計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革實踐

時間:2022-08-23 08:52:09

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計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革實踐

摘要:“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程是高職學(xué)生的一門公共必修課,課程教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握計算機(jī)基礎(chǔ)技能,同時應(yīng)當(dāng)以計算思維能力的培養(yǎng)作為核心任務(wù),使學(xué)生具有利用計算機(jī)知識和計算思維解決實際問題的能力。課題組針對該課程在傳統(tǒng)教學(xué)上存在的問題,圍繞計算思維,改革課程教學(xué)內(nèi)容體系,將計算思維嵌入到課堂教學(xué)中,教改效果顯著。

關(guān)鍵詞:高職;計算思維;計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ);項目化教學(xué);任務(wù)驅(qū)動

1背景

“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程是面向全校學(xué)生開設(shè)的一門公共必修課,也是目前高職院校開設(shè)最為普遍、受益面最廣的一門計算機(jī)基礎(chǔ)課程。目前,該課程中存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下兩方面。1)對課程的地位認(rèn)識不足,認(rèn)為“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程就是講解軟件工具使用,學(xué)生學(xué)習(xí)該課程滿足于掌握計算機(jī)的基本操作、基本軟件的使用。非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)完本門課程后,計算機(jī)類課程往往到此結(jié)束,缺乏后續(xù)結(jié)合專業(yè)、創(chuàng)新實踐型等課程體系的支持,而學(xué)生直接進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)的計算機(jī)知識很少進(jìn)行實際應(yīng)用,對于從計算機(jī)角度去解決實際問題更是極少提及,課程的基礎(chǔ)支撐作用體現(xiàn)得不夠充分。2)課程知識構(gòu)成龐大,而且由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,課程教學(xué)內(nèi)容更新也很快,課程教學(xué)的核心任務(wù)是什么,到底使用哪些教學(xué)內(nèi)容來支撐本課程是很多該課程教學(xué)的教師困惑的問題。2006年,美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授提出了關(guān)于“計算思維”的確切概念:計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法[1]。計算思維強(qiáng)調(diào)問題求解的操作過程,通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法,選擇合適的方式陳述一個問題,并對問題的相關(guān)方面進(jìn)行建模,把一個看起來困難的問題闡釋成一個人們知道怎樣去解決的問題,并采用最有效的辦法去解決問題。并強(qiáng)調(diào)計算思維己經(jīng)成為信息時代一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維能力,就像識字和做算術(shù)一樣,成為人們認(rèn)識和解決問題的基本能力之一?!洞髮W(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》(2016)指出:明確以計算思維為導(dǎo)向的改革方向、探索多元化的教學(xué)方案、推動以在線開放課程為代表的教學(xué)模式改革、完善課程教學(xué)成效評測方式,從而建設(shè)適應(yīng)時代要求的新的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系[2]。從這個基本要求可以看出計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)將會以計算思維能力培養(yǎng)為核心,而且這種能力是針對任何專業(yè)的?!坝嬎銠C(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”作為高職學(xué)生第一門計算機(jī)基礎(chǔ)課程,也將以計算思維能力培養(yǎng)為核心。

2以計算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革實踐

在以計算思維為導(dǎo)向的“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革中,培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力是本次教學(xué)改革的重點,為了在課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力,首先應(yīng)該全面深入地理解計算思維的本質(zhì)和計算思維的特征;其次應(yīng)該梳理課程教學(xué)改革中對于學(xué)習(xí)者計算思維能力的培養(yǎng)要解決的核心問題;最終結(jié)合吉安職業(yè)技術(shù)學(xué)院實際情況,設(shè)計表達(dá)計算思維的教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程體系和探索合適的教學(xué)模式,促進(jìn)和培養(yǎng)學(xué)生更好地使用計算思維去思考在現(xiàn)實世界中如何利用計算機(jī)工具去解決本專業(yè)實際問題,提高本專業(yè)知識水平的能力,從而提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新實踐能力。

2.1計算思維概述

目前,國內(nèi)外廣泛認(rèn)同的關(guān)于計算思維的概念是2006年美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授提出的:計算思維是人們運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法。計算思維是概念化,不是程序化;是根本的,不是刻板的技能;是人的,不是計算機(jī)的思維方式;是數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合;是思想,不是人造物[3]。

2.2“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究

“計算機(jī)思維”是內(nèi)隱的,而“計算思維能力”可以通過各種行為和活動成為外顯的特質(zhì)。在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中,大部分教師沒有認(rèn)識到計算思維能力培養(yǎng)的重要性,只注重應(yīng)用與技術(shù)的教學(xué),計算機(jī)應(yīng)用和技術(shù)的最終成果是實用軟件或一套系統(tǒng)的熟練使用,忽視了計算思維能力的培養(yǎng)?!毒判B?lián)盟(C9)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》旗幟鮮明地把“計算思維能力的培養(yǎng)”作為計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[4]。然而,在課程教學(xué)改革中對于學(xué)習(xí)者計算思維能力的培養(yǎng)要解決的核心問題有哪些呢?課題組認(rèn)為主要有以下3個方面。1)將計算思維概念和計算思維能力培養(yǎng)目標(biāo)直接展示給學(xué)生,以方便學(xué)生有目的性地學(xué)習(xí);2)設(shè)計表達(dá)計算思維的教學(xué)內(nèi)容,如果內(nèi)容本身很難滲透計算或基于計算的思維過程計算思維能力的培養(yǎng)就很難展開;3)改革教學(xué)模式,而改革后的這種模式本質(zhì)上是在課程教學(xué)過程中去融入計算思維。

