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關(guān)鍵詞:中專計算機(jī);教學(xué);思維
中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-9599 (2011) 12-0000-01
How to Develop the Students Learning Thinking in Secondary Computer Teaching
Liu Zhili
(Jilin Tonghua Medical School,Tonghua134001,China)
Abstract:Mprehensive practical teaching based on a strong secondary computer,including the teaching content,features the expertise of many disciplines,how to strengthen the students launched the innovative,
logical thinking,and effectively improve the learning of practical teaching strategies,to enhance the teaching computer professionals,
students complete practical ability to master computer applications rich in positive and effective role in promoting.
Keywords:Secondary computer;Teaching;Thinking
一、將教師教學(xué)課堂合理轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)陣地
學(xué)生是學(xué)習(xí)過程中的主體,因此在中專計算機(jī)教學(xué)實踐中我們應(yīng)為學(xué)生營造全員參與的學(xué)習(xí)環(huán)境,令他們成為學(xué)習(xí)的主人,在課堂教學(xué)進(jìn)程中通過主動的參與、良性的互動、靈活的思考令學(xué)生將所有能量都釋放出來,從而令整個課堂動起來,同時也令教師不再僅僅是知識的傳授者,而是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者,規(guī)范者與學(xué)生的良師益友。將課堂還給學(xué)生是有效提升計算機(jī)課堂教學(xué)效果的良性教學(xué)手段,也是新型教學(xué)方式占取先機(jī)的主要渠道,充分有利于學(xué)生綜合思維能力的提升,因此我們應(yīng)全面將教師教學(xué)課堂合理轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)陣地,令他們的主體作用被充分激發(fā),從而以創(chuàng)新的思維主動探索、自主體驗、創(chuàng)造性學(xué)習(xí),并激發(fā)廣泛學(xué)習(xí)興趣,最終實現(xiàn)良好的學(xué)習(xí)效果。
二、全面樹立學(xué)生自信心、營造良好的課堂教學(xué)氣氛
信心是自主學(xué)習(xí)的動力源泉,因此在中專計算機(jī)教學(xué)實踐中我們應(yīng)令學(xué)生充分了解自己的實力,能夠通過自身努力圓滿完成學(xué)習(xí)任務(wù),并解決學(xué)習(xí)進(jìn)程遇到的難題。因此,在實踐教學(xué)中我們應(yīng)主體為學(xué)生多創(chuàng)造自主參與機(jī)會,令他們從被動的聽者變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者。另外在課堂教學(xué)中我們還應(yīng)營造良好的課堂教學(xué)氛圍,鼓勵學(xué)生主動發(fā)言、主動參與討論,不要因為觀點不正確、怕說錯話而放棄了參與的機(jī)會,他人發(fā)言時,其他同學(xué)應(yīng)本著虛心、認(rèn)真聽取的態(tài)度,不應(yīng)因為觀點不同便嘲笑或不屑,對不同意見可以提出來供大家一起討論,應(yīng)全面塑造尊重他人、富于內(nèi)涵的綜合修養(yǎng)。
三、融洽氛圍,建立互信、互愛、互助、互敬的師生關(guān)系
在課堂教學(xué)中,教師不應(yīng)過于嚴(yán)肅、過于抑制或壓抑情感,這樣容易給學(xué)生造成居高臨下、敬而遠(yuǎn)之的畏懼感,令他們產(chǎn)生不良的心理防御,并最終形成抵觸學(xué)習(xí)情緒。因此中專計算機(jī)教師應(yīng)在課堂教學(xué)實踐中本著尊重、誠懇、認(rèn)真、細(xì)致的態(tài)度建立良好的師德師風(fēng),認(rèn)真傾聽每一位學(xué)生的回答,并做出及時、誠懇的評價。當(dāng)學(xué)生在回答問題的過程中有任何不妥當(dāng)、不正確之處時,教師應(yīng)為其提出中肯的合理化建議,不應(yīng)對學(xué)生的錯誤嚴(yán)厲批評、嚴(yán)加指責(zé),而應(yīng)通過合理的啟發(fā)與引導(dǎo)令學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)自身的不足,考慮問題的不周全之處,從而令他們始終保持一種愉悅、輕松的學(xué)習(xí)心態(tài),不畏懼、不厭煩,而是充滿主動的學(xué)習(xí)熱情。在課下,教師應(yīng)與學(xué)生多交流、多接觸,切實縮短師生間的距離,令學(xué)生感受到教師的懇切關(guān)懷,熱情幫助,從而將教師看作是自己學(xué)習(xí)的榜樣、模仿的對象,建立互相信任、互相尊重、互相愛戴的師生關(guān)系。
四、合理轉(zhuǎn)變教學(xué)思路,理清教學(xué)誤區(qū),培養(yǎng)學(xué)生樹立理解性思維
傳統(tǒng)計算機(jī)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)思路為令學(xué)生初步理解教材內(nèi)容,通過分段講讀幫助學(xué)生學(xué)會分析內(nèi)容并最終總結(jié)歸納學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生對教材理解了,也就完成了教學(xué)內(nèi)容,整體教學(xué)過程僅僅將學(xué)生作為一個知識灌輸?shù)娜萜?,對于教材中富含的眾多詞句、生動詞匯、大量規(guī)范語言,學(xué)生是否全面理解、會學(xué)會用,則僅僅成為輔任務(wù),體現(xiàn)了本末倒置的不良弊端。新時期,在教改實踐進(jìn)程中我們應(yīng)重新認(rèn)識計算機(jī)教學(xué)定位,充分明確學(xué)科教材是為學(xué)生掌握計算機(jī)技能提供的具體情境,對教材學(xué)習(xí)的主體任務(wù)并非對其教材情境進(jìn)行理解,而應(yīng)是借助教材創(chuàng)設(shè)的情境令學(xué)生學(xué)會其中包含的豐富語言文字、全面開展各類聽、說、讀、練的計算機(jī)實踐活動,從而真正樹立科學(xué)的理解性思維,掌握綜合的計算機(jī)實踐應(yīng)用能力。課堂設(shè)計實踐中,中專計算機(jī)教師往往僅從自我角度對知識進(jìn)行構(gòu)建,較少能從學(xué)生的角度出發(fā),展開換位思考。導(dǎo)致這一不良現(xiàn)象的主體原因在于教師沒能樹立良好的教學(xué)心態(tài),而是顧忌過分注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程會造成對教師教學(xué)環(huán)節(jié)的、教學(xué)進(jìn)程的不良影響,并最終令課堂效率無法實現(xiàn)全面提升。另外廣大中專教師教學(xué)思維中還普遍存在另一誤區(qū),即認(rèn)為教師的教學(xué)環(huán)節(jié)是通過自身實現(xiàn)發(fā)展的。實則不然,學(xué)法才是促進(jìn)教法的重要因素,只有充分了解了怎樣學(xué)習(xí),才會全面掌握教學(xué)方法,也就是說教來自于學(xué),而學(xué)則來自于生活。因此良好的教學(xué)實踐需要我們展開科學(xué)的逆向思維分析,即怎樣學(xué)最有成效、最具價值就怎樣教。教學(xué)的中心并非怎樣教,而應(yīng)是怎樣規(guī)范學(xué)的過程,我們只有深入研究學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),才能真正良好的發(fā)展教師的教導(dǎo)過程,通過促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)真正實現(xiàn)提升教學(xué)效益的最終目標(biāo)。
五、結(jié)語
新課改背景下,中專計算機(jī)實踐教學(xué)迫切需要全面創(chuàng)新以充分適應(yīng)信息化社會發(fā)展建設(shè)需求,為市場經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展培養(yǎng)綜合全面的計算機(jī)應(yīng)用人才,因此廣大中專計算機(jī)教師只有充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、實施情感教育,培養(yǎng)學(xué)生綜合智力,徹底扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為主體的不良教學(xué)方式,將學(xué)生作為學(xué)習(xí)實踐中的核心要素,令教師教、學(xué)生學(xué)的教學(xué)模式徹底轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主學(xué)習(xí)的動態(tài)教學(xué)模式,充分肯定學(xué)生的主體學(xué)習(xí)地位,多方位構(gòu)建師生間的多渠道互動教學(xué)模式,才能真正激發(fā)學(xué)生形成良好的計算機(jī)學(xué)習(xí)思維,并在自主、自覺、持續(xù)、創(chuàng)新的學(xué)習(xí)過程中找到真正的自我。
參考文獻(xiàn):
有關(guān)計算思維的認(rèn)識和理解對廣大的計算機(jī)基礎(chǔ)課教師是一個循序漸近的過程。有關(guān)計算思維的一些例子都是一些和計算機(jī)處理問題相關(guān)的思維方法。新的計算機(jī)基礎(chǔ)教育側(cè)重點應(yīng)當(dāng)是對這些方法的介紹,并能夠讓學(xué)生深入的理解這些思維的方法,從而培養(yǎng)學(xué)生能靈活應(yīng)用這種思維方法去創(chuàng)造性的解決一些實際的問題。這樣的培養(yǎng)目標(biāo),和教育理念,更多注重的是思維技能的訓(xùn)練,學(xué)生通過計算機(jī)基礎(chǔ)課程,接觸計算機(jī),并利用計算機(jī)完成一些任務(wù),這些都只是讓學(xué)生進(jìn)行計算思維訓(xùn)練的一種手段,我們的目標(biāo)是讓大學(xué)生形成良好的計算思維方面的能力。當(dāng)然這并不是說現(xiàn)有的計算機(jī)基礎(chǔ)教育的框架,現(xiàn)有的計算機(jī)基礎(chǔ)教育框架仍然很重要,比如,學(xué)生仍需要掌握一些計算機(jī)軟件的使用方法,仍然需要去了解什么是計算機(jī)程序設(shè)計語言,以及能夠去設(shè)計一些簡單的計算機(jī)程序。但這些是培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的手段,不應(yīng)當(dāng)再是目標(biāo)了。具體的計算思維能力包括如下例子:
(1)通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法,把一個困難的問題闡釋成如何求解它的思維方法
(2)采用抽象和分解的方法來控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計
(3)利用啟發(fā)式推理尋求解答,即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法。等等,這些都屬于計算思維能力的范疇。由上面的例子可以看出,計算思維能力的培養(yǎng)是一個巨大的,艱難的任務(wù)。許多的思維能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練已深入到了計算機(jī)科學(xué)的前沿。但是,通過計算機(jī)基礎(chǔ)教育的學(xué)習(xí),應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生能夠了解、并理解計算思維的思考方法,計算思維能力的養(yǎng)成不是一朝一夕能夠?qū)崿F(xiàn)的,需要伴隨著人們的不斷學(xué)習(xí)才能養(yǎng)成的技能。
