内容来支撑本课程是很多该课程教学的教师困惑的问题。2006年，美国卡内基梅隆大学周以真教授提出了关于“计算思维”的确切概念：计算思维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行为的科学方法[1]。计算思维强调问题求解的操作过程，通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，选择合适的方式陈述一个问题，并对问题的相关方面进行建模，把一个看起来困难的问题阐释成一个人们知道怎样去解决的问题，并采用最有效的办法去解决问题。并强调计算思维己经成为信息时代一种本质的、所有人都必须具备的思维能力，就像识字和做算术一样，成为人们认识和解决问题的基本能力之一。《大学计算机基础课程教学基本要求》（2016）指出：明确以计算思维为导向的改革方向、探索多元化的教学方案、推动以在线开放课程为代表的教学模式改革、完善课程教学成效评测方式，从而建设适应时代要求的新的大学计算机基础教学体系[2]。从这个基本要求可以看出计算机基础教学将会以计算思维能力培养为核心，而且这种能力是针对任何专业的。“计算机应用基础”作为高职学生第一门计算机基础课程，也将以计算思维能力培养为核心。

2以计算思维培养为导向的“计算机应用基础”课程教学改革实践

在以计算思维为导向的“计算机应用基础”课程教学改革中，培养学生的计算思维能力是本次教学改革的重点，为了在课程教学中培养学生的计算思维能力，首先应该全面深入地理解计算思维的本质和计算思维的特征；其次应该梳理课程教学改革中对于学习者计算思维能力的培养要解决的核心问题；最终结合吉安职业技术学院实际情况，设计表达计算思维的教学内容，构建以计算思维能力培养为导向的“计算机应用基础”课程体系和探索合适的教学模式，促进和培养学生更好地使用计算思维去思考在现实世界中如何利用计算机工具去解决本专业实际问题，提高本专业知识水平的能力，从而提高学生的思维能力和创新实践能力。

2.1计算思维概述

目前，国内外广泛认同的关于计算思维的概念是2006年美国卡内基梅隆大学周以真教授提出的：计算思维是人们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行为的科学方法。计算思维是概念化，不是程序化；是根本的，不是刻板的技能；是人的，不是计算机的思维方式；是数学和工程思维的互补与融合；是思想，不是人造物[3]。

2.2“计算机应用基础”课程教学改革研究

“计算机思维”是内隐的，而“计算思维能力”可以通过各种行为和活动成为外显的特质。在传统的课程教学中，大部分教师没有认识到计算思维能力培养的重要性，只注重应用与技术的教学，计算机应用和技术的最终成果是实用软件或一套系统的熟练使用，忽视了计算思维能力的培养。《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务[4]。然而，在课程教学改革中对于学习者计算思维能力的培养要解决的核心问题有哪些呢？课题组认为主要有以下3个方面。1）将计算思维概念和计算思维能力培养目标直接展示给学生，以方便学生有目的性地学习；2）设计表达计算思维的教学内容，如果内容本身很难渗透计算或基于计算的思维过程计算思维能力的培养就很难展开；3）改革教学模式，而改革后的这种模式本质上是在课程教学过程中去融入计算思维。

