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導語：在計算學科的本質(zhì)的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
教學實踐本質(zhì)學說是關(guān)注教學活動從師生展開活動、學生獲得一定的收獲，到學生發(fā)生某種成長性變化的最終結(jié)果這一系列邏輯鏈條中的過程和最終結(jié)果的意義，作為中間環(huán)節(jié)的認識或意義獲得只是達到最終發(fā)展目的的手段，盡管這一手段的獲得本身也是作為過程的最初或顯在的目的而存在的。
二、實踐教學目標體系的構(gòu)建
實踐教學目標體系的構(gòu)建是實踐教學體系構(gòu)建的基礎(chǔ)，同時實踐教學目標體系的構(gòu)建基于在廣泛地社會調(diào)研和相關(guān)企業(yè)專家顧問委員會論證，調(diào)研社會對該專業(yè)人才知識、技能和素質(zhì)方面的實際需要的基礎(chǔ)上，分解成多個子目標，根據(jù)子目標的作用和相互關(guān)系，構(gòu)建既科學合理又符合社會職業(yè)需要的實踐教學目標體系。
計算機輔助設(shè)計是軟件工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課程，也是一門實踐性非常強的課程。其廣泛應(yīng)用于土木建筑、裝飾裝潢、城市規(guī)劃、園林設(shè)計、電子電路、機械設(shè)計、服裝鞋帽、航空航天、輕工化工等諸多領(lǐng)域。
三、一體化實踐教學體系的實施與管理
在課時量上充分保證各個實驗有充足的時間，從而使實驗得以順利完成，充分利用包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體教學軟件等在內(nèi)的現(xiàn)代教育技術(shù)豐富教學資源，拓寬教學的時間和空間。提供學生自主學習的平臺和師生交流的平臺，加強現(xiàn)代化教學信息管理，以滿足學生個性化教育和全面提高學生科學實驗素質(zhì)的需要。
四、課程教學成果及特色
（1）產(chǎn)業(yè)化授課方式：所有授課環(huán)節(jié)都在機房進行，教師邊授課邊操作，學生可以當場操作加深理解記憶。（2）知識體系：強調(diào)知識的一體性，為實訓作鋪墊。（3）工業(yè)化培養(yǎng)方案：學生實驗和實訓都以工業(yè)化項目團隊的形式進行，強調(diào)知識能力的溝通和協(xié)作。（4）產(chǎn)學研結(jié)合：鼓勵學生創(chuàng)新，全力支持并要求學生必須參加學校組織的程序設(shè)計大賽，組織學生參加Autocad中級認證證書考試，帶領(lǐng)學生畫一些實際施工圖，在實踐中熟練和創(chuàng)新。
關(guān)鍵詞：CCC2002；課程教學；計算科學；科學史
1引言
隨著計算機的誕生和計算機科學技術(shù)的發(fā)展，計算技術(shù)作為現(xiàn)代技術(shù)的標志，已成為世界各國許多經(jīng)濟增長的主要動力，計算領(lǐng)域也已成為一個極其活躍的領(lǐng)域。計算學科正以令人驚異的速度發(fā)展，并大大延伸到傳統(tǒng)的計算機科學的邊界之外，成為一門范圍極為寬廣的學科，人們對計算學科的認識，已從知識層面上升到了方法論的高度[1]。
1989年1月，美國計算機學會(簡稱ACM)和美國電氣和電子工程師學會計算機分會(簡稱IEEE-CS)聯(lián)合攻關(guān)組在《ACM通訊》雜志上刊登了他們歷經(jīng)4年的研究成果——“作為學科的計算科學”的報告[2]。該報告圍繞計算機的主要現(xiàn)象，從學科的三個基本形態(tài)，即理論、抽象和設(shè)計入手，結(jié)合科學與工程科學兩大學科門類的基本特征，完成了計算學科的“存在性”證明，首次給出了計算學科的定義，為“計算”作為學科及其以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如今，計算已不再是一個一般意義上的概念，它已成為“各門科學研究的一種基本視角、觀念和方法，并上升為一種具有世界觀和方法論特征的哲學范疇”[3]。在長期的社會生產(chǎn)實踐中，計算科學的內(nèi)涵與外延從學科的角度得到進一步詮釋，ACM和IEEE-CS以及計算機界關(guān)于計算學科認知問題的研究不斷取得重要成果，其中，CC1991(“計算學科教程1991計劃”的簡稱)和CC2001(“計算學科教程2001計劃”的簡稱)報告為計算學科建立了現(xiàn)代課程體系。隨著計算科學的不斷發(fā)展，其課程體系也在不斷完善，2004年11月，ACM、AIS和IEEE-CS又聯(lián)合公布了新的計算學科教程CC2004，文[4]對該課程體系做了分析與思考。
隨著信息技術(shù)行業(yè)人才需求的與日俱增，世界上絕大多數(shù)高等院校均設(shè)立了計算科學或與之相關(guān)的專業(yè)，國內(nèi)的高等院校也不例外。為了有效地推行國內(nèi)的計算機科學與技術(shù)教育，同時又能與國際接軌，中國計算機科學與技術(shù)學科教程研究組于2002年提出了“中國計算機科學與技術(shù)學科教程2002”(ChinaComputingCurricula2002，簡稱CCC2002)[5]，該教程從計算機學科教學計劃的發(fā)展、計算機學科的定義、計算機學科本科生能力培養(yǎng)、計算機學科知識體系演變、計算機學科課程體系結(jié)構(gòu)、計算機學科課程的教學計劃與組織方法等方面全面闡述了計算機科學與技術(shù)學科知識與課程體系的外延與內(nèi)涵，進一步明確了新形勢下計算機科學與技術(shù)學科本科生能力與素質(zhì)培養(yǎng)的基本要求，為國內(nèi)高校計算機科學與技術(shù)學科制定培養(yǎng)方案和形成具有自身特色的課程體系提供了指南，對中國高校計算機科學與技術(shù)學科教育的改革和發(fā)展具有重要的參考價值和積極的推動作用。CCC2002給出了中國計算學科課程體系的描述，但如何圍繞這一課程體系概括的知識領(lǐng)域和知識點來組織知識內(nèi)容仍然具有隨機性，特別是在幅員遼闊、經(jīng)濟和文化發(fā)展水平存在地區(qū)差異的中國，這種隨機性尤為突出。因此，我們必須深入分析CCC2002的特點，理解其精神實質(zhì)，根據(jù)地區(qū)的特點和各高校自身發(fā)展的水平與特色合理選擇或組織各類課程的教學內(nèi)容，積極開展教學改革，不斷強化課程建設(shè)，只有這樣，才能為課程目標的實現(xiàn)建立良好基礎(chǔ)。