2.計算機(jī)基礎(chǔ)教育中計算思維能力培養(yǎng)途徑探討
之前已提到,計算思維能力的培養(yǎng)并不是完全打破現(xiàn)有的計算機(jī)基礎(chǔ)教育的課程體系,而是通過現(xiàn)有的課程體系,引導(dǎo)學(xué)生思考計算的本質(zhì),了解計算機(jī)在解決一些實際問題的時候所采用的思想和方法等。所以,在計算機(jī)的基礎(chǔ)教學(xué)中,融入計算思維,主要是教學(xué)方法、教學(xué)理念的改革,和教學(xué)的內(nèi)容變更關(guān)系并不是非常大。當(dāng)然,也可能需要在教學(xué)內(nèi)容中適當(dāng)變更,比如增加計算的本質(zhì),可計算性理論等內(nèi)容。但這些內(nèi)容的引入,在計算機(jī)基礎(chǔ)教育中不應(yīng)當(dāng)是重點。在教學(xué)過程中,從解決問題的角度出發(fā),強調(diào)解決問題的方法、思路,而不是僅僅教會學(xué)生如何解決問題,引發(fā)學(xué)生的深入思考,使學(xué)生從計算的角度理解問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。深入到具體的教學(xué)過程中,計算思維不是內(nèi)容和工具的改變,而是教學(xué)方式、理念的改變。這首先需要教師從更高的層次看待問題,引導(dǎo)學(xué)生深入的思考。計算思維能力的培養(yǎng),是讓學(xué)生學(xué)會如何運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解與分析。這要求學(xué)生對一些原理性的概念有深入的理解,所以可能需要適當(dāng)?shù)脑黾右恍┙虒W(xué)內(nèi)容,在原有課程體系的基礎(chǔ)之上,擴(kuò)展一些教學(xué)內(nèi)容。擴(kuò)展的這些內(nèi)容主要是幫助學(xué)生更深入的思考下去??梢栽谟嬎銠C(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中適當(dāng)增加計算機(jī)語言教學(xué),在程序設(shè)計課程中強調(diào)與計算思維能力有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)。但應(yīng)當(dāng)注意,計算思維能力的培養(yǎng),絕不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力,計算思維是概念化,而不是程序化,要像計算機(jī)科學(xué)家那樣去思維,意味著遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止能為計算機(jī)編程,還要求能夠在抽象的多個層次上思維。在現(xiàn)代的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中,需要教師做恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),讓學(xué)生自覺地去學(xué)習(xí)、思考。例如,在所有的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中,都會介紹到計算機(jī)使用二進(jìn)制來表示信息,如數(shù)、字符等等,一般而言,如果教師只是單純的講解這些內(nèi)容,學(xué)生們對此有個大概的認(rèn)識,但不太可能引起普通學(xué)生對這些信息如何使用二進(jìn)制表示的興趣。如果引入相應(yīng)的例子,就可能會引導(dǎo)起學(xué)生的興趣和思考。比如,在1991年的海灣戰(zhàn)爭中,有一枚愛國者導(dǎo)彈并未能成功攔截飛毛腿導(dǎo)彈,造成美軍的傷亡。如果提示學(xué)生,之所以出現(xiàn)這樣的問題,原因就在于愛國者導(dǎo)彈系統(tǒng)的內(nèi)置時鐘出現(xiàn)了問題,和計算機(jī)用二進(jìn)制數(shù)來表示浮點數(shù)產(chǎn)生的誤差有關(guān),這肯定會引起學(xué)生的興趣,學(xué)生們就會對計算機(jī)如何表示浮點數(shù)產(chǎn)生興趣,引導(dǎo)學(xué)生去閱讀相關(guān)的表示標(biāo)準(zhǔn),如此一來,學(xué)生獨立思考、學(xué)習(xí)的興趣會大大的增加。在這一過程中,教學(xué)的內(nèi)容并沒有實質(zhì)上的大變化,但對于教師的要求顯然是提高了很多。教師能不能以高的角度去引導(dǎo)學(xué)生是非常重要的。
3.大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育的方案
在教學(xué)實踐中,計算機(jī)基礎(chǔ)教育,首先訓(xùn)練的還是學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)的基本技能,在學(xué)生掌握了基本技能之上,培養(yǎng)學(xué)生在遇到問題以后,熟練運用基本技能解決問題的應(yīng)用能力,在這些基礎(chǔ)之上,逐步使得學(xué)生深入思考,提高學(xué)生的信息素養(yǎng),從而引起學(xué)生在計算思維能力方面的逐步形成。教學(xué)內(nèi)容仍然分為基礎(chǔ)理論教學(xué)與實踐教學(xué)兩個部分。其中,基礎(chǔ)理論教學(xué)部分可以根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同分為不同的部分。具體的一些教學(xué)安排和現(xiàn)有的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)安排差別并不大,因為筆者認(rèn)為,計算思維的培養(yǎng)著重在于教師如何引導(dǎo),教學(xué)的內(nèi)容并不是能力培養(yǎng)的主導(dǎo)因素。具體的課程安排以及課時設(shè)置,可以根據(jù)不同高校的實際情況進(jìn)行。其中實踐教學(xué)部分當(dāng)中的擴(kuò)展實驗的設(shè)計,需要教師能較好的把握:既不能設(shè)計的太簡單,太簡單不能促進(jìn)學(xué)生思考、動手,也不能設(shè)計的太難,太難,學(xué)生往往有挫敗感,失去學(xué)習(xí)思考的興趣。
4.問題
【關(guān)鍵詞】職業(yè)教育計算機(jī)教學(xué)效果
一、學(xué)生的專業(yè)能力的培養(yǎng)
在經(jīng)濟(jì)以及科技大力發(fā)展的大背景下,現(xiàn)階段各個行業(yè)都在要求求職人員專業(yè)與求職的職位的專業(yè)對口,大量的急需對口的專業(yè)技術(shù)型人才。計算機(jī)專業(yè)要求學(xué)生多方面知識功底扎實,無論是數(shù)學(xué)能力還是邏輯能力,又或是電子設(shè)計與計算機(jī)構(gòu)造方面,同時還要會設(shè)計系統(tǒng)軟件,注重培養(yǎng)頭腦靈活、基本功扎實的計算機(jī)人才。由此可見,計算機(jī)學(xué)習(xí)要求學(xué)生操作能力強、邏輯思維靈活。但是在現(xiàn)在的計算機(jī)教學(xué)中,老師和學(xué)生對于操作的重視程度相對偏低,大多數(shù)老師還是采取傳統(tǒng)的教學(xué)的方式,教師教學(xué)生學(xué),較為死板。其次,邏輯思維能力也是計算機(jī)教學(xué)的重要內(nèi)容,學(xué)生在未來工作中,邏輯思維可以幫助他們的事業(yè)更上一層樓。但在日常教學(xué)中,教師對于學(xué)生的邏輯思維的訓(xùn)練少之又少。所以,職業(yè)學(xué)校的計算機(jī)教師應(yīng)該根據(jù)自身班級學(xué)生的實際學(xué)習(xí)狀態(tài)以及學(xué)習(xí)興趣制定出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容,把學(xué)生關(guān)于動手操作能力以及邏輯思維能力的提升作為教學(xué)目標(biāo),以此來提高學(xué)生的專業(yè)能力。
二、學(xué)生社會實踐的增強
在職業(yè)學(xué)校上學(xué)的學(xué)生,都希望自己畢業(yè)可以找到一份好工作。為了讓學(xué)生畢業(yè)以后在社會上有更好的發(fā)展,教師應(yīng)增加學(xué)生的社會實踐能力,使他們畢業(yè)以后迅速適應(yīng)社會生活。教師要培養(yǎng)學(xué)生的合作精神,學(xué)會合作是每個人都應(yīng)該學(xué)會的一種能力。比如在教授計算機(jī)維護(hù)常識時,教師可以組織學(xué)生以小組為單位,每一個小組都是一個整體,組內(nèi)的每一個人都是組成這個整體的主要成員,每個小組內(nèi)推選出一個學(xué)生來擔(dān)當(dāng)組長,學(xué)生之間通過合作學(xué)習(xí)完成計算機(jī)學(xué)習(xí)計劃,互相探討如何對計算機(jī)進(jìn)行日常維護(hù),如何提高計算機(jī)的使用壽命等問題,班級內(nèi)部的小組也會產(chǎn)生競爭,同學(xué)們既學(xué)會了合作又體驗到了競爭,還學(xué)會了關(guān)于計算機(jī)的知識,加深記憶。通過合作學(xué)習(xí),學(xué)生既學(xué)會了如何組織工作制定計劃,又學(xué)會了如何與人溝通,計算機(jī)的操作也會在合作中越來越熟練,理論知識也會越來越記憶深刻,邏輯思維能力也得到了鍛煉,這些能力是學(xué)生在以后的工作和學(xué)習(xí)中應(yīng)該具有的基本素質(zhì),教師應(yīng)在學(xué)生的社會實踐中進(jìn)行合理的培養(yǎng)與鍛煉。
三、依照學(xué)生開展培訓(xùn)
計算機(jī)理論知識是該專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識,雖然學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥,但掌握了理論知識會對計算機(jī)的整體學(xué)習(xí)有很大的幫助。計算機(jī)教師應(yīng)幫助學(xué)生對計算機(jī)理論知識進(jìn)行更好的理解和學(xué)習(xí),這就要求教師不僅要因材施教,還要對學(xué)生定期的開展計算機(jī)能力培訓(xùn),加強每一位學(xué)生對計算機(jī)知識的學(xué)習(xí),提高每一位學(xué)生的計算機(jī)能力。
四、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維
創(chuàng)新能力是創(chuàng)造的來源,只有好的創(chuàng)新思維,才會創(chuàng)造好的作品,創(chuàng)新能力在計算機(jī)學(xué)習(xí)中尤為重要。計算機(jī)專業(yè)教學(xué)不止是教會學(xué)生計算機(jī)方面的技術(shù)以及方法,還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的性格特點、行為作風(fēng),來設(shè)計具有特色的計算機(jī)軟件。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生,根據(jù)學(xué)生的性格特點、行為方式以及興趣愛好等,對他們進(jìn)行輔導(dǎo),因材施教,激發(fā)出學(xué)生的最大潛能,提高他們對于計算機(jī)專業(yè)知識的掌握。由此可見,在計算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)時,提高學(xué)生對于事物的認(rèn)知能力是有必要的,而且起到關(guān)鍵的決定作用。老師不應(yīng)該輕易地否定學(xué)生的思想,抑制學(xué)生的求知欲,因為創(chuàng)新不能被抑制,更不能在思維定型中生成。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生學(xué)會獨立思考、努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識,在滿足社會需求的基礎(chǔ)上,設(shè)計自己的計算機(jī)軟件作品。
【關(guān)鍵詞】計算思維 C語言程序設(shè)計 教學(xué)案例設(shè)計 中圖分類號:G642
課題資助:陜西省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度課題(SGH140896)。
計算思維
計算思維的概念是由美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系周以真(Jeannette M. Wing)教授于2006年提出的教育理念,2013年,周教授接受《中國信息技術(shù)教育》雜志社劉向永記者的訪談時對計算思維進(jìn)行了詮釋[1-3]。
