计算思维培养与计算机基础教学(共3870字).doc

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1、计算思维培养与计算机基础教学（共3870字）1大学计算机基础课程教学过程体现计算思维培养1.1亟待解决的问题课程的改革目标是让学生在学习计算机核心知识和掌握应用工具的基础上学习运用高效的思维去思考，将无意识的计算思维教学理念提升到有意识、系统性的计算思维教学。力求从根本上扭转目前大学计算机基础课程所面临的教学困境。针对以上目标，需要以计算思维为核心重构教学内容,并通过合适的教学实践手段和方法使得这些重构的内容能够被学生接受和理解。通过分析，提炼出要解决的具体问题如下：1）在有限课时内需要培养学生哪些具体计算思维要素。我们的目标是传授给学生基本的计算机核心知识，但是计算机科学作

2、为一门学科包含了复杂的知识体系，并在不断地发展和创新，需要确定哪些知识点能够被定义为该课程教授的核心内容。2）如何在学生尚未掌握任何一门编程语言的情况下实践所学计算思维内容。大学计算机基础课程所面临的是大学一年级学生，除个别学生在入校之前有过编程经验，学生普遍没有编程基础。如何在缺乏编程实践的前提下让学生掌握计算思维是决定最终教学效果的关键问题。3）面向不同基础和专业的学生如何体现不同的计算思维的教育和训练内容。1.2分类教学、专业融合的教学内容设计西北工业大学是一所以发展航空、航天、航海工程教育和科学研究为特色，以工、理为主，管、文、经、法协调发展的研究型、多学科性和开放式

3、大学。不同专业对学生的计算机知识的要求不同，存在较大差异。相同专业学生之间的计算机知识也有较大差距，在这种情况下采用分类教学是必要的。例如在程序设计课程中按照文、理科进行分类实践教学,取得了良好的成效，积累了经验，但是在大学计算机基础课程中尚未实施。此次以计算思维培养为核心的大学计算机基础课程教学改革在教学内容设计上除按照文、理分类外，还考虑到特殊方向和专业学生群体的较高计算机教育的需求,将教学内容分为4个方向：（1）面向理工类专业学生;（2）面向文管类专业学生;（3）面向国际班学生全英文计算机教学;（4）面向教育实验学院卓越班。西北工业大学作为理工科重点院校，大多数学生都归

4、类于方向（1）,以2013年数据为例，方向（1）约占62%,方向（2）约占17%,方向（3）约占4%,方向（4）约占17%o在确定每个方向学生教学内容时，遵循“两个融合”的原则，将计算机基础教育与计算思维培养融合，构建以计算思维能力培养为主线的非计算机专业通识教育；将计算机基础知识与学生的专业技术融合,在进行计算机思维培养教学内容选择时，注重计算机基础知识与学生专业方向的融合度。“两个融合”的具体内容包括:（1）计算思维培养融合，是指将计算机科学中最具有基础性和长期性的计算思想教授给学生，侧重使非计算机专业学生能够领略计算的核心方法，学会如何把问题转化成能够用计算机解决的形式

5、，培养学生从本质和全局来建立解决问题的思路，为其今后的专业学习和应用计算技术打下坚实基础。（2）专业技术融合，是指根据学生专业特点和需求，在计算思维培养融合的基础上，动态选择课程内容，形成可定制教学模块，实施分类分层教学。“两个融合”原则体现了具有鲜明特色的非计算机专业大学计算机教学方案，形成了纵向分类、横向分层的教学内容。每个方向内容由基本理论知识层、计算思维融合层、专业融合层组成。以面向理工类专业学生的方向（1）为例说明各层的含义。1）基本理论知识层。该层属于计算机基本知识内容，包括基本概念和基本计算思维模块，在介绍计算机软、硬件的历史和未来发展趋势过程中贯彻计算机基本知

6、识，包括二进制、冯•诺依曼计算机、图灵机、计算复杂性等计算机重要基础概念等。这部分内容比较近似于之前课程中计算机基本知识部分，但我们在教学改革中对其内容重新组织，从计算机重要的“分层”和“抽象”概念出发引导学生学习这部分知识，力图让学生领略到这些技术背后的基本计算思维内涵。通过学习计算机发展历史，让学生对整个计算科学发展有全局了解。2）计算思维层。包括问题求解方法和算法模块，学生在学习了计算机重要基础知识后，开始深入学习计算系统底层具体思维和运行机制。这部分从系统和算法角度让学生学习计算机解决问题的方法，包括求解框架、典型案例的计算算法、具体思维过程和实现方法等，让学生在计算

7、思维较高层次讨论计算机学科的根本问题和思维方式，深入了解计算机的工作和运行机理。这一部分内容体现了本课程的计算思维培养目标。3）专业融合层。最高层的专业融合层完成融合专业知识、提升学生在专业学习中应用计算思维的能力的任务。该部分从数据处理和网络计算角度，让学生领略到计算机目前最广泛的应用模式，从而在自己的专业领域加以运用。这部分模块属于变化较大的模块，目前仍然需要开发和扩充大量与其他专业更为紧密相关的案例和应用模式。按照图1所示，不同类别学生在基本理论知识层内容是相同的，在第2层上,教育实验学院学生所学