2CCC2002的基本特點
CCC2002的特點在于，它既有對國外研究成果的借鑒，又融合了國內(nèi)計算機科學與技術(shù)學科教育研究成果；由體系到課程，自頂向下進行課程體系設(shè)置，按基礎(chǔ)課程(包含部分核心知識單元)、主干課程(包含大部分核心知識單元)、特色課程(發(fā)揮各校特長，培養(yǎng)學生個性，體現(xiàn)地區(qū)特色)，提出了課程分級實施策略；指出在知識領(lǐng)域、知識單元、知識點的描述及核心課程的設(shè)計方面，應(yīng)充分體現(xiàn)“課程體系設(shè)計組織與學生能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高密切相關(guān)”的理念。CCC2002強調(diào)教學過程中實踐的重要性，同時又要注重創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)。值得一提的是，該教程提倡研究型教學，進一步明確了教學向教育轉(zhuǎn)變的重要思想。
在CC2002教程的引導下，國內(nèi)從事計算機科學與技術(shù)學科教育的廣大學者對計算機科學與技術(shù)學科教育的諸多問題，如培養(yǎng)計劃、課程設(shè)置、教學類型、教學計劃、教學實施、實踐設(shè)計、教學評價等進行了廣泛而有益的探討[6,7,8,9]，并根據(jù)學科體系要求，編寫出版了一大批教材，豐富了計算學科課程體系教材建設(shè)的內(nèi)容，推動了計算學科課程教學改革的進程。然而，一個不容忽視的現(xiàn)象是，雖然我們一直都在強調(diào)課程與教學的目的是提高學生的綜合素質(zhì)，但是究竟什么是當代學生經(jīng)過學科課程教育應(yīng)當具有的綜合素質(zhì)，仍然是一個值得探討和研究的問題。就目前國內(nèi)較為普遍存在的教育理念而言，近代課程與教學理論凱洛夫(N.A.Kaiipob)的“捷徑主義”思想仍舊占據(jù)著主導地位，受這一思想的影響，教材內(nèi)容通常比較“經(jīng)典”，教學過程各個環(huán)節(jié)圍繞這些經(jīng)過驗證的、可靠的和基本成型的知識而進行，至于這些知識的形成與發(fā)展卻少有問津。所謂“捷徑主義”認為“學生學習的是科學上可靠的知識而不負有發(fā)現(xiàn)真理的任務(wù)，走的是教師引導的捷徑而避免前人在歷史上曾走過的彎路”[10]。雖然這一思想“發(fā)揚了傳統(tǒng)教學論的優(yōu)點，糾正了適用主義教育忽視系統(tǒng)知識偏向”，在目前高校教育的某些方面仍然具有積極作用，但就總體而言，它與CCC2002倡導的研究型教學、教學向教育轉(zhuǎn)變理念有不相協(xié)調(diào)的方面。因此，高校計算學科課程教學內(nèi)容的改革理當受到人們的關(guān)注。
3基于知識與知識背景的課程教學
隨著教育理念的不斷更新，教育教改研究與實踐的不斷發(fā)展，人們已越來越清楚地認識到學生實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性，越來越注重學生在知識點掌握基礎(chǔ)上知識結(jié)構(gòu)的形成，越來越感受到學生關(guān)于學科綜合素養(yǎng)的內(nèi)涵，在理工學科課程體系中引入越來越多的與學科有關(guān)的人文科學的內(nèi)容，可以說是適應(yīng)時代要求和發(fā)展的一種進步，是教學向教育轉(zhuǎn)變的一種必然。然而，要真正做到教學向教育轉(zhuǎn)變，仍然有許多值得研究和探索的工作要去完成。其中，如何根據(jù)計算學科教程描述的學科知識領(lǐng)域、知識單元和知識點，在教材或教學過程的知識內(nèi)容安排與講授過程中，打破傳統(tǒng)方式，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上推陳出新，就是一項非常有意義的工作。我們是否可以做這樣一種嘗試，在課程知識的組織與傳授過程中，把知識的來源即知識產(chǎn)生的背景有機地融入其中，使之成為教材內(nèi)容的一部分或補充，讓學生在學習課程知識的同時，了解知識的背景和來源，更多地知曉與學科知識有關(guān)的人和事，更深地理解知識的內(nèi)涵，更好地把握知識的運用與發(fā)展趨勢，使學生在學習、理解和掌握知識的同時，學科意識和學科素養(yǎng)得到培養(yǎng)與發(fā)展。這樣的做法無疑是有益的但卻并非易事，有大量值得研究和探索的課題和實踐活動，其中以教學內(nèi)容改革為先導的課程教學改革將成為學科教育改革的主要內(nèi)容，它涉及教育理念的更新、教學方式與方法的運用，教學組織形式的變化、教學評價體系的構(gòu)建等等，同時對教師隊伍的知識結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生新的要求。它不僅要求人們具備學科知識，而且還要有學科思想史和學科方法論的知識。因此在學科教育中應(yīng)該有更多的教育工作者關(guān)注科學和學科思想史研究。就計算學科而言，計算學科思想史研究是基于背景知識計算學科課程教學改革的基礎(chǔ)。
3.1計算科學思想史研究
現(xiàn)代計算科學在理論和應(yīng)用方面取得的偉大成績，是人類長期從事社會生產(chǎn)實踐的結(jié)果，是無數(shù)致力于計算科學研究與實踐的工作者們共同智慧的結(jié)晶。計算科學是整個科學體系的一個重要組成部分，是研究計算知識、計算理論及其應(yīng)用的科學，是關(guān)于計算學科知識體系和與之相關(guān)領(lǐng)域知識及其相互間關(guān)系的總和。而計算科學思想史則是研究計算科學的形成與發(fā)展過程的科學，其研究的目的在于通過對計算科學發(fā)展過程中各個事實、各種現(xiàn)象和思想的分析，總結(jié)計算科學的歷史經(jīng)驗，揭示計算科學的發(fā)展規(guī)律，促進計算科學的發(fā)展。計算科學思想史的研究對象并非計算科學本身，它是以哲學、歷史學的觀點和方法來分析計算科學的發(fā)展歷史。