國外的眾多研究者涵蓋計算機(jī)教育界、社會學(xué)界以及哲學(xué)界等各個領(lǐng)域?qū)τ嬎闼季S進(jìn)行深入的研究[4]。ACM和IEEE-CS在修訂后的《計算機(jī)科學(xué)教程2008》(Computer Science Curriculum 2008)[5]79-84中明確指出應(yīng)該將計算思維作為計算機(jī)科學(xué)教學(xué)的重要組成部分。
在國內(nèi),基于計算機(jī)技術(shù)和Internet技術(shù)的飛速發(fā)展,培養(yǎng)大學(xué)生計算機(jī)綜合能力,提高大學(xué)生使用程序語言解決問題的能力,是當(dāng)今大學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心點之一[6]。根據(jù)《中國高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系2008》的規(guī)定,高校程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是:
⑴學(xué)習(xí)問題求解的思路和方法,即算法。
⑵理解計算機(jī)是如何具體實現(xiàn)算法的,即如何才能有效利用計算機(jī)編程。
因此在程序設(shè)計課程教學(xué)任務(wù)中,不僅要使學(xué)生掌握程序語言的語法規(guī)則來編寫程序,更重要的是掌握算法思想與問題求解的思路,而計算思維正是使學(xué)生掌握使用計算機(jī)科學(xué)對問題進(jìn)行求解的一種思維方法和能力。
國內(nèi)外的眾多學(xué)者把計算思維能力的培養(yǎng)視為教育界改革的重要研究范疇,特別是在計算機(jī)教育領(lǐng)域,進(jìn)行了多年的研究與探索。如何將計算思維的理念融入到計算機(jī)教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力,成為計算機(jī)教學(xué)研究的焦點和改革的突破點,并在此研究中取得了一定的成果,但在程序設(shè)計課程教學(xué)中培養(yǎng)計算思維尚未形成一套完整的教學(xué)模式,仍處于探索階段。
如何將計算思維真正融入程序設(shè)計課程中,我們進(jìn)行了一定的探討,在多年的程序設(shè)計課程教學(xué)中總結(jié)了一定的經(jīng)驗,基于計算思維的案例教學(xué)法比較適用,但是如何設(shè)計合理有效的設(shè)計案例是案例教學(xué)法成功的關(guān)鍵。
以計算思維為導(dǎo)向的教學(xué)案例設(shè)計原則
托爾說:“一個出色的案例,是教師與學(xué)生就某一具體事實相互作用的工具;一個出色的案例,是以實際生活情境中肯定會出現(xiàn)的事實為基礎(chǔ)所展開的課堂討論。它是進(jìn)行學(xué)術(shù)探討的支撐點;它是關(guān)于某種復(fù)雜情境的記錄;它一般是在讓學(xué)生理解這個情境之前,首先將其分解成若干成分,然后再將其整合在一起?!?/p>
對C語言程序設(shè)計課程的教學(xué)任務(wù)而言,更重要的是使學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)分析、解決問題的思路和方法[7]。因此,在C語言程序設(shè)計課程教學(xué)過程中,一定要避免只重視程序設(shè)計語言的語法規(guī)則的錯誤思想,在將計算思維的培養(yǎng)作為教學(xué)核心任務(wù)的教學(xué)過程中要重視程序設(shè)計方法,而不是語言本身,不僅要求學(xué)生用計算機(jī)讀得懂程序,編寫和調(diào)試代碼,更重要的是要學(xué)會如何設(shè)計算法,從而開發(fā)學(xué)生的主動性和能動性。
如何設(shè)計以計算思維為導(dǎo)向的程序設(shè)計案例,是案例教學(xué)法的核心,經(jīng)過多年程序設(shè)計課程教學(xué)的經(jīng)驗,將程序設(shè)計課程的教學(xué)案例設(shè)計原則總結(jié)如下:
1.案例選題的生活化
在教學(xué)案例的選擇中堅持生活化、常態(tài)化的原則,即選擇貼近生活、學(xué)生比較熟悉的問題,讓學(xué)生在熟悉的問題下思考解決方法,這樣可以緩解學(xué)生對程序設(shè)計的畏懼感。在學(xué)生給出問題的解決方法并用計算機(jī)進(jìn)行求解后,學(xué)生會有一種恍然大悟的感覺,他們從中認(rèn)識到計算機(jī)竟然能這么方便地用以解決日常生活中的問題,從而消除對程序設(shè)計語言的抽象、枯燥的感覺。這樣生活化的案例在問題的求解中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生在興趣盎然的氛圍中學(xué)習(xí),感受到程序就在身邊。而對生活化的問題求解鍛煉了學(xué)生日常問題求解的思維,從而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。
2.案例涵蓋知識點的典型化
根據(jù)每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要適當(dāng)選擇教學(xué)案例,將本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容涵蓋在案例的解決中,同時要符合學(xué)生的認(rèn)知水平,案例的設(shè)計既是學(xué)生平時耳聞目睹的,但又了解不深的普遍問題,這樣可使學(xué)生對這些問題的實際背景容易接受,從而愿意去深入了解,這樣的案例可以使學(xué)生更容易理解教學(xué)內(nèi)容,同時能夠讓學(xué)生觸類旁通,利用所學(xué)知識解決類似問題。
3.案例問題的提出和解決的程序化
使教學(xué)案例的設(shè)計與計算思維相結(jié)合,在案例問題的解決中注重算法的設(shè)計,方法的選擇,培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力,并在案例中適當(dāng)添加程序語言,使學(xué)生在問題解決的同時可以使算法程序化,這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維,又可以培養(yǎng)學(xué)生的程序思維,使枯燥無味的程序語法知識順其自然地在案例中學(xué)習(xí),從而提高學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)知識抽象和分解問題的能力。
典型案例解析
根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,以選擇生活化、常態(tài)化的案例為原則,以計算思維為導(dǎo)向的程序設(shè)計案例的選擇原則,讓學(xué)生體會到如何用計算機(jī)解決問題的方法來解決日常生活中的問題。下面以一個典型案例的設(shè)計為例具體實現(xiàn)案例設(shè)計和應(yīng)用。
教學(xué)內(nèi)容:指針和數(shù)組。
教學(xué)目的:掌握指針和數(shù)組的定義以及使用。
教學(xué)重點:指針和數(shù)組的定義及使用。
教學(xué)難點:指針和數(shù)組的使用。
針對C語言程序設(shè)計課程中指針和數(shù)組知識的學(xué)習(xí),下面給出一個常見問題求解的案例,這一案例同樣適用于數(shù)組知識的學(xué)習(xí),只是案例中問題求解的方式有所變化。
1.問題提出:根據(jù)二代居民身份證號確定此人性別的問題。
2.常識解答:居民二代身份證號共18位,從左向右前6位為戶口所在地,第7~14位共8位為出生年月日,第15~17位為順序位(同地區(qū)同年同月同日生的人的順序編號)其中第17位代表性別(奇數(shù)為男、偶數(shù)為女),最后1位為校驗位。
3.問題求解:從18位數(shù)字中取出第17位,然后判斷奇偶性,奇數(shù)為男、偶數(shù)為女。
對分解后的兩個問題,針對不同的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容,我們有很多種解決方法,如:使用函數(shù)提取字符串中的一個或多個字符、使用數(shù)組下標(biāo)提取數(shù)組元素、使用指針提取數(shù)組元素等多種方法。下面針對指針的學(xué)習(xí)給出求解方法。
4.求解方法:
Step1:利用數(shù)組存儲給定的18位數(shù)字,利用指針的移動提取第17位數(shù)字;
Step2:用取出的第17位數(shù)字與2模除取其余數(shù),判斷奇偶性。
5.算法分析:針對以上問題的求解方法為例寫出相應(yīng)算法:
Step1:定義整型數(shù)組a,整型變量b,整型指針變量p;
Step2:將18位身份證號賦值給a數(shù)組,指針p指向數(shù)組的首地址;
Step3:移動指針指向第17位數(shù)字;
Step4:指針提取第17位數(shù)字后模除2取余數(shù)賦值給b變量;
Step5:判斷b的奇偶性,如果是奇數(shù)則是男,如果是偶數(shù)則為女;
Step6:輸出結(jié)果。
6.問題求解方法的代碼化:
#include<stdio.h>
main( )
{
int i,c,a[18]={1,5,0,4,2,8,1,9,8,9,0,6,0,8,1,2,3,3},*p;
p=a;
for(i=0;i<16;i++)
p++;
b=*p%2;
if(b==1)
printf("%s\n","男");
else
printf("%s\n","女");
}
這一案例是非常生活化的案例,每個人都有身份證號,但是將這樣一個常見問題用程序設(shè)計語言在計算機(jī)上實現(xiàn)確實不是一件容易的事情,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo),將問題的解決方法限定在指針和數(shù)組的使用,更是加大了問題的解決難度。就案例分析和問題的解決而言,讓學(xué)生選擇多種解決方法,訓(xùn)練學(xué)生如何將生活中的問題用計算機(jī)來解決,同時掌握指針和數(shù)組的定義、賦值及使用等基礎(chǔ)知識。使學(xué)生在案例分析和算法設(shè)計時培養(yǎng)了計算思維能力,同時讓學(xué)生在有趣的案例中學(xué)習(xí)相對枯燥的理論知識。
總結(jié)
大學(xué)教育更多的是素質(zhì)的養(yǎng)成,能力的培養(yǎng),正像一條教育格言講的:“Tell me and I will forget. Teach me and I will know. Involve me and I will learn.”在大學(xué)教育中,要少一些灌輸,多一些參與。《C語言程序設(shè)計》課程的傳統(tǒng)教學(xué)存在一定的問題,在多年的程序設(shè)計課程教學(xué)中提出以計算思維為導(dǎo)向的案例教學(xué)法,并針對教學(xué)案例設(shè)計的核心問題進(jìn)行研究,針對傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題,以計算思維為導(dǎo)向,總結(jié)了教學(xué)案例設(shè)計的原則,設(shè)計了教學(xué)案例。通過《C語言程序設(shè)計》課程教學(xué)實驗證明,提出的以計算思維為導(dǎo)向的程序設(shè)計教學(xué)案例設(shè)計方法是有效的。學(xué)生通過案例教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,大眾化的案例解決在使學(xué)生掌握了相關(guān)理論知識的同時培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維。
參考文獻(xiàn):
[1]Jeannette M. Wing,“Computational Thinking,”Communication of the ACM,no.49(Mar.2006):33-35.
[2]劉向永、周以真:《計算思維改變信息技術(shù)課程》,《中國信息技術(shù)教育》2013年第6期,第5-12頁。
[3]周以真:《計算思維》,《中國計算機(jī)學(xué)會通訊》2007年第3卷第11期,第83-85頁。
[4]《九校聯(lián)盟(C9)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》,《中國大學(xué)教學(xué)》2010年第9期。
[5]“CM/IEEE Computer Society Interim Review Task Force,”Computer science curriculum 2008: An interim revision of CS 2001, accessed June 28, 2010, http:///education/curricula/.