2.3“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革實踐

計算機(jī)的每個應(yīng)用領(lǐng)域都是由基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)和實際應(yīng)用系統(tǒng)等層次構(gòu)成,不同專業(yè)的學(xué)生需求層次不一樣,所以課題組在構(gòu)建課程體系的時候要根據(jù)各個專業(yè)需求、以及學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和特點來構(gòu)建。2.3.1計算機(jī)專業(yè)學(xué)生針對計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,教學(xué)內(nèi)容圍繞計算思維能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行重組,保留了Windows操作系統(tǒng)和Office辦公軟件等部分內(nèi)容,增加了計算思維和Python內(nèi)容,課程內(nèi)容主要包含4個部分:計算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò);信息編碼與信息處理技術(shù);Office辦公軟件操作;計算思維、算法與程序設(shè)計初步。在第4部分中,特別增加了計算思維和Python語言部分,分四個模塊,分別是計算思維基礎(chǔ)模塊、人工智能基礎(chǔ)知識模塊、計算思維訓(xùn)練模塊、人工智能應(yīng)用能力訓(xùn)練模塊。計算思維基礎(chǔ)模塊介紹計算和計算思維的概念、計算思維方法和典型應(yīng)用案例;人工智能基礎(chǔ)知識模塊介紹歷史、定義和典型應(yīng)用案例;計算思維訓(xùn)練模塊介紹問題求解、計算思維、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識,主要應(yīng)用Python快速有效地解決一些實際問題;人工智能應(yīng)用能力訓(xùn)練模塊選取了圖像識別、自然語言處理、人臉識別、商業(yè)智能分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和仿真模擬等典型人工智能技術(shù),兼顧通識與技能,介紹人工智能典型技術(shù)的原理、應(yīng)用場景和典型案例,并通過實際案例展示人工智能技術(shù)解決實際問題的流程,培養(yǎng)學(xué)生運用人工智能技術(shù)解決實際問題的能力。通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生可以對Python程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識和利用計算思維解決問題的方法有一個初步的了解,初步培養(yǎng)學(xué)生Python程序設(shè)計的基本能力和計算思維意識。Office辦公軟件操作部分,主要采用學(xué)生線上通過MOOC自學(xué),線下教師進(jìn)行輔導(dǎo),學(xué)生利用在線作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行成效評測。具體的做法如下。1)課前階段。對學(xué)生進(jìn)行課前引導(dǎo),教師通過教學(xué)平臺、QQ群等網(wǎng)絡(luò)平臺工具,將學(xué)習(xí)任務(wù)單、學(xué)習(xí)資料等需要學(xué)生課前掌握的知識內(nèi)容提供給學(xué)生,并將預(yù)設(shè)的問題情境展現(xiàn)給學(xué)生,學(xué)生在獲取問題情境后,需要進(jìn)行問題的提取,進(jìn)而分析問題。在分析問題過程中,學(xué)生可能會調(diào)用歸納以往的學(xué)習(xí)生活知識和經(jīng)驗,這樣在無形中形成分析問題的思維,然后結(jié)合已掌握的Python程序基礎(chǔ)知識,進(jìn)行算法設(shè)計。在自主探究過程中,學(xué)生遇到疑問可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺工具反饋給教師,教師可及時進(jìn)行答疑。通過課前自主探究的過程,不僅有利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握,學(xué)生自主思考的過程也有利于學(xué)生的個性化思維的形成,同時老師也可以掌握學(xué)生學(xué)習(xí)中所產(chǎn)生的疑問和學(xué)習(xí)掌握情況,以便更好地開展課中的教學(xué)活動。2)課中階段。主要是由課堂答疑和合作探究兩個環(huán)節(jié)構(gòu)成,課堂答疑主要是針對學(xué)生課前自主探究過程中產(chǎn)生的疑問進(jìn)行解答,對于普遍存在的共性問題和重點難點知識部分采取精講的方式進(jìn)行集中講解,對于個別化的疑問則進(jìn)行個別指導(dǎo)。合作探究主要是教師在預(yù)設(shè)的問題情境上提出進(jìn)一步的要求,學(xué)生進(jìn)行小組討論形成最終方案,并根據(jù)方案通過Python程序軟件進(jìn)行代碼實現(xiàn),調(diào)試產(chǎn)生結(jié)果,最后進(jìn)行各小組的成果展示匯報。在小組展示匯報的過程中,其他小組認(rèn)真觀摩聆聽,并在匯報展示結(jié)束后進(jìn)行點評,在學(xué)生點評結(jié)束后,教師一方面對學(xué)生給出的點評給予肯定或評價;另一方面對匯報小組的成果進(jìn)行總結(jié)點評給予肯定或提出修改建議。3)課后階段。主要是學(xué)生將知識進(jìn)行遷移利用和對問題進(jìn)行遞進(jìn)環(huán)節(jié),教師在課后可以布置一個創(chuàng)新提升任務(wù)或在原先問題情境的基礎(chǔ)上對問題進(jìn)行進(jìn)一步要求,使問題實現(xiàn)遞進(jìn),成為新課要解決的問題,要求學(xué)生在原先解決了的問題的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行求解。在本教學(xué)實踐過程中,教師將問題情境貫穿在課前、課中、課后三個階段,問題情境的設(shè)置按照由小到大、由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合的遞進(jìn)設(shè)置,使學(xué)生在問題解決過程中,計算思維能力也一步一步得到提升。2.3.2非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生針對非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,課程內(nèi)容主要包含6個部分:計算機(jī)基礎(chǔ)知識;計算思維;Office辦公軟件操作;多媒體技術(shù)及應(yīng)用;人工智能應(yīng)用技術(shù)概述;區(qū)塊鏈應(yīng)用技術(shù)概述。針對非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,課程旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)的基本理論和實際操作技能,計算思維重在方法,課程采用項目化教學(xué)法,利用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法,教學(xué)內(nèi)容從任務(wù)著手,教師設(shè)置針對性強(qiáng)、實踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)的任務(wù),并為學(xué)生提供相關(guān)的能夠自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源,教師引導(dǎo)學(xué)生利用計算思維方法學(xué)會分解復(fù)雜的問題,學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)以及探究式學(xué)習(xí)參與體驗問題解決和工作任務(wù)完成的過程,不僅掌握了學(xué)習(xí)技巧,提高了計算機(jī)操作技能,學(xué)生個人的信息素養(yǎng)和計算思維能力也得到提升。具體做法和計算機(jī)專業(yè)類似,也是分成課前、課中、課后三個階段。