作為一門科學，計算科學思想史研究有其自身的理論體系，這一理論體系涉及計算科學、工程學、哲學、歷史學、心理學、社會科學等諸多學科領(lǐng)域的知識。計算科學思想史是以計算科學理論與實踐的形成與發(fā)展為基礎(chǔ)，以辯證唯物主義和歷史唯物主義為指導，以科學思想史研究的基本原理為依據(jù)，分析人類歷史上計算科學重要成果和重要學術(shù)理論的誕生過程，其思想與方法的形成過程以及它們的科學與哲學意義。計算科學思想史研究將隨著計算科學的發(fā)展和人類進一步的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)而不斷變化并日趨完善，是一門極富發(fā)展性的科學。文[11]中，作者對計算科學思想史研究的特點、內(nèi)容、方法等問題進行了探討。
3.2基于知識背景的課程教學
所謂基于知識的課程教學就是把學科知識與知識背景有機結(jié)合，使之成為課程教學內(nèi)容的統(tǒng)一體進行施教與學習的過程。其教學目的是讓學生在了解和掌握學科知識的同時，了解知識產(chǎn)生的背景，感知知識背后隱藏的思想與方法，為學生提供更為廣闊的想象與思維空間，培養(yǎng)學生的學科意識，提高學生學科文化水平。
知識背景的內(nèi)容可以是對知識產(chǎn)生過程的敘述，也可以是對學科知識未來發(fā)展前景的展望；可以是直接的背景知識，如與學科知識有關(guān)的知識進程、事件、理論、思想方法和人物等，也可以是與學科密切關(guān)聯(lián)的相關(guān)學科的知識；可以是正史中真實的故事，也可以是傳說和軼事；可以是知識成功應(yīng)用的經(jīng)典，也可以是正在實踐中的探索。
知識背景組織形式可以采用課程設(shè)置的方法整體闡述學科的形成與發(fā)展以及思想與方法，如計算機科學與技術(shù)導論、計算機科學與技術(shù)方法論等；也可以是針對具體課程的知識背景敘述，如關(guān)于課程的導論、緒論、前言等；還可以是關(guān)于課程單元知識背景的描述，如每個章節(jié)的前序、引導等；甚至可以是涉及知識點的知識背景，如有關(guān)概念的形成，概念與概念之間的關(guān)聯(lián)等等。
把知識背景作為課程教材的內(nèi)容，或在教學過程中適當?shù)亟榻B與課程知識相關(guān)的知識背景，在目前高校的計算學科課程建設(shè)和課程教學中或多或少地受到人們的關(guān)注并加以應(yīng)用，但這并非真正意義上的基于背景知識的課程教學。從基于課程知識的教學到基于知識與知識背景有機統(tǒng)一的課程教學，并非一門計算學科導論所能解決的問題，它涉及整個計算學科課程內(nèi)容的組織，課程教學計劃安排，課程教學模式設(shè)計，課程教學方法運用，課程教學評價機制建立等一系列與課程建設(shè)和課程改革有關(guān)問題的研究、探索與實踐，是一項需要廣大的計算學科以及相關(guān)學科的教育工作者共同參與和共同努力才能夠有效實施并不斷取得進展的系統(tǒng)工程項目。
如果說基于知識的計算學科課程教學是圍繞計算科學的知識體系及其發(fā)展過程中不斷取得的最新成果而進行的知識與技能傳授，那么基于背景知識的課程教學則是在此基礎(chǔ)上的學科意識培養(yǎng)和學科素養(yǎng)教育，至少有以下幾個方面的作用。
(1)將有利于學生對課程知識學習興趣的提高
教育心理學認為，學習興趣是指人們探究事物的心理傾向和獲得知識的原動力。古今中外的教育學家們對在教學過程中培養(yǎng)和激發(fā)學生的學習興趣都是極為重視。中國古代教育大師孔子說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！钡聡逃业谒苟嗷?F.A.W.Diesterweg)在其倡導的“全人教育”理念中就闡述了教育的任務(wù)主要是發(fā)展學習者自身的能動性思想，認為：“我們的教育藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒、鼓舞?！比鹗楷F(xiàn)代著名心理學家皮亞杰(J.Piaget)更加強調(diào)個體在認知生長過程中的積極作用，并明確指出：“所有智力方面的工作都依賴于興趣?！庇纱丝梢?，學習興趣是學生學習的情感意向和動力，是學習積極性和自覺性的核心，在全面推行以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育的今天，培養(yǎng)學生學習興趣尤為重要。
影響學生學習興趣的因素很多，如教學方法、教學手段、教學風格、教學態(tài)度、教學評價等等，其中教學內(nèi)容的組織安排也不失為一重要因素。教學實踐結(jié)果表明，學生對“知識背景”感興趣的程度要比對“知識”本身更高。因此，如果能夠在課程教學內(nèi)容編排中將與課程知識有關(guān)的人物、事件以及相關(guān)的理論與方法實例有機的融入其中，就能夠在教學的實施過程中不斷地“激勵”和“喚醒”學生的學習興趣，并通過興趣的延伸，使學生在不知不覺中獲取并掌握知識。
(2)將有利于學生對課程學習知識內(nèi)容的理解
學生對知識的認識、理解和掌握過程，應(yīng)遵循人們認識客觀世界的一般規(guī)律，即是一個從感性認識到理性認識的過程。感性認識是人們通過感官與認知事物接觸而形成的關(guān)于事物生動和直接的映像，包括事物的具體特性、表面現(xiàn)象、各個片面及其外部的聯(lián)系等；理性認識是人們在感性認識的基礎(chǔ)上，進行抽象和概括而形成的對認知事物的本質(zhì)和內(nèi)部聯(lián)系的認識，通常有概念、判斷和推理三種基本形式。在課程學習過程中，我們往往會強調(diào)對概念的理解，對知識點的掌握等，這樣的認知應(yīng)屬理性認識范疇?；谥R的課程教學內(nèi)容組織通常是按照概念的引入、概念到概念、例題分析、實際應(yīng)用舉例，習題練習等步驟順序進行，而課程內(nèi)容的選擇通常是經(jīng)過實踐檢驗或嚴格論證的知識的精華部分，是已經(jīng)上升為理性認識的產(chǎn)物。讓學生在對認識的事物尚不具備“自然經(jīng)驗”和“社會經(jīng)驗”的基礎(chǔ)上，去“理性”地把握事物的本質(zhì)，只能是“填壓式”的知識灌輸，于是在我們的課程教學中就有了許多“先記憶再慢慢理解”的東西?；诒尘爸R的課程教學將經(jīng)過提煉的前人對事物認識的自然經(jīng)驗和社會經(jīng)驗呈現(xiàn)在學生面前，在一定程度上可以彌補學生在對事物感性認識方面的不足，幫助學生更好地理解和掌握課程的學習內(nèi)容。
(3)將有利于學生對課程知識體系的把握