[6]教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會:《高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》,高等教育出版社,2009。
關(guān)鍵詞:計算思維;大學(xué)程序設(shè)計課程;非計算機(jī)專業(yè)
作者簡介:張莉(1976-),女,江蘇宜興人,南京大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部,講師;金瑩(1978-),女,回族,江蘇南京人,南京大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部,副教授。(江蘇 南京 210093)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)16-0094-02
2012年7月16日,“第一屆計算思維與大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)改革研討會”在西安交通大學(xué)召開,中國科學(xué)院陳國良院士和多名計算機(jī)教學(xué)名師、專家以及近三百名在國內(nèi)高校承擔(dān)計算機(jī)課程教學(xué)的教師參加了此次研討會,大會探討了如何在大學(xué)計算機(jī)課程中引入計算思維,如何建立計算思維教學(xué)體系以及如何讓學(xué)生養(yǎng)成用計算思維方式來思考和解決專業(yè)問題等內(nèi)容。
一、計算思維產(chǎn)生的背景及現(xiàn)狀
2006年3月,美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的華裔女科學(xué)家周以真(Jeannette M. Wing)教授在美國計算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of ACM》撰文提出計算思維(Computational Thinking)[1]的概念和詳細(xì)定義。周以真教授指出計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計和理解人類的行為,它是涵蓋了計算機(jī)科學(xué)之廣泛性的一系列思維活動。
計算思維是隨著近十年來美國對計算科學(xué)重要性的認(rèn)識逐漸提高而提出的。近些年來,美國大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育出現(xiàn)了學(xué)生對計算機(jī)基礎(chǔ)課程興趣逐漸下降,如中途放棄課程或通過抄襲及作弊來完成課程的教育危機(jī)。2005年6月,美國總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會(President’s Information Technology Advisory Committee,PITAC)給美國總統(tǒng)提交了報告《計算科學(xué):確保美國競爭力》(Computational Science:Ensuring America’s Competitiveness),[2]報告中陳述21世紀(jì)科學(xué)上最重要的以及經(jīng)濟(jì)上最有前途的前沿研究都有可能通過熟練掌握先進(jìn)的計算技術(shù)和運用計算科學(xué)得到解決,計算本身也是一門學(xué)科,它可以促進(jìn)其他學(xué)科的發(fā)展。計算思維一經(jīng)提出,美國的教育專家們看到了解決這兩者矛盾的希望。2010年周以真教授再次在刊物上發(fā)表文章闡述計算思維的基本思想,而近年來美國各大高校都在修訂其本科生計算機(jī)科學(xué)課程的計劃,美國麻省理工大學(xué)、[3]斯坦福大學(xué)[4]和卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)[5]等著名高校紛紛設(shè)置了面向全校的計算思維的通識課程。除美國外歐洲也開始重視計算思維的培養(yǎng),2010年8月,英國皇家協(xié)會也了以計算思維為出發(fā)點的為期18個月的“學(xué)校計算教學(xué)方法”項目。
中科院自動化所的王飛躍教授率先把計算思維引入國內(nèi),王飛躍教授撰文《計算思維與計算文化》,[6]他希望能借“計算思維”的東風(fēng)將中國傳統(tǒng)世故人情的“算計文化”反正成現(xiàn)代科學(xué)理性的“計算文化”,以提高民族的整體素質(zhì)。2010年10月中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的陳國良院士在“第六屆大學(xué)計算機(jī)課程報告論壇”上倡議將計算思維引入大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)后,計算思維得到了國內(nèi)眾多計算機(jī)基礎(chǔ)教育者和研究者更廣泛的重視。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所李國杰院士、[7]清華大學(xué)軟件學(xué)院孫家廣院士[8]和中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所徐志偉總工[9]等多位專家在這方面進(jìn)行了有效的探索。
二、計算思維與大學(xué)程序設(shè)計課程
1.大學(xué)程序設(shè)計課程教學(xué)目標(biāo)
大學(xué)程序設(shè)計課程是許多高校理工科(包括部分文科)專業(yè)的必修公共基礎(chǔ)課程之一,《中國高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系(2008)》[10]對“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程提出的培養(yǎng)目標(biāo)主要有兩個:學(xué)習(xí)問題求解的思路和方法,理解在計算機(jī)上是如何具體實現(xiàn)算法的,這也就意味著大學(xué)程序設(shè)計課程學(xué)習(xí)的重點不僅僅是編寫程序,而更重要的是學(xué)習(xí)算法思想與問題求解方法。但是大學(xué)程序設(shè)計課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在諸多的問題。
2.大學(xué)程序設(shè)計課程存在的問題
(1)教師在課程講授過程中容易陷入語法和句法的細(xì)枝末節(jié)中而忽視基本問題求解方法的講解。
(2)上課時常常是教師先講解學(xué)生后上機(jī)實驗,學(xué)生屬于被動學(xué)習(xí),整個學(xué)習(xí)過程中其參與度不高,聽課后學(xué)生通常按照教師的想法按部就班完成實驗。這種教學(xué)策略只能提高學(xué)生上機(jī)實驗?zāi)芰?,而學(xué)生思維能力的養(yǎng)成沒有得到專門的訓(xùn)練。
(3)傳統(tǒng)的計算機(jī)程序設(shè)計課程還存在與專業(yè)背景結(jié)合不緊密的情況,在教學(xué)過程中通常不考慮學(xué)生的專業(yè)背景,學(xué)生在學(xué)完課程后常常會感到迷茫,不知道如何用程序設(shè)計方法解決自己的專業(yè)問題。
3.將計算思維融入課程教學(xué)
要想改變目前這種傳統(tǒng)教學(xué)模式,消除其弊端,需要對程序設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革,融入計算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法,讓學(xué)生理解計算環(huán)境、問題求解過程中各類構(gòu)造能力,如對象構(gòu)造、過程構(gòu)造和驗證構(gòu)造等,以及通過計算能解決什么問題和使用計算來解決問題的過程、方法和步驟,讓學(xué)生學(xué)會如何通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法得出能求解一個困難問題的方法,學(xué)會利用啟發(fā)式推理來尋求解答,即在不確定情況下進(jìn)行規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度,同時培養(yǎng)學(xué)生以計算思維的方式來分析、理解和解決本專業(yè)領(lǐng)域問題。
三、以計算思維為目標(biāo)的大學(xué)程序設(shè)計課程培養(yǎng)方法
南京大學(xué)(以下簡稱“我?!保┯嬎銠C(jī)科學(xué)與技術(shù)系大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部在2008年教學(xué)改革中,對于程序設(shè)計課程提出了層次化教改方案,并通過課程設(shè)計等方式提高學(xué)生解決問題的能力,同時也進(jìn)行了將專業(yè)知識與程序設(shè)計課程相結(jié)合的嘗試性工作,獲得了院系和學(xué)生的好評,但是在整個過程中尚欠缺對于計算思維能力的顯式培養(yǎng),學(xué)生對問題求解的抽象能力、抽象表示、抽象思維以及形式化證明等能力缺乏,由此需要對現(xiàn)有的教學(xué)模式和教學(xué)評價體系等做相應(yīng)修改,將計算思維切實融入到程序設(shè)計課程中,教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)問題求解的思路和方法,并讓學(xué)生在經(jīng)由計算思維培養(yǎng)后能更好地解決專業(yè)問題。以下分別從改革的主要內(nèi)容、實施步驟和具體案例來進(jìn)行說明。
1.主要內(nèi)容
以計算思維為目標(biāo)的大學(xué)課程設(shè)計課程培養(yǎng)方法的主要內(nèi)容有:
(1)調(diào)研我校各專業(yè)對于程序設(shè)計課程的一般要求和專業(yè)要求,探索如何設(shè)計以計算思維為主線的教學(xué)方法體系。
(2)調(diào)研國內(nèi)外其他高校程序設(shè)計課程中計算思維培養(yǎng)的教學(xué)情況,學(xué)習(xí)借鑒成功的經(jīng)驗和方法。
(3)在我校和國內(nèi)外調(diào)研的基礎(chǔ)上建立以計算思維為主線的教學(xué)方法體系,修訂和建設(shè)相關(guān)的課程資料、案例和實踐項目,通過這些有針對性的訓(xùn)練讓學(xué)生掌握通過計算思維來解決一些實際問題的能力。
(4)建立培養(yǎng)學(xué)生以計算思維的思想去理解、抽象本專業(yè)領(lǐng)域問題的能力的教學(xué)方法,使得學(xué)生能夠擁有以計算的眼光看待問題的素養(yǎng),從而能夠分析、抽象、分解、解決自己研究領(lǐng)域問題,并具有足夠的自學(xué)能力去獲得完成以上各階段任務(wù)所需的知識和技能。
2.實施步驟
根據(jù)主要內(nèi)容制定了如下的實施步驟:
(1)通過搜集和閱讀國內(nèi)外計算機(jī)程序設(shè)計課程教學(xué)資料和計算思維相關(guān)論文、開會研討和個人總結(jié)等方式,對現(xiàn)有程序設(shè)計課程教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn),圍繞計算的本質(zhì)和讓學(xué)生以計算的方式思考為中心,完成修改現(xiàn)有課程教材、改進(jìn)課程教學(xué)計劃等任務(wù)。通過這一階段的基礎(chǔ)工作,能夠讓教師深刻理解計算思維的本質(zhì),建立以計算思維的培養(yǎng)為核心的教學(xué)理念,更好地指導(dǎo)程序設(shè)計課程的教學(xué)。
(2)改進(jìn)和設(shè)計以計算思維方式分析和解決各專業(yè)共同面對的研究問題的教學(xué)方法。設(shè)計教學(xué)案例,能夠讓學(xué)生理解從計算思維出發(fā)思考,以計算的方式表達(dá)、分析和解決問題的整個過程;設(shè)計實驗項目,讓學(xué)生嘗試使用計算思維來表達(dá)和解決一些典型但足夠簡單的問題,從而加深對計算本質(zhì)的理解并掌握足夠的基礎(chǔ)技能。這一階段教學(xué)方法的應(yīng)用,應(yīng)使得學(xué)生能夠掌握實踐計算思維的基本技能,并能夠讓學(xué)生在這個計算背景知識的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)解決問題的各個步驟,而最重要的是,在這個過程中,讓學(xué)生理解獨立于具體實踐技術(shù)之外的計算思維本質(zhì),從而使得學(xué)生在轉(zhuǎn)換到另一個具體實踐技術(shù)背景下時,也能知道應(yīng)用計算思維解決問題的各個階段應(yīng)該做什么,需要獲取欠缺的哪些知識,從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。
(3)在針對所教院系應(yīng)屆和往屆學(xué)生及院系教學(xué)相關(guān)人員通過調(diào)查問卷和座談等形式收集專業(yè)典型案例的基礎(chǔ)上,建設(shè)利用計算思維解決學(xué)生所在專業(yè)領(lǐng)域問題的教學(xué)方法。通過緊密結(jié)合學(xué)生的專業(yè)背景,提煉此專業(yè)的一些典型并能體現(xiàn)計算解決方法優(yōu)勢的問題,使用少部分問題作為計算思維應(yīng)用的殺手級應(yīng)用,讓學(xué)生理解計算思維如何應(yīng)用到本專業(yè)研究中。使用大部分典型問題設(shè)計若干實踐項目,以指定實踐技術(shù)手段和不限定實踐技術(shù)手段并用的形式,通過學(xué)生獨立完成、小組完成、分組討論以及完成項目論文等方式,培養(yǎng)學(xué)生在本專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用計算思維所需的一系列能力。
