国际上广泛认同的计算思维定义在2006年由美国国家科学基金会计算与信息科学工程部负责人周以真(Jeannette M.Wing)教授提出.周教授认为, 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的行为^[1].2012年8月, 在对计算思维进行了长达5年的跟踪研究和教学实践的基础上, 教育部正式启动大学计算机课程改革项目的申报, 公布批准"以计算思维为导向的大学计算机基础课程研究"等22个大学计算机课程改革项目, 推动以大学生计算思维能力培养为重点的大学计算机课程改革.2013年5月, 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会发表了旨在大力推进以计算思维为切入点的计算机教学改革宣言^[2], 进一步明确了以计算思维为导向的计算机教学改革方向.目前, 计算思维是计算机教学改革的热点, 许多专家对其进行了深入的研究, 也取得了一些成果:陈国良, 董荣胜等给出了一个计算思维表述体系框架^[3], 该框架带有层次结构, 以计算为核心, 以抽象、自动化、设计、通信、协作、记忆、评估为基本概念.战德臣等阐述了"核心"的计算思维, 对非计算机专业学生的计算思维能力需求做了分析, 给出了大学计算机课程改革的一个解决方案^[4], 郑丽坤等提出将计算思维引入高校计算机基础教学的"一三四三"模式, 具体阐释了一个课程体系、三个方面课程内容、四种教学方法和三个效果评价环节, 并探讨该模式的教学实践策略^[5].

1 大学计算机基础教学现状 1.1 计算机基础课程不受重视

很多高校认为现在计算机已经相当普及, 并且学生在高中时代就已经学习了《信息技术》等相关计算机课程, 大学生没有必要再学习计算机基础课程, 个别学校甚至建议取消大学生计算机基础课.以广西高校为例, 广西壮族自治区教育厅在2014年9月23日下发了有关文件, 决定从2014年下半年开始停止全国计算机联合考试广西考区考试.许多广西高校以这一文件为理由, 大幅度削减了计算机基础课程的授课课时, 大部分广西高校削减到48授课课时, 甚至部分广西高校直接削减到32课时.在高校不重视的情况下, 计算机基础课程的教学经费和师资队伍等严重不足, 对教学质量的影响很大.

1.2 教学模式陈旧化

当前, 计算机基础课程在教学模式上主要使用多"媒体教室授课+上机实验课"的形式.这种教学模式的教学指导思想仍停留在"狭义的工具论"中.在不少人的眼中, 计算机就是一种简单的工具, 他们认为计算机会用即可, 计算机基础课程的教学只要教会学生操作即可.随着社会的发展, 计算机不但深入了社会的方方面面, 也进入了家庭.计算机技术已经不仅仅是一种简单的工具, 还是一种独特的分析问题、解决问题的思维方式.由于计算机技术广泛的应用特性和独特的思维方式, 使其逐渐形成了一种计算机文化.所以, 信息时代的大学生不仅需要掌握利用计算机解决专业领域及生活中各种问题的能力, 还必须掌握计算机独特的分析问题、解决问题的思维方式, 加强信息素养.仅仅采用多媒体授课+上机实验课的教学形式已无法适应培养学生计算思维能力的教学要求.

1.3 学生计算机基础水平差异较大

计算机基础课程是针对非计算机专业的大一新生所开设的一门基础课程.我国计算机教育在中学阶段已经普及, 信息技术课程已经是中学生的必修课, 计算机基础水平"零起点"的大学新生已经很少, 但由于不同地区的教育水平差异, 导致来自不同地区的学生计算机水平和能力差异较大.以广西民族大学为例, 由于面向全国招生, 生源来自于全国不同地区, 这些学生的计算机基础知识差异很大, 教师的教学难以平衡兼顾所有学生, 部分基础较好的学生觉得该课程比较简单, 而另外一部分基础较差的学生则认为该课程比较难学.

1.4 教学设计缺乏针对性

在大学阶段, 各个专业对计算机基础水平的要求越来越高, 并且不同专业对计算机基础知识的需求也存在较大的差异.例如, 经济学类的学生应该重点学习数据的统计和分析等计算机知识, 而文秘专业的学生则应该重点学习文档的编辑和排版, 没有必要强制要求其学习程序设计方面的知识.《计算机基础》作为大学学习过程中的一门基础性课程, 如何适应各种专业的不同知识需求, 如何与专业教育实现"无缝对接", 是摆在我们面前的一道难题.因此, 必须改革计算机基础教学的内容体系, 建立与专业教育相结合的教学模式, 以培养学生的计算思维能力为导向, 才能满足大学教育的需求.

2 基于计算思维能力培养的计算机基础教学改革与实践

在大学计算机基础课程中培养学生的计算思维能力是高等教育发展新形势的客观要求.从2014年开始, 笔者所在的广西民族大学一直在这方面做着有益的尝试, 并取得了一些成效, 具体改革措施如下.

2.1 以培养学生的计算思维能力为目标, 重新设计教学大纲和教学内容

2014年9月, 广西教育厅决定从2014年下半年开始停止全国计算机联合考试广西考区考试, 计算机基础课程的考试由各高校自行组织.这一决定对广西计算机基础教学影响巨大, 原来广西各高校的计算机基础教学都是跟着"计算机广西区统考"的指挥棒在走, 现在指挥棒取消了, 为了适应社会发展形势的要求, 广西各高校的计算机基础教学改革已经势在必行.我们根据我校学生的水平和能力, 对原来的教学大纲和教学内容进行了修订, 突出专业应用, 突出学生实践能力的培养, 取消学生的笔试考核, 强化学生的计算思维能力培养.