在高等教育中，學科領(lǐng)域的知識體系通常是以課程體系來描述的，而課程的知識體系是由課程涵蓋的知識主題及其相互間的關(guān)系來刻畫的?；谥R的課程教學往往只注重課程知識主題或知識點的教學而忽略課程之間、主題之間、知識點之間內(nèi)在聯(lián)系的闡述，使得學生在學習過程產(chǎn)生難以知識聯(lián)想，對知識的認識是“只見樹木，不見森林”。例如，很少有學生能夠?qū)⑵矫嬷械摹包c”、集合論中的“集合”、命題邏輯中的“命題”等概念統(tǒng)一進行思考的，也很少有學生能夠準確地回答在線性代數(shù)課程中學習向量空間和向量運算真正目的等等?；谥R背景課程教學的目的之一，就是通過知識背景的闡述，將課程知識的初始本質(zhì)及其相互間的關(guān)系呈現(xiàn)出來，為學生營造知識聯(lián)想與知識探究的學習情境，更加全面地把握課程的知識體系。
(4)將有利于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高
指出：“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力?！倍敖逃侵R創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要基地。也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的搖籃?！币虼?，在實施素質(zhì)教育過程中，著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力應(yīng)成為我國教育改革和發(fā)展的當務(wù)之急。CCC2002竭力倡導的研究型教學以及教學向教育轉(zhuǎn)變的根本目的之一，就是要在學科課程教育過程中，不斷強化學生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。創(chuàng)新的過程是知識綜合運用與發(fā)展的過程，對知識體系的全面掌握是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。創(chuàng)新能力培養(yǎng)受到教學內(nèi)容和教學方法的影響?；谡n程知識的教學通常以傳授知識為主，教學方法也以課堂講授為主，這種教學往往使學生思維固化，知識活力得不到發(fā)揮，很大程度上影響了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。而基于知識背景的課程教學不僅能夠大力開發(fā)學生的想象力和直覺思維，拓寬學生的學科視野，同時還能夠有效地運用案例教學、活動教學、討論教學、探索性學習等各種方法，促進學生個性發(fā)展，使學生獨立思考、批判思維、嚴密分析、從不同視角看問題等多方面能力得到培養(yǎng)和提高。
(5)將有利于學生學科文化素養(yǎng)的提高
科學技術(shù)的發(fā)展導致學科和專業(yè)的發(fā)展，使得分科教育成為目前我國高校人才培養(yǎng)體制的主流。分科教育很顯然是為了造就專門人才，但狹窄的專門訓練往往不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力。在經(jīng)歷了長期的教育實踐之后，人們已認識到分科教育在某些方面的嚴重不足，提出了新形勢下“通才教育”觀念，并以某些高校作為試點開展“大類培養(yǎng)”教學模式的實踐與探索。如今的社會是信息社會，對IT本科生的知識結(jié)構(gòu)提出了新的要求，除了要求他們掌握專業(yè)知識外，還要求他們具有數(shù)學、物理及相關(guān)領(lǐng)域知識，更有人文社會科學知識的要求，既能夠適應(yīng)專業(yè)的變化和拓展，又要有敏銳的專業(yè)拓展意識?？偠灾F(xiàn)代人才培養(yǎng)過程更加強調(diào)的是學科素養(yǎng)，它涵蓋了對學科知識的掌握，對學科過程與方法論的認識和對學科的理解與情感。正如專家指出的那樣，在人才教育與培養(yǎng)過程中，“大多數(shù)人真正需要的是領(lǐng)會科學的精神、掌握學科的方法、樹立恰如其分的科學形象，以便在這個科學時智地對待科學、對待社會、對待生活?！盵12]如果我們將這樣的理念帶入學科教育過程就不難發(fā)現(xiàn)，僅僅靠基于知識的課程教學是無法實現(xiàn)這一要求的，而基于知識背景的課程教學至少可以從兩個方面彌補其不足：首先，基于知識背景的課程教學以發(fā)展和進化的觀點反映學科知識進程，能夠有效地避免課本知識的“神圣化”與“教條化”，將批判與繼承的有機統(tǒng)一貫穿學生知識獲取過程；其次，基于知識背景的課程教學以學科與相關(guān)學科分支領(lǐng)域知識相互聯(lián)系的思想展現(xiàn)學科知識內(nèi)容，能夠有效地克服對學科知識掌握的“孤立性”和“片面性”，是學生的學科意識與學科素養(yǎng)得到進一步培養(yǎng)與提高。
4結(jié)束語
計算學科不只是簡單的一些課程匯總，而是一個龐大的知識體系，它對人類社會的發(fā)展與進步有著重要而深刻的影響。目前，全國幾乎所有高校都開設(shè)了計算機專業(yè)，有些計算的概念和知識還下放到了中小學課程之中。在此情形之下，如何構(gòu)建我國計算科學的教育體系，培養(yǎng)什么樣的信息技術(shù)人才，如何讓全社會更深刻地認識計算科學的內(nèi)涵，更全面了解計算科學的發(fā)展規(guī)律無疑是一件十分有意義的工作?；诒尘爸R的課程教學是一種理念、思想和方法，也是一種實踐，雖然它不是一個什么新的提法，已或多或少地被人們認識并加以應(yīng)用，但總體上仍然未形成一種趨勢?；谥R背景的課程教學應(yīng)有它的理論體系、方法體系和實施體系，這些都是需要研究、探討和實踐的，可能還需要一個較長的過程。然而，當我們面對計算學科教育改革中出現(xiàn)的種種問題和在計算學科人才培養(yǎng)中面臨的種種困惑時，首先應(yīng)該想到的是作為計算科學的教育工作者應(yīng)當作些什么。
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關(guān)鍵詞：計算機專業(yè)；教學質(zhì)量標準
信息產(chǎn)業(yè)是當今世界第一大產(chǎn)業(yè)，計算技術(shù)是信息化的核心技術(shù)，計算機類專業(yè)人才在國家經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展中占有重要的地位。教育部的《普通高等學校本科專業(yè)目錄（2012年）》把計算機科學與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等6個基本專業(yè)和3個特設(shè)專業(yè)歸入計算機類專業(yè)，使全國高校相關(guān)的專業(yè)點數(shù)達到2481個。因此，研制計算機類專業(yè)教學質(zhì)量國家標準（以下簡稱“標準”），對于提高高校計算機類專業(yè)本科教學質(zhì)量具有重要意義。