3.案例設(shè)計
在改進(jìn)和設(shè)計以計算思維方式分析和解決各專業(yè)共同面對的或不同專業(yè)各自面對的研究問題的教學(xué)方法時,設(shè)計了許多教學(xué)案例、實驗作業(yè)和課程設(shè)計項目,總體來說是以問題驅(qū)動的方法先將問題提出,然后再由學(xué)生分析和思考如何設(shè)計和解決問題并提出不同的方案,再對各種方案進(jìn)行分析比較后選擇優(yōu)勢最明顯的一種作為最終的方案。
以講授高級語言翻譯環(huán)境為例。以往的教學(xué)主要是灌輸式的,將流行的翻譯環(huán)境進(jìn)行綜合介紹:教師首先介紹每個編譯器/解釋器的菜單項的功能、操作方式和獨有的特征等;學(xué)生按照教師的介紹選擇某一種編譯器/解釋器進(jìn)行操作并熟練掌握。
但這種教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生對編譯器/解釋器的理解只流于表面,并沒有真正理解編譯器/解釋器這種計算環(huán)境的本質(zhì)特征,學(xué)生換一種編譯器/解釋器或者遇到特殊問題時就沒法很好地利用現(xiàn)成的計算環(huán)境。
為此,需要改變學(xué)生理解高級語言翻譯環(huán)境的教學(xué)方式。而我們在設(shè)計新的教學(xué)案例時著重對于學(xué)生“思想”和“方法”的培養(yǎng),讓學(xué)生深刻理解問題的本質(zhì)。新的教學(xué)方式從高級語言和機(jī)器語言的關(guān)系入手,具體步驟為:
(1)用一個簡單的實現(xiàn)介紹高級語言和機(jī)器語言的特征和關(guān)系,讓學(xué)生理解高級語言翻譯這種計算環(huán)境的必要性和重要性。
(2)引導(dǎo)學(xué)生思考如何將高級語言翻譯為機(jī)器語言,理解解釋和編譯這兩種翻譯方式的特征。
(3)接著探索一個高級語言翻譯環(huán)境需要的功能模塊有哪些,讓學(xué)生分組討論并設(shè)計出基本的功能模塊,教師根據(jù)學(xué)生設(shè)計的功能模塊進(jìn)行點評,探討哪些是合理的功能模塊和沒有必要的功能模塊。
(4)在功能模塊基本確定的基礎(chǔ)上教師選擇至少兩種高級語言翻譯環(huán)境供學(xué)生進(jìn)行觀摩評價,讓學(xué)生學(xué)習(xí)成熟的翻譯環(huán)境是如何設(shè)計的,并了解翻譯環(huán)境的高級功能。
(5)在對翻譯環(huán)境有了本質(zhì)的理解后學(xué)習(xí)可自行操作編譯器/解釋器,并且對于不同的翻譯環(huán)境也能很快理解并運用。
從教學(xué)、實驗和課程設(shè)計等多個環(huán)節(jié)中引入計算思維方式培養(yǎng)的案例實施結(jié)果來看,利用這種改進(jìn)的問題構(gòu)造、問題表示和問題解決的引導(dǎo)性、交互性教學(xué)方式,能有效地提高學(xué)生的計算思維能力。
計算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的,還需要更多的努力,但是應(yīng)該看到計算思維是一種可以面向所有人,在任何地方都可以培養(yǎng)的一種思維活動,作為高校教師,應(yīng)該也可以通過自身對于計算思維認(rèn)識的提高而激發(fā)學(xué)生能夠在抽象的多個層次上進(jìn)行主動積極的思維。
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關(guān)鍵詞:計算機(jī)教育;培養(yǎng);學(xué)生;創(chuàng)新思維;對策
1引言
二十一世紀(jì)以來,我國針對創(chuàng)新教育的研究已經(jīng)取得了一定成果,教育機(jī)構(gòu)對創(chuàng)新教育的認(rèn)識也更加深刻。但是,在推進(jìn)創(chuàng)新教育實踐方面仍然存在明顯不足,真正實施創(chuàng)新教育的高校為數(shù)不多。因此,對于創(chuàng)新教育的研究不能僅僅停留在理論層面,而要積極面向全體學(xué)生推廣實施,堅持創(chuàng)新教育與課程教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,在促進(jìn)學(xué)生全面提高文化素質(zhì)水平的同時,培養(yǎng)學(xué)生形成創(chuàng)新思維能力。隨著計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異,現(xiàn)代信息技術(shù)給人們?nèi)粘I?、學(xué)習(xí)和工作提供了極大便利,強烈沖擊著人們傳統(tǒng)的思想觀念。在現(xiàn)代社會市場經(jīng)濟(jì)體制下,如何快速獲取有價值的信息資源,充分利用信息資源,更成為了人們必備的生存技能之一。目前,衡量人們文化教育素質(zhì)水平的重要指標(biāo)就是計算機(jī)技術(shù)的掌握程度。基于信息化時代背景下,國家在推行教育教學(xué)改革的過程中,更要提高對素質(zhì)教育的重視程度,培養(yǎng)學(xué)生具備良好的信息素養(yǎng),使學(xué)生形成創(chuàng)新思維意識。本文在創(chuàng)新教育理念背景下,以普通高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程為依托,探索高校計算機(jī)教育中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。高校必須堅持從實際出發(fā),積極采取切實有效的方法,將創(chuàng)新教育理念融入到計算機(jī)課堂教學(xué)中,逐漸培養(yǎng)學(xué)生形成創(chuàng)新思維能力。
2計算機(jī)教育中傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端問題
傳統(tǒng)的高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式是以教師為主體展開一系列教學(xué)活動,在這種落后的教學(xué)模式下,一切由教師主導(dǎo),學(xué)生被動接受知識;“知識本位”成為了唯一的教學(xué)目標(biāo),“灌輸式講授”成為了慣用的教學(xué)方法;教學(xué)過程輕探究、輕實踐、輕過程,重記憶、重成績、重結(jié)果;教師在組織開展教學(xué)過程中根本沒有考慮對學(xué)生非智力因素的培養(yǎng)問題,導(dǎo)致學(xué)生無法形成創(chuàng)新思維意識;學(xué)生長期缺少自主思維的空間,在學(xué)習(xí)計算機(jī)知識的過程中不能開發(fā)內(nèi)在的創(chuàng)新和創(chuàng)造潛力。由此可見,我國高校在計算機(jī)教育中長期以來采取的傳統(tǒng)教學(xué)模式嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的形成。據(jù)調(diào)查研究表明,我國高校學(xué)生的創(chuàng)新思維能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國家高校學(xué)生。
3計算機(jī)教育中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的建議
3.1改變創(chuàng)新思維培養(yǎng)理念
高校在實施計算機(jī)教育過程中要堅持一切以學(xué)生為出發(fā)點,樹立“以人為本”的教育理念,將培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)全面發(fā)展作為教育目標(biāo)。同時,高校要注重對學(xué)生的人文關(guān)懷,鼓勵學(xué)生主動思考如何體現(xiàn)個人價值,尊重學(xué)生對計算機(jī)知識的質(zhì)疑和批判,培養(yǎng)學(xué)生主動探究意識,使學(xué)生逐漸形成創(chuàng)新思維能力;鼓勵學(xué)生向傳統(tǒng)知識進(jìn)行挑戰(zhàn),積極探索、敢于創(chuàng)新。高校培養(yǎng)計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的形成創(chuàng)新思維過程比較復(fù)雜,其中涉及了不同領(lǐng)域?qū)W科知識和不同層次的機(jī)制影響,因此,高校計算機(jī)教育要采用創(chuàng)新教育理念,采取不同的多樣化教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,充分尊重學(xué)生的個體差異,以多元化的人才培養(yǎng)理念使學(xué)生突出個人的個性特征。
3.2加強專業(yè)課程內(nèi)容建設(shè)
高校計算機(jī)教育的目標(biāo)是為社會培養(yǎng)富有創(chuàng)新思維意識的高層次、高水平專業(yè)人才,以促進(jìn)社會IT行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,在高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中,必須增加實踐操作教學(xué)和人文科學(xué)教育,提高學(xué)生親自動手的實踐能力,培養(yǎng)學(xué)生對計算機(jī)知識主動探究的興趣愛好。在教學(xué)內(nèi)容方面,要進(jìn)一步增加培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的內(nèi)容,使學(xué)生在深入了解創(chuàng)新能力的特征和優(yōu)勢后,積極主動參加創(chuàng)新能力訓(xùn)練,激發(fā)學(xué)生對計算機(jī)知識的學(xué)習(xí)熱情,在全面掌握計算機(jī)理論知識的基礎(chǔ)上學(xué)會主動運用知識以不同的方法解決實際問題,不斷培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)新思維意識,使學(xué)生掌握靈活變通的解題方法,深入挖掘?qū)W生的內(nèi)在創(chuàng)新潛能,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
3.3深入改革傳統(tǒng)教學(xué)方法
在高校計算機(jī)教育中,教師要積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考,使學(xué)生從多個角度看待問題。高校計算機(jī)教育如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力并沒有統(tǒng)一定式,其本質(zhì)是充分調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)的熱情,進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維,長此以往形成創(chuàng)新思維意識,最終達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的根本目標(biāo)。首先,教師在教學(xué)過程中可以采用問題教學(xué)法,整個教學(xué)活動圍繞某些特定問題展開,利用問題引發(fā)學(xué)生主動探究、積極思考,使學(xué)生在解決問題的過程中不斷發(fā)現(xiàn)新的問題,進(jìn)而提出解決問題的方法,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的目的。教師在組織開展教學(xué)活動中要提前設(shè)計問題,在課堂講授時由淺入深地提出一系列問題,要求學(xué)生思考問題并給出解決問題的方法,提高學(xué)生的課堂注意力。其次,教師可以采用分組合作教學(xué)法,使學(xué)生在課堂上盡可能多地進(jìn)行情感交流,營造良好的課堂氣氛,激發(fā)學(xué)生的求知欲望。分組合作教學(xué)法可以提高學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性和主動性,教師安排學(xué)生在課余時間收集資料,深入思考,形成獨具個人特色的觀點,在課堂上與其他學(xué)生進(jìn)行討論。最后,教師還可以采用案例教學(xué)法,使學(xué)生獲得親身體驗,縮短現(xiàn)實生活與教學(xué)情境的距離。案例教學(xué)法的應(yīng)用可以使學(xué)生循序漸進(jìn)地思考和分析典型案例,真正理解具有不確定性因素的問題,進(jìn)而給出客觀合理的解決方法。
3.4提高教師隊伍素質(zhì)水平
在高校計算機(jī)教育的過程中,教師扮演了傳道授業(yè)解惑的角色,是整個教學(xué)活動的策劃者和指導(dǎo)者,如果教師隊伍的業(yè)務(wù)素質(zhì)和水平不高,使用的教學(xué)方法過于落后,很難實現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。因此,教師必須積極主動地更新理論知識,引進(jìn)新型教學(xué)方法,樹立科學(xué)的教學(xué)觀念,在教學(xué)過程中不斷總結(jié)問題,發(fā)掘可以刺激和啟發(fā)學(xué)生思維的教學(xué)手段,創(chuàng)造輕松、愉快、和諧的課堂氛圍。同時,教師要堅持以學(xué)生為根本,培養(yǎng)學(xué)生對計算機(jī)知識的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在課堂和課后能夠主動探究知識內(nèi)容。根據(jù)創(chuàng)新教學(xué)理念的需求來看,作為一名高校計算機(jī)教師,要具有接受學(xué)生質(zhì)疑和挑戰(zhàn)的勇氣,能夠利用自身用于創(chuàng)新的思維方式去引導(dǎo)學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展,努力為學(xué)生創(chuàng)造適合學(xué)生本身的課堂氣氛,啟發(fā)學(xué)生運用發(fā)散性思維模式思考問題。