2.3“计算机应用基础”课程教学改革实践

计算机的每个应用领域都是由基础理论、应用技术和实际应用系统等层次构成，不同专业的学生需求层次不一样，所以课题组在构建课程体系的时候要根据各个专业需求、以及学生的知识结构和特点来构建。2.3.1计算机专业学生针对计算机专业的学生，教学内容围绕计算思维能力培养目标进行重组，保留了Windows操作系统和Office办公软件等部分内容，增加了计算思维和Python内容，课程内容主要包含4个部分：计算机系统与网络；信息编码与信息处理技术；Office办公软件操作；计算思维、算法与程序设计初步。在第4部分中，特别增加了计算思维和Python语言部分，分四个模块，分别是计算思维基础模块、人工智能基础知识模块、计算思维训练模块、人工智能应用能力训练模块。计算思维基础模块介绍计算和计算思维的概念、计算思维方法和典型应用案例；人工智能基础知识模块介绍历史、定义和典型应用案例；计算思维训练模块介绍问题求解、计算思维、结构化程序设计的基础知识，主要应用Python快速有效地解决一些实际问题；人工智能应用能力训练模块选取了图像识别、自然语言处理、人脸识别、商业智能分析、机器学习和仿真模拟等典型人工智能技术，兼顾通识与技能，介绍人工智能典型技术的原理、应用场景和典型案例，并通过实际案例展示人工智能技术解决实际问题的流程，培养学生运用人工智能技术解决实际问题的能力。通过以上内容的学习，学生可以对Python程序设计的基础知识和利用计算思维解决问题的方法有一个初步的了解，初步培养学生Python程序设计的基本能力和计算思维意识。Office办公软件操作部分，主要采用学生线上通过MOOC自学，线下教师进行辅导，学生利用在线作业系统进行成效评测。具体的做法如下。1）课前阶段。对学生进行课前引导，教师通过教学平台、QQ群等网络平台工具，将学习任务单、学习资料等需要学生课前掌握的知识内容提供给学生，并将预设的问题情境展现给学生，学生在获取问题情境后，需要进行问题的提取，进而分析问题。在分析问题过程中，学生可能会调用归纳以往的学习生活知识和经验，这样在无形中形成分析问题的思维，然后结合已掌握的Python程序基础知识，进行算法设计。在自主探究过程中，学生遇到疑问可以通过网络平台工具反馈给教师，教师可及时进行答疑。通过课前自主探究的过程，不仅有利于学生对基础知识的掌握，学生自主思考的过程也有利于学生的个性化思维的形成，同时老师也可以掌握学生学习中所产生的疑问和学习掌握情况，以便更好地开展课中的教学活动。2）课中阶段。主要是由课堂答疑和合作探究两个环节构成，课堂答疑主要是针对学生课前自主探究过程中产生的疑问进行解答，对于普遍存在的共性问题和重点难点知识部分采取精讲的方式进行集中讲解，对于个别化的疑问则进行个别指导。合作探究主要是教师在预设的问题情境上提出进一步的要求，学生进行小组讨论形成最终方案，并根据方案通过Python程序软件进行代码实现，调试产生结果，最后进行各小组的成果展示汇报。在小组展示汇报的过程中，其他小组认真观摩聆听，并在汇报展示结束后进行点评，在学生点评结束后，教师一方面对学生给出的点评给予肯定或评价；另一方面对汇报小组的成果进行总结点评给予肯定或提出修改建议。3）课后阶段。主要是学生将知识进行迁移利用和对问题进行递进环节，教师在课后可以布置一个创新提升任务或在原先问题情境的基础上对问题进行进一步要求，使问题实现递进，成为新课要解决的问题，要求学生在原先解决了的问题的基础上进一步进行求解。在本教学实践过程中，教师将问题情境贯穿在课前、课中、课后三个阶段，问题情境的设置按照由小到大、由简单到复杂、由基础到综合的递进设置，使学生在问题解决过程中，计算思维能力也一步一步得到提升。2.3.2非计算机专业学生针对非计算机专业的学生，课程内容主要包含6个部分：计算机基础知识；计算思维；Office办公软件操作；多媒体技术及应用；人工智能应用技术概述；区块链应用技术概述。针对非计算机专业的学生，课程旨在培养学生掌握计算机应用基础的基本理论和实际操作技能，计算思维重在方法，课程采用项目化教学法，利用任务驱动的教学方法，教学内容从任务着手，教师设置针对性强、实践性强、综合性强的任务，并为学生提供相关的能够自主学习的学习资源，教师引导学生利用计算思维方法学会分解复杂的问题，学生通过自主学习、合作学习以及探究式学习参与体验问题解决和工作任务完成的过程，不仅掌握了学习技巧，提高了计算机操作技能，学生个人的信息素养和计算思维能力也得到提升。具体做法和计算机专业类似，也是分成课前、课中、课后三个阶段。

3结束语

高职“计算机应用基础”课程教学不仅要让学生掌握计算机基础技能，同时应当以计算思维能力的培养作为核心任务，使学生具有利用计算机知识和计算思维解决实际问题的能力。课题组针对高职院校在传统教学上存在的问题，围绕计算思维，改革课程教学内容体系，将计算思维嵌入到课堂教学中，采用“项目化教学法”和“任务驱动法”相结合的方法进行教学，让学生不仅掌越多，专业诊改将进入新的发展阶段，专业诊改还可以从以下几个方面不断优化。1）树立专业质量文化意识。开展专业诊断与改进工作就需要牢固树立质量意识。专业办学质量水平的提高与专业质量文化息息相关。专业质量文化是专业办学过程中不断积累沉淀而形成的，不可一蹴而就，它是高职院校质量文化建设的一个主要内容，是专业建设和发展的灵魂。因此，专业诊改又能够促进专业质量文化的不断完善。不同院校具有不同的办学底蕴，各专业具有不同的办学特色，专业质量文化建设要基于院校优势和专业特色，形成特色鲜明的专业质量文化。2）搭建智能化教学诊改平台。开展教学诊改，需要相关数据的支撑。为了开展教学诊改，高职院校都注重数据信息的采集，然而，很多院校的数据是多个平台，这样不利于教学诊改工作的开展。开展“智慧校园”建设是高职院校发展的趋势，各高职院校要不断提高信息化水平，对原有的平台进行整合，搭建智能化教学诊改平台，有效推动专业诊改工作。3)建立专业教学诊改的长效运行机制。专业的建设是不断优化的过程，专业诊改的工作是需要建立长效机制来不断推动的。要在学校、二级学院、系部建立不同专业诊改的激励机制，才能长期有效推动专业不断发展，形成良性的循环，最终促成专业人才培养质量的提升。

作者：肖莉 戴琴 刘仕琴 谢泉根 舒慧欣 单位：吉安职业技术学院