一、制定標準的基本原則
1. 面向?qū)I(yè)類
本科生培養(yǎng)正逐漸實現(xiàn)在拓寬夯實基礎(chǔ)的前提下，突出專業(yè)人才特色的策略。“十五”和“十一五”期間，高等學校計算機專業(yè)教學指導委員會（以下簡稱“教指委”）研制的“專業(yè)規(guī)范”基本上都是面向?qū)I(yè)的?，F(xiàn)在要面向?qū)I(yè)類，最關(guān)鍵的是解放思想，擺脫專業(yè)約束，站在專業(yè)類的高度去審視問題，包括師資專業(yè)背景、工程背景、專業(yè)知識領(lǐng)域、專業(yè)特殊實驗及實驗平臺等方面的要求。其中，最重要、最困難的是搭建恰當?shù)膶I(yè)類平臺，使得各個專業(yè)可在“類”的基礎(chǔ)上建立專業(yè)的特殊要求，并實現(xiàn)類和專業(yè)的有機結(jié)合，而不是簡單地將幾個專業(yè)標準“集合”起來。
專業(yè)類平臺的建設(shè)以教指委制定的《計算機科學與技術(shù)專業(yè)公共核心知識體系與課程》、《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)核心課程教學實施方案》和《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)實踐教學體系》為基礎(chǔ)，同時參考我國工程教育專業(yè)認證標準采用的通用標準加專業(yè)類補充標準的做法，包括《計算機類專業(yè)補充標準》。
2. 體現(xiàn)基本要求
如何體現(xiàn)計算機類專業(yè)教學基本要求，我們認為主要有以下幾方面：
第一，作為國家標準，需要體現(xiàn)專業(yè)類本科教育的基本要求。關(guān)鍵詞是“本科”和“基本”。通俗地說，高，不能“985、211化”；低：不能“職業(yè)化”。一是因為參與制定的主要人員多是工作在“985工程”、“211工程”大學和一些大型企業(yè)，有著很強的“985、211”情結(jié)，再加上“國家標準”的帽子，就容易傾向于“985、211化”。二是一批新建本科專業(yè)點仍處于從職業(yè)教育向本科教育轉(zhuǎn)型的過程中，部分專業(yè)點雖然建起來了，辦學條件、專業(yè)建設(shè)和教育教學水平很難說已經(jīng)達到本科教育的基本要求。標準應(yīng)該能夠有效地引導和促進新建本科專業(yè)點快速提高教學水平。
第二，不能將標準的內(nèi)容限定得太死，要有利于專業(yè)特色的形成。我們的基本原則是，以“能力為要求，知識領(lǐng)域為建議，課程為示例”，不過多限制知識，特別是課程，給學科和專業(yè)留下充分的空間。首先給出能力培養(yǎng)的要求，再按照國際先進的描述體系，也就是知識領(lǐng)域（Knowledge Area）、知識單元（Knowledge Unit）、知識點（Topic）的架構(gòu)描述計算學科核心知識體系，充分體現(xiàn)國際等效和我國的實際，引導人們考慮學科的本質(zhì)和核心，改變?nèi)藗兞晳T的、具有明顯經(jīng)驗特征的、面向課程的教學計劃設(shè)計與描述習慣。在這里，課程體系只作為示范性的例子。這樣既規(guī)定了教學基本內(nèi)容，又沒把課程限制死，不僅可以使各個專業(yè)點按自己的特色設(shè)置課程，還能夠較好地體現(xiàn)以知識為載體，能力培養(yǎng)為導向的教育。
第三，做到國際接軌。我國從2006年開始試點進行國際等效的工程教育專業(yè)認證，目前已有計算機類、機械類、電子信息類等15個專業(yè)類參與。2013年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》的簽約成員。因此，對計算機這樣有工程教育專業(yè)認證基礎(chǔ)的工科類專業(yè)來說，保持與工程教育專業(yè)認證標準的等效，就保證了國際等效。計算機科學與技術(shù)專業(yè)是最早參與這項工作的專業(yè)，我們充分地利用了這一得天獨厚的條件。
3. 保障標準相容
首先，必須考慮與教指委先前研制的專業(yè)規(guī)范的相容。我們曾研制了《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》等規(guī)范和指導文件，共約180萬字。它們都是標準研制的重要基礎(chǔ)，而標準則是這些規(guī)范和指導方案的濃縮形式，是其延續(xù)，是促進其推廣和實施的“力量”。依據(jù)這樣的原則，保持與《普通高等學校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》的相容和等效也就順理成章了。
關(guān)于和工程教育認證標準的等效性問題，可能有人擔心工程教育認證標準比較高，一些學?？赡苓_不到要求。實際上，過去教指委在制定這些規(guī)范和指導性文件時，就考慮到計算機類專業(yè)的基本要求，同時考慮國際接軌?？赡苡捎跉v史短、條件限制等因素，目前部分高校專業(yè)點教學可能還達不到要求，但要相信這些高校能完善自己的工作，使之達標。根據(jù)調(diào)查，近年來高校計算機類專業(yè)教學質(zhì)量和水平有了長足的進步，能夠較好地滿足社會的需求。
4. 引導專業(yè)改革
在標準制定過程中，我們力圖從以下五個方面把握專業(yè)教學改革發(fā)展的方向，給各個辦學單位適當?shù)囊龑А?/p>
（1）目標制導。目標制導（OBD，OBject Directed），又稱為目標導向，強調(diào)培養(yǎng)目標對培養(yǎng)計劃和教學活動的有效制導作用。所謂制導，就是要根據(jù)培養(yǎng)目標制定“畢業(yè)要求”，再根據(jù)畢業(yè)要求的實現(xiàn)需求設(shè)計課程體系，開展教學活動，落實“最終能體現(xiàn)在全體合格畢業(yè)生身上”這一培養(yǎng)目標的基本屬性。因此，各專業(yè)點的培養(yǎng)目標及其制定要滿足以下要求：一是必須符合所在學校的定位，適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要；二是表達畢業(yè)生主要就業(yè)領(lǐng)域、競爭優(yōu)勢、畢業(yè)后5年左右事業(yè)發(fā)展預(yù)期；三是面向全體畢業(yè)生而不是面向優(yōu)秀畢業(yè)生；四是要具體、能夠分解落實，要作為教學活動的具體追求；五是要定期評價，且在評價中有行業(yè)或企業(yè)專家參與；六是要向教師、學生、社會公開。