3.5培養(yǎng)學(xué)生的挑戰(zhàn)精神
高校要積極鼓勵學(xué)生主動向教師提出質(zhì)疑、向課本知識提出挑戰(zhàn),這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生主動探究問題的創(chuàng)新能力,教師要引導(dǎo)學(xué)生將計算機(jī)知識作為一項需要探索和發(fā)現(xiàn)的問題,使學(xué)生逐漸樹立一種批判精神,同時又不會過于偏激質(zhì)疑。在高校計算機(jī)教育中,要使學(xué)生真正了解現(xiàn)代計算機(jī)行業(yè)的知識更新速度很快,教師可以將計算機(jī)學(xué)科前沿的知識引入課堂,組織討論辯論活動,使師生、生生之間獲得充分的交流和溝通。由此可見,教師不再是傳統(tǒng)教學(xué)模式中的唯一強者,在計算機(jī)學(xué)科的某方面,也許學(xué)生的創(chuàng)新想法比教師的更加超前,因此,教師更要主動與學(xué)生進(jìn)行相互交流,共同研究和解決問題,使教師和學(xué)生處于平等地位,以獲得學(xué)生的尊重、理解和信任。教師與學(xué)生在課堂上就某一問題進(jìn)行相互質(zhì)疑和探討,是高校計算機(jī)教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展趨勢。
4結(jié)論
綜上所述,國家大力推行創(chuàng)新教育的實施是現(xiàn)代社會不斷發(fā)展的切實需求,更是二十一世紀(jì)培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)水平人才的根本需要。目前,創(chuàng)新教育已經(jīng)成為我國教育教學(xué)領(lǐng)域熱切關(guān)注的重點問題。高校計算機(jī)教育要積極采取有效手段培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,全面提高學(xué)生的信息素養(yǎng),使學(xué)生將計算機(jī)知識應(yīng)用到解決實際問題的過程中。本文提出高校計算機(jī)教育要從改變創(chuàng)新思維培養(yǎng)理念、加強專業(yè)課程內(nèi)容建設(shè)、深入改革傳統(tǒng)教學(xué)方法、提高教師隊伍素質(zhì)水平和培養(yǎng)學(xué)生的挑戰(zhàn)精神五個方面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力,具有一定的理論指導(dǎo)意義。
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關(guān)鍵詞:中職計算機(jī);教學(xué);創(chuàng)新教育
在二十一世紀(jì)飛速發(fā)展的過程中,信息的高度發(fā)達(dá),使得人們的生活越發(fā)的便捷、高效,尤其是在計算機(jī)技術(shù)使用之后,這也就使得計算機(jī)人才成為了當(dāng)前科技領(lǐng)域發(fā)展過程中所極為需求的。目前對于人才的界定,不僅僅是要對于相關(guān)領(lǐng)域的熟悉,還必需要具備創(chuàng)新性,這是一個領(lǐng)域能夠持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。而中職教育便是為整個社會提供基礎(chǔ)人才的搖籃,其計算機(jī)教學(xué)水平降低,是否具有創(chuàng)新性,將會直接影響到學(xué)生是否能夠為社會所需求。下文主要針對中職計算機(jī)教學(xué)工作中如何實施創(chuàng)新性教育進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。
1 關(guān)于創(chuàng)新教育的界定
創(chuàng)新教育指的是把培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力作為教育的主要價值取向。創(chuàng)新教育實質(zhì)上是在進(jìn)行素質(zhì)教育中,適應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)要求和挑戰(zhàn),重點解決如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維,提高學(xué)生創(chuàng)新能力。創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的重要組成部分,創(chuàng)新教育的目標(biāo)是要挖掘人的創(chuàng)新才能,弘揚主體精神,促進(jìn)個性的發(fā)展和綜合素質(zhì)的提升。創(chuàng)新教育要求改變傳統(tǒng)的教育方式,努力構(gòu)建一種新時代的教學(xué)理論模式,不斷完善和豐富現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容和方式,讓學(xué)生體驗課堂學(xué)習(xí)的快樂,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2 中職計算機(jī)教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新教育的重要性
在中職教育體系中,計算機(jī)教學(xué)課程是各個科目中的重點環(huán)節(jié),計算機(jī)的掌握程度深入與否,對于整個國家信息化體系的發(fā)展實際上都有著至關(guān)重要的作用。計算機(jī)本身除了要對于理論進(jìn)行學(xué)習(xí)以外,還具備著極強的操作性。但是計算機(jī)本身所呈現(xiàn)出的發(fā)展速度、更新速度極為迅速,這直接決定了計算機(jī)教學(xué)過程中所呈現(xiàn)出的高要求、高標(biāo)準(zhǔn)。計算機(jī)教學(xué)工作本身的發(fā)展,也同樣為其他學(xué)科的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。單從我國目前所呈現(xiàn)出的中職計算機(jī)教育體制的現(xiàn)狀來看,其創(chuàng)新教育的實施存在著較為嚴(yán)重的問題。主要是在理論教學(xué)上的占比過大,忽視了學(xué)生的實踐操作以及應(yīng)用型。在學(xué)生完全受到知識灌輸?shù)挠绊懼螅季S上所具有的啟發(fā)性也就基本喪失了。在這一過程中,能夠明顯的看出,中職計算機(jī)教育依然還是走的填鴨式教學(xué)套路,缺乏一種教學(xué)上的創(chuàng)新。在這類死板的計算機(jī)教育體系之下,整個中職教育領(lǐng)域都無法得到持續(xù)的發(fā)展。創(chuàng)新對于任何一個國家來說,都是至關(guān)重要的,創(chuàng)新意識的培養(yǎng),能夠在某種程度上激發(fā)起學(xué)生的實踐潛能、學(xué)習(xí)潛能等,進(jìn)而塑造出更加優(yōu)秀的現(xiàn)代化人才。尤其是在如今的知識經(jīng)濟(jì)時代下,知識的創(chuàng)新便是競爭力的核心,缺乏創(chuàng)新便是缺乏競爭力。因此,中職教育的計算機(jī)教學(xué)發(fā)展創(chuàng)新教育是整個時代所提出的要求。
我國《教育法》明確提出,教育的根本目標(biāo)是為我國現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)創(chuàng)新人才,培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新精神的高等人才,推動科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和文化的進(jìn)步,促進(jìn)社會建設(shè)。在新的歷史時期,如何培養(yǎng)對社會有用的創(chuàng)新人才,這是深化教育體制改革,實現(xiàn)教育的跨越式發(fā)展必須解決的問題,在教育領(lǐng)域和社會各方面廣泛開展創(chuàng)新學(xué)習(xí)已是時代所需。
3 中職計算機(jī)教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新教育的具體對策
關(guān)于中職院校計算機(jī)教學(xué)中,創(chuàng)新教育的培養(yǎng)要從四個方面入手:即學(xué)生的創(chuàng)新意識培養(yǎng)、學(xué)生的創(chuàng)新思維激發(fā)、學(xué)生的創(chuàng)新能力提升和創(chuàng)新個性發(fā)展。
3.1 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識
在中職計算機(jī)教學(xué)過程中,教師本身務(wù)必要承擔(dān)起教學(xué)的責(zé)任,在教學(xué)期間努力的對于學(xué)生的創(chuàng)新意識進(jìn)行培養(yǎng)。計算機(jī)本身作為一種新時代的新產(chǎn)物,每天都在不斷更新和變化,這就對計算機(jī)課堂提出了高標(biāo)準(zhǔn)和高要求。根據(jù)筆者多年的實踐,認(rèn)為在計算機(jī)教學(xué)中注重學(xué)生的創(chuàng)新意識激發(fā),結(jié)合計算機(jī)自身的發(fā)展規(guī)律靈活改變課堂教學(xué)方式和內(nèi)容,如此定會收到良好的效果。例如,從人類在計算機(jī)械化漫長奮斗的角度來講述電子計算機(jī)的出現(xiàn),從計算機(jī)的不斷更新到新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),可講述新知識的創(chuàng)新及產(chǎn)生的條件,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
3.2 努力激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維
創(chuàng)新思維的激發(fā),是創(chuàng)新教育中的第二個方面,創(chuàng)新思維的培養(yǎng)本身對于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)來說,起到了至關(guān)重要的作用。而創(chuàng)新所包含的意義,實質(zhì)上就是要塑造出一種全新的思維模式,這方面的思維模式主要是在對于某些事物處理的思維過程中加以體現(xiàn)。在計算機(jī)課程中,無論是編程還是設(shè)計上的問題,其方法永遠(yuǎn)都比困難多,那么就必須要讓學(xué)生形成一種多角度解決問題的思維,鼓勵學(xué)生通過各種不同的措施,來解決問題。老師對于學(xué)生只要是符合邏輯、正面的思想觀念都應(yīng)當(dāng)要積極的鼓勵,即便是存在一些問題,也要善意的進(jìn)行指正,通過這方面的日常行為,讓學(xué)生真正的在計算機(jī)教學(xué)期間構(gòu)建出一種創(chuàng)新性的思維。讓學(xué)生能夠更多的參與到學(xué)習(xí)活動中,積極的從多角度看待問題,避免思維上的僵化。
3.3 提高學(xué)生的創(chuàng)新才能
要讓學(xué)生掌握計算機(jī)知識,就要幫助學(xué)生學(xué)會獨立思考問題和分析問題的能力,讓學(xué)生善于發(fā)揮自己的想象力。如對于可編程中斷控制器 8259A,它本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由8個部分所組成, 如果中職學(xué)生僅僅是機(jī)械地記憶,那么學(xué)習(xí)的難度會比較大,針對此類問題,中職老師要抓住機(jī)械各組成部分之間的聯(lián)系,教會學(xué)生抓重點,從而突破全面,這樣就會收到了很好的效果。對于8259A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的掌握,要學(xué)生抓住外設(shè)可向CPU 發(fā)出中斷請求這點,將組成部分連接起來,這樣學(xué)生再記憶起來就顯得輕松許多。只有學(xué)生們掌握了科學(xué)的學(xué)習(xí)方法, 不僅學(xué)習(xí)的主動性提高,當(dāng)再次出現(xiàn)類似問題也能觸類旁通,而且不再是把知識學(xué)習(xí)當(dāng)作目的,學(xué)習(xí)成為一種體驗和樂趣,學(xué)習(xí)成為認(rèn)識科學(xué)、提高思維能力、掌握學(xué)習(xí)方法的有效手段。學(xué)生們要利用各種工具去延伸自己的手腦, 去完成更多的事情。
4 結(jié)語
綜上所述,對于任何一個社會來說,創(chuàng)新都社會能夠進(jìn)步的根本。尤其是在我國創(chuàng)新教育體系不斷改革深化的情況下,要如何確保中職教育的發(fā)展,便成為了當(dāng)前社會發(fā)展的關(guān)鍵所在。尤其是在計算機(jī)這一類與人們生活有著緊密聯(lián)系的專業(yè),其中所呈現(xiàn)出的創(chuàng)新教育,對于行業(yè)的發(fā)展都起到了推動性的作用?!?/p>
參考文獻(xiàn)
[1]董海真.淺談中職計算機(jī)教學(xué)中如何實施創(chuàng)新教育[J].電腦知識與技術(shù),2010.9.