3結(jié)束語

高職“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握計算機(jī)基礎(chǔ)技能,同時應(yīng)當(dāng)以計算思維能力的培養(yǎng)作為核心任務(wù),使學(xué)生具有利用計算機(jī)知識和計算思維解決實際問題的能力。課題組針對高職院校在傳統(tǒng)教學(xué)上存在的問題,圍繞計算思維,改革課程教學(xué)內(nèi)容體系,將計算思維嵌入到課堂教學(xué)中,采用“項目化教學(xué)法”和“任務(wù)驅(qū)動法”相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué),讓學(xué)生不僅掌越多,專業(yè)診改將進(jìn)入新的發(fā)展階段,專業(yè)診改還可以從以下幾個方面不斷優(yōu)化。1)樹立專業(yè)質(zhì)量文化意識。開展專業(yè)診斷與改進(jìn)工作就需要牢固樹立質(zhì)量意識。專業(yè)辦學(xué)質(zhì)量水平的提高與專業(yè)質(zhì)量文化息息相關(guān)。專業(yè)質(zhì)量文化是專業(yè)辦學(xué)過程中不斷積累沉淀而形成的,不可一蹴而就,它是高職院校質(zhì)量文化建設(shè)的一個主要內(nèi)容,是專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的靈魂。因此,專業(yè)診改又能夠促進(jìn)專業(yè)質(zhì)量文化的不斷完善。不同院校具有不同的辦學(xué)底蘊(yùn),各專業(yè)具有不同的辦學(xué)特色,專業(yè)質(zhì)量文化建設(shè)要基于院校優(yōu)勢和專業(yè)特色,形成特色鮮明的專業(yè)質(zhì)量文化。2)搭建智能化教學(xué)診改平臺。開展教學(xué)診改,需要相關(guān)數(shù)據(jù)的支撐。為了開展教學(xué)診改,高職院校都注重數(shù)據(jù)信息的采集,然而,很多院校的數(shù)據(jù)是多個平臺,這樣不利于教學(xué)診改工作的開展。開展“智慧校園”建設(shè)是高職院校發(fā)展的趨勢,各高職院校要不斷提高信息化水平,對原有的平臺進(jìn)行整合,搭建智能化教學(xué)診改平臺,有效推動專業(yè)診改工作。3)建立專業(yè)教學(xué)診改的長效運行機(jī)制。專業(yè)的建設(shè)是不斷優(yōu)化的過程,專業(yè)診改的工作是需要建立長效機(jī)制來不斷推動的。要在學(xué)校、二級學(xué)院、系部建立不同專業(yè)診改的激勵機(jī)制,才能長期有效推動專業(yè)不斷發(fā)展,形成良性的循環(huán),最終促成專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

作者:肖莉 戴琴 劉仕琴 謝泉根 舒慧欣 單位:吉安職業(yè)技術(shù)學(xué)院