（2）持續(xù)改進。標準引導高校建立持續(xù)改進（CQI，Continue Quality Improve）的質(zhì)量保障體系，保證人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高。一是建立健全教學過程質(zhì)量監(jiān)控機制。對培養(yǎng)方案的制定、課程教學大綱（含實驗大綱）編制、課堂教學、課程考核、實驗教學、專業(yè)實習、畢業(yè)論文（設(shè)計） 等主要教學環(huán)節(jié)有明確的質(zhì)量要求和有效的監(jiān)控，定期進行教學質(zhì)量的評價。二是建立健全畢業(yè)生跟蹤反饋機制以及社會有關(guān)各方參與的社會評價機制，定期對包括培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系、理論和實踐課程教學等進行評價。三是建立健全持續(xù)改進機制，保證其有效運行，使質(zhì)量監(jiān)控與畢業(yè)生跟蹤反饋結(jié)果及時有效利用，促進教學質(zhì)量不斷提高，保證人才培養(yǎng)適應(yīng)不斷變化的社會需求。
（3）產(chǎn)出導向。標準推崇產(chǎn)出導向（OBE，Outcome Based Education）教學觀念，引導教師追求教育教學活動在學生身上產(chǎn)生的效果，把課程評價的標準從原來的“教了什么”，提升到“學生學會了什么，會做什么”。強化畢業(yè)要求支持培養(yǎng)目標實現(xiàn)的意識，要求課程教學到考核都能夠保障培養(yǎng)要求相關(guān)條款的有效達成，保證培養(yǎng)方案制定科學、實施有效。建立與畢業(yè)要求相適應(yīng)的各項教學活動效果評價體系，而且這些評價體系要實用，最終保障培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。
（4）從面向?qū)W科走向面向社會需求。高等教育從精英教育走向大眾化教育，入學率的提高只是表象，教育教學必須有與之相適應(yīng)的變革。在精英教育階段，高校濃厚的學科情結(jié)體現(xiàn)在本科生培養(yǎng)方案面向?qū)W科制定。在大眾化教育階段，人才培養(yǎng)需要更多地考慮社會需求。目前，一些高校仍然面向?qū)W科制定人才培養(yǎng)方案，使人才培養(yǎng)工作與社會實際需要相脫節(jié)，導致了畢業(yè)生不能順利就業(yè)的尷尬局面。為此，標準強調(diào)了面向社會需求的基本要求。
（5）能力導向。標準倡導能力導向（CCD，Capability Cultivation Directed）的教育，強調(diào)知識為載體、能力培養(yǎng)為目標的教學觀念。知識的快速增長和變化、未來實際問題的求解，都要求學生能夠綜合地、靈活地、探索性地運用知識有效地解決問題，這就是能力，包括學習新知識、創(chuàng)新性地運用知識的能力。標準在畢業(yè)要求、知識領(lǐng)域選擇上，把能力培養(yǎng)作為基本要求，引導高校把知識性教育變成能力導向的教育。根據(jù)計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)的特點，標準提出要重視學生理論聯(lián)系實際能力、學習能力的培養(yǎng)，使學生了解基礎(chǔ)理論課程的作用，善于動腦、動手。標準強調(diào)重視思想和方法的學習，避免基于特定平臺開設(shè)核心課程，為學生的可持續(xù)發(fā)展夯實基礎(chǔ)。
對能力的具體解讀，標準參考了教指委前期研制出版的《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)》。
二、標準的主要內(nèi)容
1. 專業(yè)類描述
標準對專業(yè)類的描述，旨在引導各個專業(yè)點的舉辦者從認識專業(yè)開始，踏上面向社會需求辦專業(yè)、理性辦專業(yè)之路，探索如何提高學生適應(yīng)社會需求的能力，而不是將學生限制在一個相對狹窄的專業(yè)內(nèi)。
為此，標準把計算機科學與技術(shù)、軟件工程、信息安全等計算機類專業(yè)的主干學科統(tǒng)稱為計算學科，涵蓋了科學、工程、技術(shù)和應(yīng)用。標準在明確計算學科根本問題的同時，分別指出了各部分的核心問題，學科呈現(xiàn)的抽象、理論、設(shè)計3個形態(tài)，以及豐富的學科方法學內(nèi)容（支持專業(yè)能力培養(yǎng)）等，為人才分類培養(yǎng)和能力導向教育提供引導。
關(guān)于計算機類專業(yè)的地位，標準指出：計算學科已經(jīng)成為基礎(chǔ)技術(shù)學科，計算已成為第三大科學研究范型，計算思維已成為現(xiàn)代人類重要思維方式之一等；關(guān)于計算機類專業(yè)的作用，標準指出：計算技術(shù)是信息化的核心技術(shù)，其應(yīng)用已經(jīng)深入到各行各業(yè)，正在改變著人們的生產(chǎn)和生活方式等；關(guān)于計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)，標準指出：本專業(yè)類人才培養(yǎng)呈現(xiàn)出大規(guī)模、多層次、多需求趨勢，獲得了社會的高度認可，是一個供需兩旺的專業(yè)類。不同類型人才培養(yǎng)應(yīng)面向不同問題空間，需要強調(diào)不同的教育策略，同時體現(xiàn)計算學科“抽象第一”的基本教育原理，消除專業(yè)類人才培養(yǎng)目標趨同、課程體系同質(zhì)化的現(xiàn)象。
2. 培養(yǎng)目標
在標準研制過程中，我們對專業(yè)類人才培養(yǎng)目標的定位是這樣考慮的：面向?qū)I(yè)類；面向研究、工程、技術(shù)、應(yīng)用需求的各類人才；強調(diào)最基本的要求；描述要簡潔明了。
標準關(guān)于專業(yè)類人才培養(yǎng)目標的具體表達，除了明確要求遵守法律法規(guī)、強化社會和環(huán)境意識、強調(diào)團隊合作能力、具有持續(xù)發(fā)展能力等外，還要求掌握基本科學方法，具有包括計算思維在內(nèi)的科學思維能力，運用數(shù)學與自然科學基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力；能夠設(shè)計計算解決方案，實現(xiàn)基于計算原理的系統(tǒng)，在相關(guān)領(lǐng)域具有就業(yè)競爭力。
