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计算思维和大学计算机基础论文范文

《计算思维为导向的大学计算机基础教学》

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摘要：《大学计算机基础》课程是我校生长军官高等教育各专业的一门必修课,属于科学文化基础课程中的公共工具类.该课程重在信息素养的培养,以计算思维为主导,培养学员学会使用计算机去分析实际的问题、具有解决问题的意识与能力.按照“军队院校生长军官军事和科学文化课程教学大纲”中对“大学计算机基础”教学大纲的要求,结合军队院校教学特色,本文就如何提高大学计算机基础教学质量,培育学员的计算机实际操作能力,培养学员的信息素养和计算思维的能力,对“大学计算机基础”课程就教学模式、MOOC平台建设、教师队伍建设等方面进行研究.

关键词：计算思维;计算机基础;竞赛

中图分类号：TP399 文献标识码：A

1引言（Introduction）

《大学计算机基础》是生长军官高等教育各专业的一门必修课,属于科学文化基础课程中的公共工具类.该课程在提高学员科学技术水平,培养综合应用能力方面起到了基础性作用,该课程不是一个简单的操作学习,而是将计算思维融入在内的新课程.该课程注重培育学员信息素养,培育学员运用计算机剖析实际问题、处理问题的能力[1].军委训练管理部对《大学计算机基础》教学大纲做了调整,各军队院校按照新大纲在大学计算机基础教学上提出很多较好的做法和经验,但也存在一些新的问题,如学员的计算机基础知识差异较大的问题、教学内容提升的困难,以及教员师资水平遇到瓶颈等问题[2].本文根据军队院校大学计算机基础教学大纲,从教学模式、MOOC建设、教师队伍建设、学科竞赛等方面进行了整体的思考和研究.

2 以计算思维为导向的教学模式研究（Research on teaching mode guided by computational thinking）

计算思维是一种提高学员解决问题以及创新能力的思维方式.大学计算机基础课程不仅仅要求学员掌握计算机系统组成、计算机网络等基本知识,更为学员能够更好地在各自专业领域中应用计算机和计算思维解决问题提供保证.大学计算机基础课程教学不能只注重操作能力的培养,还要重视学科思维能力的培养,从而提高学员的创新能力.传统的教学模式采用一刀切式的教学.但是由于地区差异的原因,新生学员入学前所具备的计算机知识差异很大.有的省份的学员在高中阶段不仅掌握了计算机基本技能的操作,对计算机网络、计算机操作系统都有了不少了解.而有的地方学员在高中阶段连电脑都没有触摸过.面对基础参差不齐的学生,对所有学员均采用统一的教学模式行不通了,需要寻找一种新的教学模式——混合教学模式,即“线下采用课堂教学、线上采用网络教学”.教员利用在线学习平台、课堂互动教学平台、课程管理平台、移动学习平台等在课堂前、课堂中、课堂后进行业务场景梳理,定义符合教学活动开展需要的教学环节和流程,让传统的教学方式变得更方便快捷.课堂前教员可以轻松进行课程创建和课前备课,在平台上嵌入视频、PPT、电子图书、试题测验等资源.课堂中教员采用探索式、探讨式等创新型教学理念进行授课,有针对性地对重点、难点进行讲解、课堂测验.课堂后对学员提交作业情况,测验情况进行梳理,及时了解学员掌握的情况[3].学员在课前进行有引导的预习,并进行相应自测练习,提前发现自己不懂的知识点;课堂中学员带着问题学习,随时提出自己的疑问,课堂中也可以让学员进行部分内容的讲解,这对学员课前预习提出更高的要求;课后学员在平台上完成相应的作业以及闯关测验,有问题及时在平台讨论.该教学方式不仅可以提高学员的实际应用能力,学员的自主学习能力,还有利于培养团队协作能力.

3 以计算思维为导向建设MOOC课程在线学习平台（Building MOOC course platform for on-line learning based on computational thinking）

MOOC由于其名校的影响力、创新的课程模式,以及开放与移动特性深受众多学习者的喜欢.融入计算思维的MOOC课程建设是目前研究的目标.军队院校大学计算机基础MOOC课程的建设要整理本校内的相关资源,找准自己学校的定位和优势,注重差异化的具有本校特色的MOOC课程模式.MOOC课程的建设应该塑造学员的高阶思维能力,应该关注课程知识背后的原理和方法.MOOC课程的建设的另一个目标是使用计算思维的方法对MOOC平台上的数据收集和存储,进行分析,为后续课程的开展和管理提供指导.

