基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的課程模塊化教學(xué)改革
一、對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)
計(jì)算科學(xué)是一種與數(shù)學(xué)模型構(gòu)建、定量分析方法以及利用計(jì)算機(jī)來(lái)分析和解決科學(xué)問(wèn)題的研究領(lǐng)域。從計(jì)算機(jī)的角度來(lái)說(shuō)，計(jì)算科學(xué)是應(yīng)用高性能計(jì)算能力預(yù)測(cè)和了解客觀世界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或復(fù)雜現(xiàn)象演化規(guī)律的科學(xué)。它包括數(shù)值模擬、工程仿真、高效計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等。利用計(jì)算科學(xué)對(duì)其他學(xué)科中的問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬或者其他形式的計(jì)算而形成的諸如計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)、計(jì)算生物等學(xué)科統(tǒng)稱為計(jì)算學(xué)科。計(jì)算學(xué)科的基本問(wèn)題是：什么能被自動(dòng)進(jìn)行。
計(jì)算思維是如何使用計(jì)算手段求解問(wèn)題的思維方法。這個(gè)過(guò)程包括三個(gè)方面：首先是可計(jì)算性和計(jì)算復(fù)雜性，即這個(gè)問(wèn)題能否利用計(jì)算的方法求解和求解有多復(fù)雜;其次是用算法和程序表達(dá)和描述問(wèn)題;最后是具體實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。
二、計(jì)算思維的切入點(diǎn)
計(jì)算的思想和方法主要解決的是可計(jì)算的問(wèn)題，計(jì)算學(xué)科主要解決的是什么能被自動(dòng)進(jìn)行的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題偏理工，而且已經(jīng)在理工學(xué)科中引起廣泛關(guān)注，例如數(shù)學(xué)學(xué)科的應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)、信息和信息科學(xué)專業(yè)中已經(jīng)引入計(jì)算科學(xué)的思想以及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)類課程;物理學(xué)科也十分重視計(jì)算物理方向，課程設(shè)置中也有豐富的計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)類課程。
大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為大學(xué)的通識(shí)類課程，是教計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的思想和方法還是計(jì)算的思想和方法?甚至有的學(xué)校把大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容改成了計(jì)算機(jī)學(xué)科的濃縮版，講成了計(jì)算機(jī)導(dǎo)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(yǔ)言文學(xué)、美術(shù)學(xué)中是很少有可計(jì)算、可自動(dòng)化的`問(wèn)題的。因此，可以進(jìn)行分類教學(xué)的方法，至少分為理工類和文史類兩大類。
計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。在教學(xué)的思想上，理工類偏向運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題和設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而文史類偏向運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去理解人類行為，以及計(jì)算機(jī)在解決問(wèn)題的一些方法和思路，作為學(xué)生在自己的學(xué)科領(lǐng)域想利用計(jì)算的思想解決問(wèn)題的借鑒。
三、模塊化教學(xué)改革
教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行模塊化設(shè)置，施行模塊化教學(xué)，以方便選擇和實(shí)施。教學(xué)內(nèi)容可以劃分為計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)、算法與程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與常用軟件等。理工類側(cè)重軟硬件基礎(chǔ)、算法與程序設(shè)計(jì)模塊;文史類側(cè)重計(jì)算機(jī)應(yīng)用與常用軟件、多媒體技術(shù)模塊。
教學(xué)方法改革就討論如何在課程的改革中盡量地?cái)U(kuò)大計(jì)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(guò)去我們直接切入windows 系統(tǒng)，講桌面、圖標(biāo)、菜單、文件管理和控制面板，知識(shí)點(diǎn)和操作要點(diǎn)符合技能考核的要求，但是對(duì)計(jì)算思維或者沒(méi)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(diào)機(jī)器的活動(dòng)，競(jìng)爭(zhēng)控制和操作系統(tǒng)的計(jì)算思維，例如時(shí)間管理、空間管理和設(shè)計(jì)哲學(xué)。
這些知識(shí)有助于學(xué)生利用操作系統(tǒng)中涉及的思想解決一些實(shí)際問(wèn)題，例如可以利用CPU 調(diào)度算法自動(dòng)管理工作時(shí)間安排，理解醫(yī)院的掛號(hào)問(wèn)診、列車調(diào)度、餐廳下單管理等可以應(yīng)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(zhǎng)的信息的方式等。
在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)章節(jié)，可以側(cè)重介紹計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)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(jìn)而讓學(xué)生理解多媒體計(jì)算機(jī)在處理多媒體信息的基礎(chǔ)和理論根據(jù)，對(duì)學(xué)生理解和使用多媒體方面的應(yīng)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)章節(jié)，不僅介紹網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，還要了解因特網(wǎng)和應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全方面的知識(shí)，鼓勵(lì)知識(shí)擴(kuò)展，為學(xué)生掌握自主并合理地搜索和擴(kuò)展知識(shí)領(lǐng)域的方式和方法。
四、計(jì)算思維與教學(xué)評(píng)價(jià)
教學(xué)評(píng)價(jià)方面不能還應(yīng)用之前的等級(jí)考試系統(tǒng)、模擬類考試系統(tǒng)等測(cè)試系統(tǒng)考核技能，測(cè)試學(xué)生操作的準(zhǔn)確性，而是應(yīng)配以開(kāi)放性和綜合性的方式進(jìn)行考核。
以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模塊為例，可以用開(kāi)放性的題目測(cè)試學(xué)生對(duì)于利用網(wǎng)絡(luò)搜索自己想要的東西的方式、方法和準(zhǔn)確性。把搜索后的知識(shí)進(jìn)行整合和整理，變成真正的問(wèn)題的解答。也可以用問(wèn)答題的方式，給出條件和環(huán)境，考察學(xué)生對(duì)于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的理解，例如在什么情況下采用哪種網(wǎng)絡(luò)接入方式各為合適。能力方面，可以考核學(xué)生通過(guò)使用web 瀏覽器和web 搜索引擎完成網(wǎng)頁(yè)顯示、在計(jì)算機(jī)間傳輸文件、訪問(wèn)商業(yè)信息服務(wù)、發(fā)送電子郵件以及與其他因特網(wǎng)用戶進(jìn)行交互，對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行評(píng)價(jià)等。
總之，基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程模塊化教學(xué)改革思路更貼合各學(xué)科專業(yè)的特點(diǎn)。將計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的思想和方法應(yīng)用到各專業(yè)領(lǐng)域，使得計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容與各學(xué)科結(jié)合更緊密，更具普適性。教學(xué)內(nèi)容在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行提煉和升華，分類、模塊化教學(xué)更適合理工類和文史類的培養(yǎng)方案，開(kāi)放性的教學(xué)和考核更有助于學(xué)生能力的提高。
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