3. 業(yè)務(wù)方面的畢業(yè)要求
標準關(guān)于大學生的畢業(yè)要求是全面的，其中關(guān)于業(yè)務(wù)方面的要求有4條：
（1）掌握從事本專業(yè)工作所需的數(shù)學（特別是離散數(shù)學）、自然科學知識，以及一定的經(jīng)濟學與管理學知識。
（2）系統(tǒng)掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)知識，經(jīng)歷系統(tǒng)的專業(yè)實踐，理解計算學科的基本概念、知識結(jié)構(gòu)、典型方法，建立數(shù)字化、算法、模塊化與層次化等核心專業(yè)意識。
（3）掌握計算學科的基本思維方法和研究方法，具有良好的科學素養(yǎng)和強烈的工程意識，并具備綜合運用所掌握的知識、方法和技術(shù)解決實際問題，對結(jié)果進行分析的能力。
（4）了解計算學科的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具有創(chuàng)新意識，并具有技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的初步能力。
4. 教師背景和水平要求
為了保證教學質(zhì)量，標準要求教師具有計算機類相關(guān)專業(yè)學習經(jīng)歷，具備與所講授課程相匹配的能力（包括操作能力、程序設(shè)計能力和解決問題能力），承擔的授課任務(wù)限定在合理范圍內(nèi)，保證在教學以外有精力參加學術(shù)活動、工程和研究實踐，不斷提升個人專業(yè)能力。講授工程與應(yīng)用類課程的教師具有課程相應(yīng)的工程背景；承擔過工程性項目的教師需占有相當比例，并具有與企業(yè)共同工作的經(jīng)歷。
全職教師必須要達到一定的數(shù)量并獲得教師資格證書，具有與承擔教學任務(wù)相適應(yīng)的教學能力，掌握所授課程的內(nèi)容并能按照畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標實施教學；參與學生指導，結(jié)合教學工作開展教學研究活動，參與培養(yǎng)方案的制定。
5. 知識體系與課程
標準定義計算機類專業(yè)知識體系與課程的基本策略是：能力是要求，知識領(lǐng)域是建議，課程是示例。
一是構(gòu)建專業(yè)類平臺。除了社會、經(jīng)濟、法
律、數(shù)學和自然科學類教育外，標準把學科基礎(chǔ)知識作為專業(yè)類知識體系的必修內(nèi)容，覆蓋程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、信息管理等知識領(lǐng)域，包括核心概念、基本原理，以及相關(guān)的基本技術(shù)和方法，旨在培養(yǎng)學生在軟硬件設(shè)計能力、計算思維能力等方面的解決實際問題的能力。
二是給出專業(yè)特殊要求的必修內(nèi)容。例如，計算機科學與技術(shù)專業(yè)課程包含數(shù)字電路、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、算法、軟件工程、程序設(shè)計語言、智能系統(tǒng)、系統(tǒng)基礎(chǔ)等知識領(lǐng)域的基本內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學生將基本原理與技術(shù)用于計算學科研究以及計算機系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用等工作的能力；軟件工程專業(yè)課程包含軟件建模與分析、軟件設(shè)計與體系結(jié)構(gòu)、軟件質(zhì)量保證與測試、軟件過程與管理等知識領(lǐng)域的基本內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學生將基本原理與技術(shù)用于對復(fù)雜軟件系統(tǒng)進行分析、設(shè)計、驗證、確認、實現(xiàn)、應(yīng)用和維護，以及軟件系統(tǒng)開發(fā)管理等能力。
6. 人才培養(yǎng)多樣化建議
【關(guān)鍵詞】計算思維 應(yīng)用能力 創(chuàng)新能力 人才培養(yǎng)
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)09(a)-0135-02
1 前言
眾所周知,計算思維(Computational thinking)能力是計算機專業(yè)人才的最基本、最重要的能力之一[1]。目前,我國高校的計算機科學與技術(shù)專業(yè)通常會先在課程體系中安排以數(shù)學分析為基礎(chǔ)、以實數(shù)為主要運算對象的課程,接著安排以離散數(shù)學為代表的、以抽象集合及元素為運算對象的課程,希望能通過這些課程的學習來培養(yǎng)學生的計算思維能力。盡管計算機科學在本質(zhì)上源自數(shù)學思維,它的形式化解析基礎(chǔ)筑于數(shù)學之上,但是僅僅通過數(shù)學課程的學習來使學生弄清計算思維的基本概念和內(nèi)涵是不夠的,而且進程太慢。
對于剛剛進入大學進行專業(yè)學習的大學生來說,他們在中學階段獲得的計算機知識是有限的,沒有專業(yè)的背景,并沒有認識到計算思維能力對計算機專業(yè)學習和能力培養(yǎng)的重要性。如果我們能在一年級就幫助學生對整個計算機科學有一個整體的認知,處理理解計算機科學的概念、思想和基本方法,將有力于學生盡快完成從中學到大學學習方式方法的轉(zhuǎn)變,有助于學業(yè)的完成。
因此,我們有必要從計算思維的角度向?qū)W生闡述計算機學科思想與方法論,使學生一開始對專業(yè)課程學習有一個比較準確的定位,對計算機科學的專業(yè)內(nèi)涵和方法論有所了解,從而進一步明確學習的目標,培養(yǎng)自己良好的學風。
2 計算思維與計算機專業(yè)學習導論
J. M. Wing教授在《Computational Thinking(計算思維)》一文中指出[2]:計算思維是建立在計算過程的能力和限制之上的,不管這些過程是由人還是由機器執(zhí)行的。計算方法和模型給了我們勇氣去處理那些原本無法由任何個人獨自完成的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計。計算思維涉及運用計算機科學的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為,它涵蓋了反映計算機科學之廣泛性的一系列思維活動[2]。
