教学模式新探

摘要：本文首先分析了传统教学模式的教学现状并指出了传统教学模式的不足之处，探讨了新的教学模式――计算思维教学模式的结构、方法和实现路径，为大学基础教育提供了一种新的思路。

关键词：计算思维；基础教育；教学模式

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1671―1580（2015）09―0098―02

一、研究背景

2008 年，美国CSTA （美国国家计算机科学技术教师协会）了《Computational Thinking：A problem solving tool for every classroom》（计算思维：一个所有课堂问题解决的工具）报告[1]，将计算思维与理论思维和实验思维合在一起，成为构成人类文明进步和科技发展的三大支柱。美国卡内基・梅隆大学周以真教授对计算思维做出了定义：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[2]，获得了广泛的认同。计算思维通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看似困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。

传统的大学计算机基础课程的教学模式是基于计算机科学中的学科来划分课程或课程教学单元，其显著特点是强调一个教学单元讲授一个知识，忽略了不同课程之间或课程单元之间的相互联系。至于一门课程和另一门课程之间的联系，则往往需要由学生在学习新课程时基于已掌握的知识自行去体会和理解。这主要是由于大多数讲授计算机基础课程的教师在讲课过程中更倾向于传授专业知识、强调理论、强调细节。仅仅两三门课程，要使非计算机专业的学生掌握专业学生几年才能掌握的专业知识是不可能的，如何培养他们的计算思维是值得思考的。显然，传统的教学模式是不适应培养学生计算思维能力要求的。因此，我们试图采用一种新的教学模式――计算思维教学模式来代替原教学模式。

中国科学技术大学、深圳大学、教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会为提高大学生的计算机能力，多次提出过计算机基础课程的教学改革意见，给出了一些具体建议，提出了包括课程构建、课程地位、性质和任务在内的新要求，教学内容、教学方法在内的新建议[3]。2010年7月，西安会议了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，确定了计算机基础课程的教学改革目标要以计算思维为核心，为计算思维教学指出了一条可探索的路径和方向。但是，目前国内各高校并没有在计算思维教学相关领域达成一致。

二、教学模式

传统的教学模式多为探究式教学，主要是对当前教学内容中的主要知识点进行自主学习、深入研究。这种教学方式的教学目标主要涉及相关的知识、概念、原理的理解与掌握[4]，主要是将科学问题作为探索过程来讲授，让学生在探究过程中发现科学规律，掌握科学方法，培养学生的能力和探究精神。将计算思维融入探究式教学中，让学生在学习过程中运用计算思维的方法，能够更好地发挥二者的效力。

计算思维教学模式的目标是对学生的计算思维能力的培养，而不是要求学生对更多的专业知识的掌握。利用启发式推理来寻求解答，在不确定情况下进行规划、学习和调度。计算思维利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行权衡，如图1所示。该模式采用模块化教学方法，将传统的课程结构分解为教学模块，将知识包装在模块中，在模块之间采用紧耦合方法建立联系，使知识本身不再是教材、教学或考试的重点，而是将通过知识建立耦合的方法或所使用的耦合联系本身作为教材或教学的重点，以培养学生的计算思维能力。教师运用计算思维的各种方法，启发学生亦运用计算思维的方法思考解决问题。学生根据教师提出的问题，思考解决问题的方法。教师适时为学生提供帮助，运用计算思维的各种方法启发学生，提供学习策略上的引导。

图1 基于计算思维的教学模式

三、教学模块

1.理论教学模块

传统教学模式中，教学内容主要为理论知识，由于计算机技术领域的特殊性，使得教材中充满各种概念、名词、术语和定义。为使学生加深对理论知识的理解，通常采用作业的方法补充理论课时的不足，并且多数情况下作业是以填空、选择等习题形式出现，且内容主要仍为掌握概念或名词、术语，这种作业无论从形式还是从内容均无法满足培养学生计算思维能力的要求。为了突出计算思维能力的培养，理论教学模块中应包含多个子模块，分解传统的课程结构。计算思维能力不是由一门课程能够培养出来的，一般学校都开设多门计算机的基础课程，对其重新进行剥离、整理，归纳其中的知识点，重新设立课程的目标，对于不必要的扩充和延展进行去除，重新清晰地划分和定义边界，重新构造教学模块。

首先是要合理地选取作为模块内容物的知识点，建立和描述模块之间的耦合联系，因为这样才能体现出计算思维的能力。其次，教学的重点是模块之间的耦合联系，应体现出模块间的逻辑关系，描述出知识之间的联系。再次，计算思维教学模式则要求在教材中尽量少地罗列叙述范畴内的名词术语，理论教学中尽量不去强调这些名词术语，而是将这些名词术语归类后作为作业要求学生去了解，并不要求学生完全理解和掌握。最后，学生需在完成作业的过程中利用网络查阅其他资料和参考书，并写出作业报告。

2.实验教学模块

实验教学模块中保留了部分在传统教学模式中为课堂教学服务的功能，增加了适应计算思维教学的功能。该模式中有3种类型的模块：操作技能型模块、验证型模块和创新型模块。每个模块根据不同的教学要求和目标由多个实验组成。

（1）技能型模块可包含文档操作实验、数据处理等实验；

（2）验证型模块包含计算方法实验、数据采集及处理等实验；

（3）创新型实验近似于面向实际问题。

为保证达到教学目标和保障实验质量，实验以组为单位，每个组的题目不同。实验模块之间也应有接口，并通过接口实现联系，以达到培养计算思维能力的目的。

四、结语

学生对计算思维的掌握会让学生的学识不再局限于专业技术，学会创造知识，而不仅仅是简单的使用，能够让学生学会如何去解决问题，使问题解决方法的创新有了无限的可能性。学习和思维是紧密地联系在一起的，不是彼此独立的。在教学实践中，我们摈弃了传统教学模式中的工具论观点，突出强调培养学生的计算思维能力。由于这种教学模式还处在探索和不断完善过程中，也希望能得到更多的建议。

[参考文献]

[1]Philips putational Thinking：A problem-solving tool for every class room[EB/OL].http：///Resources/sub/ResourceFiles/ComputationalThinking.pdf.

[2]Jeannette putational Thinking[J].Communications of the ACM，2006（03）.

[3]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教育，2011（01）.

[4]何克抗，吴娟.信息技术与课程整合的教学模式研究之三――“探究性”教学模式[J].现代教育技术，2008（09）.