2.2 编写融入计算思维能力培养的计算机基础教材

教材编写以培养学生对计算机的认知能力和应用计算机解决问题的能力为目标, 体现计算思维的两个核心要素:计算环境和问题求解.在部分内容的讲解努力构建问题的"计算环境"并引导学生主动思考"问题求解"的思维方式和方法, 使学生逐步掌握计算机独特的分析问题、解决问题的思维方式, 加强其信息素养和创新能力.教材内容主要以当下主流的Windows 7+Office 2010+Dreamweave CS6等软件为基础, 包括主教材和辅助教材, 主教材主要承载主体知识, 重点阐述基本原理, 介绍一般的方法, 辅助教材(实验指导与习题集)重点介绍具体操作、案例及案例分析, 提供各章节的习题和模拟测试题等.在案例的选择上注重结合专业应用和学生的兴趣关注点来选择授课实例, 如可以设置"班级学生成绩统计与分析", 自荐书制作, 毕业论文格式设置等实例.

2.3 将"抛锚式"教学与培养学生计算思维能力相结合

在具体教学过程中, 通过向学生展示案例(如:自荐书制作或毕业论文的格式设置)图文并茂的最终效果, 给学生以美的享受, 并对该案例进行简单介绍, 引发学生的好奇心和创作欲望, 逐步创设情境.接着布置任务, 明确学习目标, 并讲解案例的具体制作与教学内容的内在联系, 组织学生选择任务(锚)所固定的探究主题来进行分组学习, 抛锚完成.各组学生选择了相关的探究主题后, 可以通过课本、网络教学平台和互联网等自主学习和创作, 当学生在学习过程中遇到问题时, 可以通过小组相互讨论, 协作学习来解决, 教师则要注意了解各组的学习情况, 并适时进行有针对性的指导.各小组完成自己的任务后, 开始对自己学习的主要内容进行总结, 并到讲台上进行共享展示, 其他小组可以就其总结内容发表各自看法, 相互交流, 通过协商的方式, 使群体智慧得以共享, 拓展个体的知识.最终, 在教师的引导下, 通过讨论、相互补充, 完成了对学习内容的效果评价和意义建构.通过"抛锚式"教学方式^[6-8], 学生能够在良好的"计算环境"中逐步掌握相关知识, 并通过自学和协作学习等方式主动思考完成任务的方法(即"问题求解"方法), 大大提高了其计算思维能力.

2.4 依托网络教学平台, 加强互动

为了加强课程互动, 我们逐步建立和完善了《计算机基础》网络教学平台.该网络教学平台按照"循序渐进"的思想进行教学设计, 其学习的主线是:了解课程—知识学习—知识巩固—知识提高, 包括"课程指南"、学习园地、练习与测试、专业化学习和在线交流等模块, 并提供了大量的计算机基础学习资源, 为了满足"抛锚式"教学方法的自主学习和协作学习环节的要求, 我们对该网络教学平台的"在线交流"等模块进一步改进和优化, 师生之间可以依托该平台进行有效交流, 学生之间也可以依托该平台进行交流和协作学习.

2.5 建立有效的"计算机基础"课程成绩评价体系

成绩评价是衡量学生知识与技能掌握程度, 考核其能力的重要手段.为了解决不同层次学生的基础水平问题, 我们采取了灵活的成绩考核方式.一是学生可以自愿报名参加全国计算机等级考试, 凡是通过全国计算机等级考试(一级及以上)的, 可以免修该课程.二是在每年新生开学时, 由学生自愿报名参加学校组织的计算机基础水平考试, 凡是通过该项考试的学生, 也可以免听该课程, 但需参加课程的期末考试.对于其他学生, 为客观评价学生的课程学习情况, 我们采用以下公式计算学生的课程成绩:总评成绩=期考成绩(60%)+平时成绩(作业、平时测试、实验、任务展示)(40%).平时成绩由作业、平时测试、实验完成的任务情况和任务展示情况综合评定.这一成绩评价体系重视学生的平时表现, 特别把学生在"抛锚式"教学中完成的任务情况以及任务展示情况加入评价体系, 不仅使成绩评价更客观, 而且能进一步激发学生参与"抛锚式"教学的主动性, 提高其学习效率.我们的考试采用万维捷通的考试系统进行, 全程无纸化, 考试采用随机抽题的方式, 保证了考试的公平、公正, 收到了良好的效果.

3 结语

在《计算机基础》课程改革中以培养学生的计算思维能力为导向, 代表着国际计算机基础教学改革的最新方向和目标.本文主要探讨了基于计算思维能力培养的计算机基础课程教学改革与实践, 在近三年的教学改革与实践中, 我们重新修订了教学大纲和教学内容, 编写了新的教材, 并将"抛锚式"教学融入其中, 同时依托网络教学平台, 加强了教学互动, 并建立了有效的成绩评卷体系, 收到了很好的教学效果.学生不仅掌握了以计算机作为工具解决专业领域及生活中各种问题的能力, 还能掌握计算机独特的分析问题、解决问题的思维方式, 加强了其信息素养和创新能力, 大大提高其就业竞争力.