【關(guān)鍵詞】計算思維;高職;基礎(chǔ)教育
1計算思維概念辨析
何為計算機(jī)思維?這是本文首先需要考慮的問題。筆者認(rèn)為,計算機(jī)思維就是遵循計算機(jī)運行方式方法,解決問題,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計,運行人工智能的一系列包含廣泛的思維方式的綜合。所謂的計算機(jī)思維,其中最主要的就是抽象化和自動化。就是說,問題進(jìn)行抽象,由計算機(jī)自動解決。如同人類思維一樣,可以進(jìn)行一些抽象思維,可以進(jìn)行包括諸如人像識別、人工仿真等一系列在內(nèi)抽象運行方式。同時,計算機(jī)思維又是自動進(jìn)行處理的。只要在滿足特定條件下,就能觸發(fā)相應(yīng)的行為,或者經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計,自動實施某種行為。這些都是由計算機(jī)自動完成的,不需要外力的介入。計算機(jī)思維,是一種遞歸的思維。所有的運行,按部就班地進(jìn)行,完成一項步驟之后,將其結(jié)果作為下一個步驟的運行條件,自動進(jìn)入到下一個步驟中。在運行過程中,還可以同時運行多項任務(wù),同時處理多種事物,即并行多線程運算。計算機(jī)思維,從根本上來說,是人類依托計算機(jī)來解決問題的一種途徑。計算機(jī)運行所需要的程序,就如同人類思考模式一樣,只不過是這種思考模式需要遵循計算機(jī)的運行規(guī)律,只有通過將人類思維翻譯成計算機(jī)能識別的語言,才能真正使計算機(jī)運行起來。為了更好地實現(xiàn)這兩者思維之間的轉(zhuǎn)換,這就需要加強學(xué)生的計算思維的鍛煉。
2高職計算機(jī)基礎(chǔ)課程的重要性
隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,人工智能在經(jīng)濟(jì)運行中所占據(jù)的地位愈加重要,自動化設(shè)備異軍突起。在各行各業(yè),幾乎都與計算機(jī)或多或少地相關(guān)聯(lián)。尤其是全國上下都在推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”的戰(zhàn)略,計算機(jī)對于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的滲透程度進(jìn)一步加深。比如,無論在哪里都離不開的話題——電商,其重要基礎(chǔ)就是計算機(jī)運用。同時,隨著經(jīng)濟(jì)下行壓力增大,勞動力成本日益提高,企業(yè)的自動化程度在幾年內(nèi)得到了快速提升。機(jī)器工廠,即只需少部分機(jī)器操作和維護(hù)人員的,全程自動化作業(yè)的工廠,目前在東莞、深圳等地得到了快速的發(fā)展。這些全自動的機(jī)器設(shè)備,無一不是計算機(jī)進(jìn)行操控的。接下來,不懂計算機(jī),將很難適應(yīng)現(xiàn)代化的機(jī)器工廠內(nèi)的環(huán)境,更不用說在里面進(jìn)行一番作為。作為培養(yǎng)技能型人才的高職院校,計算機(jī)基礎(chǔ)教育的重要性,已如同閱讀、寫作一樣成為了最基本的職場技能??梢哉f,不具備良好的計算機(jī)基礎(chǔ),培養(yǎng)出來的技能型人才是不符合社會發(fā)展需要的,也是不合格的畢業(yè)生。
3高職計算機(jī)基礎(chǔ)課程存在的問題
在高職教育中,計算機(jī)基礎(chǔ)課程是必修課,也是學(xué)生必須要掌握的一門技能。但是,從目前來看,高職院校中的計算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置也存在著狹隘的“工具論”思維,即把計算機(jī)當(dāng)成是一種工具,把計算機(jī)能力作為一項基礎(chǔ)的職業(yè)技能來培養(yǎng),存在短視思維。除了一般的計算機(jī)運用外,少有相關(guān)思維以及文化方面的教育。與此同時,課程設(shè)置上,對于一些課程也是主要以上機(jī)操作為主,并且將一些課程濃縮在一起,導(dǎo)致相關(guān)的課程設(shè)置太過緊密,而且主要側(cè)重于實際運用方面。這對于學(xué)生來說,是學(xué)期起來,具有一定的困難。在計算機(jī)課程的未來發(fā)展上,并沒有相應(yīng)的銜接課程,只是為其他技能基礎(chǔ)服務(wù)。最終導(dǎo)致的結(jié)果,就是計算機(jī)在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的重要地位和學(xué)生對于計算機(jī)的興趣成反相關(guān)性,并形成鮮明的對比。職業(yè)技能在高職院校中占據(jù)有重要地位。高職院校主要的任務(wù)就是培養(yǎng)合格的技能型人才。但是,光擁有職業(yè)技能還不夠,對于高職院校來說,還需要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┪磥戆l(fā)展的課程。從這方面來說,培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)思維,是一種非常有效的途徑。
4高職計算機(jī)基礎(chǔ)教育優(yōu)化建議
高職的計算機(jī)課程,一般由計算機(jī)基礎(chǔ),學(xué)科的計算機(jī)運用等方面的課程所組成。當(dāng)然,高職院校學(xué)生最早接觸的還是計算機(jī)基礎(chǔ),而這也是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要途徑。對于,第一門課程,筆者建議將其更改為計算思維導(dǎo)論。從計算思維的角度開設(shè)相關(guān)的計算機(jī)基礎(chǔ)課程,幫助學(xué)生建立起最初的計算思維。
4.1課程的地位、性質(zhì)和任務(wù)計算思維導(dǎo)論,作為高職學(xué)生進(jìn)入學(xué)校以來最早接觸到的一門課程,對于他們學(xué)習(xí)計算機(jī)相關(guān)文化和知識具有重要的作用。課程主要目的,就是幫助學(xué)生建立起對計算機(jī)的整體感知,這是一門入門級課程。在這門課程中,主要就是講述計算機(jī)的發(fā)展歷史,計算思維的一些基本概念,以及相應(yīng)的計算文化,計算機(jī)運行基本程序。該課程,主要用通俗易懂的語言,將向?qū)W生講述,究竟什么是計算機(jī),計算機(jī)以及計算思維將在人類未來的發(fā)展中起到什么作用。
4.2課程基本要求
通過一些計算機(jī)基礎(chǔ)性課程,要讓學(xué)生建立起關(guān)于計算機(jī)的一些基本概念,懂得運用一些基本的計算思維方法去解決學(xué)習(xí)中所需要的較為簡單的問題。同時,還要讓學(xué)生明白什么是計算機(jī)的運行的一些基本步驟,并用他們所掌握的計算思維知識,初步學(xué)會如何在日常生活中進(jìn)行運用。
4.3一些計算機(jī)文化相關(guān)的內(nèi)容,讓學(xué)生從歷史和現(xiàn)實,以及未來的角度去認(rèn)識計算機(jī),去了解計算機(jī)在生活中所起到的重要作用。與此同時,還要增加一些計算機(jī)交叉學(xué)科方面的內(nèi)容,讓學(xué)生了解在其他的學(xué)科中,計算機(jī)是如何幫助他們進(jìn)行優(yōu)化升級的,計算思維在其他的問題解決過程中,是如何運行的。
4.4教學(xué)原則優(yōu)化
通過基礎(chǔ)性的課程,讓學(xué)生建立相關(guān)的概念。與目前的基礎(chǔ)類課程相比,計算思維下的高職計算機(jī)基礎(chǔ)課程,應(yīng)該增加一些可閱讀性的東西,增加更多的案例,主要從思維的角度來進(jìn)行剖析,從而得出一般的解決方法。通過經(jīng)典案例分析,可以讓學(xué)生更加清晰地樹立計算思維圖。在遇到相關(guān)問題時,便會自覺地運用計算思維進(jìn)行分析和解決。啟發(fā)原則也是教學(xué)中需要考慮的問題。在基礎(chǔ)類的課程中,增加一些啟發(fā)性問題和課程,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到計算思維中去。
參考文獻(xiàn):
[1]美國國家科學(xué)基金CPATH計劃2009年項目申報說明[EB/OL].
[2]美國國家科學(xué)基金CDI計劃官方網(wǎng)站[EB/OL].