3.1大学计算机基础MOOC课程目标

MOOC课程在开发阶段就要明确课程的目标,确定大学计算机基础课程是以计算思维为理论指导,按照课程结构和知识结构进行科学知识的普及,培养出符合当代人才培养需求的具有创新能力、决策能力,以及问题求解能力的军事人才.MOOC建设可以将课程的知识点分解成多个模块,让学员根据自身知识掌握的情况和兴趣有针对性的学习,可以提高学员的学习效率.

3.2大学计算机基础MOOC课程内容设计

大学计算机基础课程内容覆盖面较广,涉及信息表示、计算机系统、计算机网络、计算机数据库等相关知识,以及流行的程序设计语言Python的学习,知识点繁多,课内学时有限,僅限课堂教学,学员消化、接收能力有限,还需要借助在线平台如MOOC平台加深对知识的掌握.但MOOC平台又不能仅限于课本知识的翻版,可以将线下课堂不好演示的教学内容如图灵机知识制作成视频,课堂前学员预习观看,有疑问在“话题讨论”区域进行讨论;也可以将课堂讲授较难理解的知识点设置成一个模块,例如“抓狐狸”这个问题求解实例理解起来比较难,要想抓到“狐狸”,需要掌握“图”这种数据结构的定义,以及“图”的深度优先遍历策略.这部分知识在课堂讲授时间有点紧迫,学员掌握起来比较吃力,可以将图的定义和图的遍历制作成一个模块,里边包含一些视频和素材,一个视频讲解一个知识点.将“抓狐狸”制作成一个动画形式,让学员更直观的了解整个“抓狐狸”的过程;也可以制作一些计算机学科的前沿性知识,激发学员的学习兴趣.

3.3大学计算机基础MOOC平台结构

大学计算机基础MOOC平台可有效地汇集各种各样的教学资源和教学成果,也是教员教学工作的支持平台,MOOC平台结构如图1所示,教师在MOOC平台上发布短视频、课程相关的教学文档、测试题、作业等相关教学资源.学员登录MOOC平台,观看短视频、完成模拟练习题、参与话题讨论,完成作业.同时,MOOC平台也可以收集教学过程的数据并对其管理.被收集起来的资源可以作为院校教学评估的重要依据,还可以促进教员改进教学方法的重要依据.

军校教员在军队院校教学过程的作用功不可没,教员队伍团队建设是课程建设和提高教学质量的重要因素之一.现代教学不只仅限于简单的课堂授课,更倾向于利用智慧教室采取智慧教学先进的教学手段.这对教员教学能力、教学水平、教学理念提出更高的要求.

4.1钻研计算机先进知识提升个人素质

融入计算思维的大学计算机课程并不只是理解计算思维的概念和含义,更是要挖掘出知识内部的计算机求解问题的方法,这对军队教员自身的专业素养提出较高的要求.

教员利用“军队综合信息网”“军职在线”和“中国大学MOOC”等在线资源学习计算机专业知识,弥补自身专业知识的不足,教研室内多开展集体备课、交叉听课,取长补短,加深对计算机领域知识的驾驭能力,以便更好地为计算机教学服务.鼓励教员多参加学术会议,以及计算机方面的培训等一系列活动,加强以骨干教员为核心的教学团队建设[4].

4.2采用智慧教学精心设计教学思路

各大院校都在致力于智慧教室的构建,智慧教室建立在为教学服务这个核心上,围绕教学模式的创新,教学管理的便捷上,综合运用智慧教学设备、大数据分析系统、智能教学平台等新技术新应用,从内容呈现、环境管理、资源获取、多层互动等方面综合打造教员易用、学员易学、管理易行的智能高效教学场所,满足信息化教学需求,推动教学模式改革.智慧教室增加了交互系统,提供了研讨、互动教学环境.智慧教室的建设对教员的教学提出更高的要求,要求教员转变教学理念,为每一次课精心设计教学思路,适应智慧教学的需要[5].课前设计预习知识、视频、习题等导入到学习平台,课堂中设定讨论的知识点,随时跟踪学员掌握情况.设计学员感兴趣的军事案例,课堂教学教员要不断优化教学方法,让学员参与小组讨论.课下鼓励学员充分地利用已有的“在线自主学习平台”（图2）开展自主学习.

