基于計算思維的大學計算機基礎的課程模塊化教學改革
一、對計算思維的認識
計算科學是一種與數(shù)學模型構建、定量分析方法以及利用計算機來分析和解決科學問題的研究領域。從計算機的角度來說，計算科學是應用高性能計算能力預測和了解客觀世界物質運動或復雜現(xiàn)象演化規(guī)律的科學。它包括數(shù)值模擬、工程仿真、高效計算機系統(tǒng)和應用軟件等。利用計算科學對其他學科中的問題進行計算機模擬或者其他形式的計算而形成的諸如計算物理、計算化學、計算生物等學科統(tǒng)稱為計算學科。計算學科的基本問題是：什么能被自動進行。
計算思維是如何使用計算手段求解問題的思維方法。這個過程包括三個方面：首先是可計算性和計算復雜性，即這個問題能否利用計算的方法求解和求解有多復雜;其次是用算法和程序表達和描述問題;最后是具體實現(xiàn)問題。
二、計算思維的切入點
計算的思想和方法主要解決的是可計算的問題，計算學科主要解決的是什么能被自動進行的問題。這個問題偏理工，而且已經(jīng)在理工學科中引起廣泛關注，例如數(shù)學學科的應用數(shù)學專業(yè)、信息和信息科學專業(yè)中已經(jīng)引入計算科學的思想以及計算機程序設計、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)庫類課程;物理學科也十分重視計算物理方向，課程設置中也有豐富的計算機算法設計類課程。
大學計算機基礎課程作為大學的通識類課程，是教計算機解決問題的思想和方法還是計算的思想和方法?甚至有的學校把大學計算機基礎課程的內容改成了計算機學科的濃縮版，講成了計算機導論。這些想法統(tǒng)一而論是有些不合適的。畢竟在文史類專業(yè)中，例如漢語言文學、美術學中是很少有可計算、可自動化的`問題的。因此，可以進行分類教學的方法，至少分為理工類和文史類兩大類。
計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類行為的涵蓋了計算機科學之廣度的一系列思維活動。在教學的思想上，理工類偏向運用計算機科學的基礎概念去求解問題和設計系統(tǒng)，而文史類偏向運用計算機科學的基礎概念去理解人類行為，以及計算機在解決問題的一些方法和思路，作為學生在自己的學科領域想利用計算的思想解決問題的借鑒。
三、模塊化教學改革
教學內容方面進行模塊化設置，施行模塊化教學，以方便選擇和實施。教學內容可以劃分為計算機軟硬件基礎、算法與程序設計、計算機網(wǎng)絡、多媒體技術、計算機應用與常用軟件等。理工類側重軟硬件基礎、算法與程序設計模塊;文史類側重計算機應用與常用軟件、多媒體技術模塊。
教學方法改革就討論如何在課程的改革中盡量地擴大計算思維的思想，而縮小和減弱操作技能的講授。例如在操作系統(tǒng)章節(jié)，過去我們直接切入windows 系統(tǒng)，講桌面、圖標、菜單、文件管理和控制面板，知識點和操作要點符合技能考核的要求，但是對計算思維或者沒有太大的幫助。
因此，可以在操作系統(tǒng)章節(jié)講解什么是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的功能，操作系統(tǒng)的分類，常用的操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)如何協(xié)調機器的活動，競爭控制和操作系統(tǒng)的計算思維，例如時間管理、空間管理和設計哲學。
這些知識有助于學生利用操作系統(tǒng)中涉及的思想解決一些實際問題，例如可以利用CPU 調度算法自動管理工作時間安排，理解醫(yī)院的掛號問診、列車調度、餐廳下單管理等可以應用的方面，以及利用空間管理的思維方式理解人類處理不斷增長的信息的方式等。
在計算機硬件基礎章節(jié)，可以側重介紹計算機為什么采用二進制，以及數(shù)值的表示、字符的表示、漢字的表示、聲音和圖像的表示，進而讓學生理解多媒體計算機在處理多媒體信息的基礎和理論根據(jù)，對學生理解和使用多媒體方面的應用軟件有很大的幫助作用，理解信息數(shù)字化后的通用處理方式。
在計算機網(wǎng)絡章節(jié)，不僅介紹網(wǎng)絡基礎知識，網(wǎng)絡的體系結構，還要了解因特網(wǎng)和應用、網(wǎng)絡安全方面的知識，鼓勵知識擴展，為學生掌握自主并合理地搜索和擴展知識領域的方式和方法。
四、計算思維與教學評價
教學評價方面不能還應用之前的等級考試系統(tǒng)、模擬類考試系統(tǒng)等測試系統(tǒng)考核技能，測試學生操作的準確性，而是應配以開放性和綜合性的方式進行考核。
以計算機網(wǎng)絡模塊為例，可以用開放性的題目測試學生對于利用網(wǎng)絡搜索自己想要的東西的方式、方法和準確性。把搜索后的知識進行整合和整理，變成真正的問題的解答。也可以用問答題的方式，給出條件和環(huán)境，考察學生對于網(wǎng)絡知識的理解，例如在什么情況下采用哪種網(wǎng)絡接入方式各為合適。能力方面，可以考核學生通過使用web 瀏覽器和web 搜索引擎完成網(wǎng)頁顯示、在計算機間傳輸文件、訪問商業(yè)信息服務、發(fā)送電子郵件以及與其他因特網(wǎng)用戶進行交互，對網(wǎng)站進行評價等。
總之，基于計算思維的大學計算機基礎課程模塊化教學改革思路更貼合各學科專業(yè)的特點。將計算機解決問題的思想和方法應用到各專業(yè)領域，使得計算機基礎課程的內容與各學科結合更緊密，更具普適性。教學內容在原有的基礎上進行提煉和升華，分類、模塊化教學更適合理工類和文史類的培養(yǎng)方案，開放性的教學和考核更有助于學生能力的提高。
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