關(guān)鍵詞:計算思維;大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ);MOOC
計算技術(shù)的發(fā)展日新月異,已經(jīng)滲透各個學(xué)科,創(chuàng)新人才的培養(yǎng)對高校計算機(jī)基礎(chǔ)教育提出了更高的要求。但隨著教學(xué)改革的深入,顯現(xiàn)出共性問題:高校計算機(jī)基礎(chǔ)的第一門課程主要教學(xué)內(nèi)容是計算機(jī)學(xué)科知識的一個“壓縮餅干”,樣樣多講,但沒有突出主題思想;在實踐環(huán)節(jié)強調(diào)了工具的使用,導(dǎo)致了“狹義工具論”的說法,使很多人認(rèn)為教計算機(jī)基礎(chǔ)就是教些計算機(jī)工具及其使用方法。
為了改變現(xiàn)狀,2010年教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任陳國良院士根據(jù)國外計算機(jī)教育的研究成果,提出了將計算思維引入大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的創(chuàng)議,這對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新復(fù)合型人才具有著重要的戰(zhàn)略意義。計算思維得到了國內(nèi)計算機(jī)基礎(chǔ)教育界的廣泛重視,教育部高教司為此設(shè)立了專項課題,開展了各有重點、特色的教學(xué)研究和實踐。
一、提出計算思維三個層次培養(yǎng)目標(biāo)和修訂相應(yīng)課程體系
計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。
通過深入學(xué)習(xí)、研究、分析,我們提出了計算思維由意識、方法和能力三個層次的內(nèi)容組成,并確定了相對應(yīng)的計算思維三個層次培養(yǎng)目標(biāo),最后修訂了相應(yīng)課程體系。
1.計算思維三層次培養(yǎng)目標(biāo)
(1)計算思維意識。計算思維并不是一種新的發(fā)明,而是早已存在的思維活動,是每一個人都具有的一種技能。在大學(xué)計算機(jī)課程中,計算思維的案例也是處處存在。問題是人們的計算思維活動是無意識的,關(guān)鍵是要將無意識的計算思維變成有意識的計算思維,主動地用計算思維去思考問題。
(2)計算思維方法。計算思維方法是計算思維的核心。計算思維方法很多,主要有兩大類:一類是來自數(shù)學(xué)和工程的方法,另一類是計算機(jī)科學(xué)獨有的方法。在程序設(shè)計課程中,各種常用算法以及各類問題的求解方法,如迭代法、遞歸法等,都是典型的計算思維方法。
(3)計算思維能力。計算思維的根本目的是解決問題,即問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解。從計算機(jī)應(yīng)用的角度來說,解決問題就是計算機(jī)的應(yīng)用問題。培養(yǎng)計算思維能力需要有一系列應(yīng)用課程的支撐和拓展,如數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用、多媒體技術(shù)與應(yīng)用等課程。這些課程引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用計算思維解決各種專業(yè)的問題。
2.修訂課程體系
根據(jù)計算思維的內(nèi)涵,計算思維的培養(yǎng)不是靠1門課程能夠解決的,而是一項系統(tǒng)工程,各門課程應(yīng)該統(tǒng)籌考慮、聯(lián)動改革。將計算思維的三層次內(nèi)容分別賦予原有的“2+X”課程體系,即計算思維意識由大學(xué)計算機(jī)課程培養(yǎng),計算思維方法由程序設(shè)計課程培養(yǎng),計算思維能力由“X”課程培養(yǎng)。為此,調(diào)整各層次課程的培養(yǎng),如圖1所示。
二、統(tǒng)籌規(guī)劃、聯(lián)動改革,確立新課程內(nèi)容體系
如何有效地在第一門課程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識?講述相關(guān)概念、算法思想,對于新生來說是比較困難;而在程序設(shè)計課程中2學(xué)時的教學(xué)也很難把計算思維中的經(jīng)典算法講清楚。為此我們率先提出了將兩門課程聯(lián)動改革的思路,并于2012年起實施。
1.“大學(xué)計算機(jī)”課程內(nèi)容體系
對“大學(xué)計算機(jī)”課程的原有內(nèi)容進(jìn)行梳理、優(yōu)化、提升,在不弱化原基本知識、實踐能力的培養(yǎng)基礎(chǔ)上,騰出6周時間,開展計算思維基礎(chǔ)、程序設(shè)計和算法初步的教學(xué),促進(jìn)對基本計算思想方法的理解,如圖2所示。
新編的《大學(xué)計算機(jī)(第6版)》教材構(gòu)建了以信息處理為主線的知識體系,包括信息的表示、存儲與組織、計算處理和展示等各環(huán)節(jié);增加了計算思維概念、算法和程序設(shè)計初步內(nèi)容,在計算思維概念中突出計算、抽象、自動化等方面的概念與方法,通過引導(dǎo)性案例使之通俗易懂;程序設(shè)計初步以“基本知識”+“控制結(jié)構(gòu)”為主體,同時加強算法流程設(shè)計訓(xùn)練,幫助學(xué)生理解計算機(jī)解決問題的思想和方法。
2.“程序設(shè)計”課程內(nèi)容體系
“程序設(shè)計”課程在程序設(shè)計初步內(nèi)容前置到“大學(xué)計算機(jī)”課程中后,騰出了6周時間,根據(jù)不同類別的程序設(shè)計科目,以“專題”形式增加各具特色的擴(kuò)展內(nèi)容,如遞歸函數(shù)、問題求解方法、文件系統(tǒng)和鏈表、圖形應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫訪問、簡單Web應(yīng)用程序等,如圖3所示。
遞歸是計算思維經(jīng)典方法的精髓,因此增加了“遞歸”專題。通過教學(xué)方法改革,讓學(xué)生理解了遞歸的核心思想是將大問題分解成同質(zhì)小問題即分而治之,關(guān)鍵是掌握如何將求解的問題抽象出遞歸模式,遞歸算法的實現(xiàn)就迎刃而解了,體現(xiàn)了計算思維的本質(zhì)“抽象”和“自動化”。通過將傳統(tǒng)用迭代解決的問題或經(jīng)典問題用遞歸來實現(xiàn)的實驗訓(xùn)練,使得學(xué)生深刻地體會到遞歸解決問題的魅力,進(jìn)一步理解計算思維的內(nèi)涵。
在“C/C++程序設(shè)計”中通過“問題求解方法”和“文件管理系統(tǒng)和鏈表”專題教學(xué),不但將C語言的各重要知識點串起來綜合應(yīng)用,更重要的是通過問題驅(qū)動引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用計算思維的思想解決問題,使學(xué)生不局限于用某個知識點解決簡單問題,而是具備對復(fù)雜問題自頂向下進(jìn)行全局把握的能力。
在“程序設(shè)計”和“C#程序設(shè)計”課程中增加了對與專業(yè)相結(jié)合的“圖形編程”、數(shù)據(jù)處理核心的“數(shù)據(jù)庫訪問”和當(dāng)前流行的“簡單Web應(yīng)用程序”等專題,很好調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,啟迪了計算思維的潛能,拓展了解決實際問題的思路和能力。
這一聯(lián)動改革方案從2012年開始試點,2013年全面實施,既有效解決了計算思維教學(xué)落地的問題,又使得程序設(shè)計基本功的訓(xùn)練更為扎實。
三、探索多元化教學(xué)模式,開展MOOC實踐,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
為了解決教學(xué)內(nèi)容更新與教學(xué)學(xué)時壓縮之間的矛盾,必須提高教學(xué)實效,探索多元化教學(xué)模式。
1.將知識教學(xué)升華為思想和方法的教學(xué)改革
在教學(xué)過程中,注重培養(yǎng)學(xué)生運用計算思維去思考和解決問題的能力,主要體現(xiàn)在以下幾點。
(1)問題驅(qū)動的教學(xué)改革。精選教學(xué)案例,實施以“發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-尋求多種解決方案-比較各種方案的優(yōu)劣”的問題求解驅(qū)動式的方法進(jìn)行教學(xué),盡可能逼近解決實際問題的模式,引導(dǎo)和訓(xùn)練學(xué)生以正確的思維方式思考問題、解決問題。
(2)將程序設(shè)計的語言與問題求解的過程分開。先講解決問題的思路、實現(xiàn)的算法描述,學(xué)生理解了算法的基本思想后,再引入程序設(shè)計語言來實現(xiàn)這一算法,編寫代碼并調(diào)試執(zhí)行。這一方法加強和促進(jìn)了算法的構(gòu)建,訓(xùn)練了學(xué)生的程序設(shè)計水平,從而簡化了對程序語言的復(fù)雜性的理解。
2.探索和實施MOOC教學(xué),提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
隨著2013年開始執(zhí)行新的教學(xué)計劃,學(xué)時由原來的周學(xué)時“2(上課)+2(上機(jī))”減少為“2+1”,如何保證教學(xué)質(zhì)量和以計算思維為切入點的教學(xué)改革的深入?MOOC教學(xué)是很好解決的途徑。
2012年起我們分別在“中國大學(xué)MOOC” “上海課程中心”等平臺建設(shè)了“大學(xué)計算機(jī)”和“程序設(shè)計”MOOC和SPOC課程,已在多個學(xué)院的兩屆學(xué)生中進(jìn)行試點。采取的措施為:
(1)采取“三不變”和“三變”?!叭蛔儭睘閷嶒瀮?nèi)容和要求不變、提交形式和時間要求不變;面向過程考核方式不變,包括期中、期末考核;平時答疑不變?!叭儭笔钦n堂教學(xué)從每周一次變成每兩周一次;將MOOC平臺成績作為平時成績一部分;增加了線上答疑和討論。
(2)抓住MOOC教學(xué)的關(guān)鍵問題。實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂和碎片化時間學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂的理想形式是線上學(xué)習(xí)、線下討論,但是基礎(chǔ)課班級較大,難以做到,目前的課堂教學(xué)是講解重點、難點、常見錯誤、典型問題,引導(dǎo)學(xué)習(xí)。
實驗是關(guān)鍵。特別是程序設(shè)計,在實驗要求、強化實驗管理更顯重要,是確保MOOC教學(xué)質(zhì)量很重要的環(huán)節(jié)。
需要監(jiān)督、了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。這是MOOC不足的,現(xiàn)在正在改進(jìn)。
(3)采取MOOC教學(xué)后學(xué)生的反饋。通過網(wǎng)絡(luò)對參加MOOC教學(xué)模式的近600名學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)效果調(diào)查,統(tǒng)計如下:
①比傳統(tǒng)課堂好,時間自由,效率增強,57%的學(xué)生選擇;
②不如傳統(tǒng)課堂直接監(jiān)督,逐步推進(jìn),27%的學(xué)生選擇;
③差不多,16%的學(xué)生選擇。
說明大部分學(xué)生歡迎MOOC教學(xué)模式,可促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
四、多管齊下強化實踐能力培養(yǎng)
我校計算機(jī)基礎(chǔ)課程歷來重視實踐能力培養(yǎng),從實驗方案設(shè)計到實驗過程管理再到考核方式的導(dǎo)向等多方面入手,主要措施如下:
(1)設(shè)計兩門課程聯(lián)動實驗方案,精選實驗案例;強調(diào)解決問題的思路,訓(xùn)練計算思維方法。
(2)強化實驗管理,實現(xiàn)“三定”舉措。實驗課采用了限定實驗項目、固定機(jī)位、限時提交的過程化管理方式,保證了出勤率和效果。
(3)強調(diào)面向過程的考核。以考促練、重在平時,進(jìn)一步加大了對學(xué)生編寫、調(diào)試程序能力的考核,如圖4所示。
經(jīng)過三年的以計算思維為導(dǎo)向的兩門課聯(lián)動改革,明確了計算思維培養(yǎng)的目標(biāo)和途徑,培養(yǎng)了學(xué)生計算思維意識、訓(xùn)練了計算思維方法,提升了計算思維能力,成效明顯。
(1)我校學(xué)生參加上海市計算機(jī)程序設(shè)計科目(C、、C#)等級考試成績名列前茅。
(2)2015年在教指委組織的“大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)成效評測”中,評測成績居參試高校前列。