5 以学科竞赛驱动计算机人才培养新模式（A new model of computer talent training driven by subject competition）

培育具有创新精神和实践才能的创新型军事人才是军队院校素质教育的目标.为了培育军队院校学员的创新实践能力,必须先培养学员的创新兴趣,培养学员创新兴趣的最佳途径之一就是学科竞赛[6].经过学科竞赛的角逐,学员将理论知识与实际应用结合起来,不但培养了学员独立剖析问题、处理实际问题的能力,而且学员的创新才能和综合素养也得到了很好的提升.

5.1以学科竞赛为载体,丰富教学活动

以翻转课堂的形式组织教学是现代教育技术的产物,在教学过程中,教员可以根据不同的知识点,采用线上、线下讨论式、探索式等各种混合教学方法授课,鼓励学员课后认真预习备课,勇敢地走上讲台开展学员授课活动[7].在教学内容上和实践教学上加入典型的历年相关的竞赛案例,以此背景开展教学活动.例如有些竞赛中有“大数据类”这个模块,这个模块需要一个基于数据科学和数据思维的问题解决方案.在学习Python语言解决实际问题时,利用大数据资源,利用Python语言对大数据进行分析.学员利用Python基本知识解决了实际问题,又引导到竞赛题目上,让课程内容与实际的应用相结合,为竞赛提供支持.按期组织学员展开激烈的研讨,改进教学形式[8].以竞赛推动计算机教学改革,在很大程度上不仅丰富了教学知识点,而且学员的兴趣和积极性也被激发出来.加强对学员专业理论、应用实践、表达能力、竞争角逐、团队沟通、创新能力等计算机综合能力的培养,培养学员在团队合作中积极探索和进步的科学精神[9].

5.2以学科竞赛为依托优化考核考评、学分认定方式

为培养学员创新实践能力,鼓励学员参加各种学科竞赛.在扎实的掌握了基本知识以后可以将零散的各个知识点进行汇集教学,使学员能够系统地掌握工程实际应用上所涉及的知识.摒弃传统的考核方式,以分组提交研究报告的形式进行考核,并选出代表进行结题答辩,这一考核改革有效地促进了学科竞赛的开展[10].为鼓励学员广泛参与学科竞赛活动,可以制定出学科竞赛成绩认定学分管理办法,依据学科比赛的等级及获奖等级认定学分.学员年终评优评奖时,对参加学科竞赛并且获得奖项的学员给予综合评定加分,极大地激发了学员参加学科竞赛的热情.

6结论（Conclusion）

人们的工作和生活现在都离不开计算思维.在大学计算机基础课程中引入计算思维是大势所趋,顺应时代潮流.计算思维对大学计算机教学改革带来了机遇,也带来了挑战.军队院校大学计算机基础课程教学中的每一次课、每一个实验和实践环节都应融入计算思维思想,学员全面提升个人计算机能力和信息素养,能够更好地在各自专业领域中应用计算机和计算思维解决实际问题提供保证[11].

参考文献（References）

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[2] 战德臣,王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教学,2014（7）：59-66.

[3] 徐兰兰.计算思维与大学计算机基础教育[J].软件导刊（教育技术）,2016（2）：18-20.

[4] 刘晓勇,方刚,付辉,等.基于学科竞赛的计算机类专业创新型人才培养模式研究[J].高教学刊,2018（19）：42-44.

[5] 林旺.基于计算思维的大学计算机教学研究[J].中国大学教学,2015（9）：55-57.

[6] 耿国华.以计算思维为指导提升大学文科计算机教学质量[J].中国大学教学,2013（10）：12-15.

[7] 战德臣,聂兰顺,张丽杰,等.大学计算机课程基MOOC+SPOCs的教学改革实践[J].中國大学教学,2015（8）：29-33.

[8] 张姿炎.大学生学科竞赛与创新人才培养途径[J].现代教育管理,2014（3）：61-65.

[9] 马莹,樊超波.以学科竞赛为依托,培养创新型人才[J].价值工程,2018,37（14）：279-281.

[10] 全蕾,李荣.与竞赛相结合的三本计算机程序设计课程教学改革探索与研究[J].时代教育,2018（1）：53-53.

[11] 曹玉松,邱颖豫.基于学科竞赛的高等数学研究性教学的构建[J].吉林省教育学院学报,2016,32（6）：75-77.