從計算機發(fā)展的歷史來看,目前的計算機已經(jīng)成為適合于每一個人的“一種普遍的認識和一類普適的技能”[2]。一定程度上,這也意味著計算機科學從前沿高端到基礎(chǔ)普及的轉(zhuǎn)型[3]。
為了使計算機專業(yè)的學生一開始就能對專業(yè)的課程體系和知識體系有一個比較清晰的了解,我們必須給學生提供一門導引型課程,站在計算思維的高度和廣度來論述計算機學科的基本概念、基本方法和發(fā)展趨勢,討論學科的內(nèi)涵和本質(zhì),科學地為學生們進行正確的導學。
為此,針對初入大學的計算機專業(yè)學生,我們設(shè)置了“計算機科學導論”課程,并在課程的教學中堅持運用科學哲學的思想方法和高級科普的深刻定位[4],首先從科普的層面教育和幫助學生認知計算機科學與技術(shù)學科,對學生進行一次整體的專業(yè)學習“導游”,達到既“授人以魚”,也要“授人以漁”的教學目的。
3 計算思維與學生能力的培養(yǎng)
3.1 計算思維與學生思維能力的培養(yǎng)
計算思維是人類求解問題的一條途徑,它影響著我們的思維方式和思維習慣,從而也將深刻地影響著我們的思維能力。過去,人們都認為計算機科學家的思維就是用計算機去編程,這種認識是片面的。計算思維不僅僅是程序化的,而是在抽象的多個層次上進行思維[2]。人是個活體,具有豐富的想象力和創(chuàng)造力。利用計算機,人們可以用自己的智慧設(shè)計實現(xiàn)了各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng),解決了那些計算機誕生之前不敢嘗試的問題,拓展了人類征服自然、改造自然的能力。
計算機科學與技術(shù)的方法論是對計算機領(lǐng)域認知和實踐過程中的一般方法及其性質(zhì)、特點、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展進行系統(tǒng)研究的學問,是認知計算機科學的方法和工具,也是計算機科學認知科學的理論體系[5]。
我們通過在“計算機科學導論”課程從計算思維的角度來闡述計算機科學與技術(shù)方法論,可以有助于學生在學習專業(yè)的伊始就站在計算思維高度來看待專業(yè)的學習,注意培養(yǎng)自己嚴謹?shù)某橄笏季S能力,使計算思維的精髓融入分析問題和解決問題的學習和實踐過程中。這對培養(yǎng)學生的思維能力是非常有效的。
3.2 計算思維與學生應(yīng)用能力的培養(yǎng)
計算機科學又從本質(zhì)上源自工程思維,因為我們建造的是能夠與實際世界互動的系統(tǒng)[2]。目前,計算機應(yīng)用已經(jīng)深入到各行各業(yè),融入人類活動的整體,解決了大量計算時代之前不敢解決的問題。
然而,由于目前計算機能力的有限性,許多科學問題和工程應(yīng)用問題依舊亟待解決。解決這些問題將會激起我們的好奇心和創(chuàng)造力。計算機學科就是在挑戰(zhàn)問題、解決問題的過程不斷得到發(fā)展的,計算思維能力也在分析問題和解決問題的實踐當中得到充實和提高。
對計算機專業(yè)來說,實踐是指計算機學科的設(shè)計過程,基礎(chǔ)的技能是每位學生未來適應(yīng)社會、為社會服務(wù)所必須掌握的。學生的應(yīng)用能力一般是指編程能力和系統(tǒng)開發(fā)能力,它是要通過實驗教學環(huán)節(jié)不斷加深和加強。在這其中,不斷拓展對計算思維的理解和認識是非常重要的。在這樣的思維指導下,學校和教師可以為學生提供多樣化的學習方式,使學生能在知識海洋里比較自主、自由地“航行”。例如,在計算機專業(yè)課程的學習中,教師可在給定范圍后,讓學生上機自由操作,支持和鼓勵學生提出問題并自行解決問題,鼓勵學生進行科技創(chuàng)業(yè)活動。這樣做將有利于發(fā)揮學生的想象能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。
為了培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力,我們貫徹了以學生為主體的教學理念,實行“邊學習、邊設(shè)計開發(fā)、邊實踐”的教育過程,在傳授科學知識的同時,培養(yǎng)學生的系統(tǒng)開發(fā)實踐、技術(shù)研究與認知能力,提高其綜合素質(zhì)。通過學習知識的過程,參與科技活動,培養(yǎng)了學生計算思維能力和應(yīng)用開發(fā)能力,增強了學生可持續(xù)發(fā)展能力和認知能力。
3.3 計算思維與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新是一個民族生存、發(fā)展和進步的原動力。計算機科學與技術(shù)作為一門新興的技術(shù)學科,知識和技術(shù)的創(chuàng)新顯得尤為重要。在注重基礎(chǔ)和應(yīng)用能力的培養(yǎng)基礎(chǔ)上,要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,必須注意加強學生知識融通與學習能力、遷移能力的培養(yǎng),使學生在橫向和縱向兩個方向?qū)λ鶎W專業(yè)有較好的宏觀把握。
我們以為,計算思維能力的培養(yǎng)對計算機專業(yè)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。創(chuàng)新要靠科學素養(yǎng)和理解科學,靠科學的思想方法[4]。學生掌握了科學的思想,就能在今后的學習和生活中多層次、多視角、全方位地觀察和理解客觀世界的變化,運用已經(jīng)掌握的知識和科學方法去理解事情、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、參與討論、解決問題或找到解決問題的途徑和方法?？梢哉f,計算思維能力是計算機專業(yè)學生必備的科學素養(yǎng)之一,也是創(chuàng)新型人才應(yīng)該必備的首要條件之一。
在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力過程中,首先必須啟發(fā)和培養(yǎng)學生的計算思維能力,使學生深刻地理解計算機科學與技術(shù)學科的方法論;然后在此基礎(chǔ)上,把創(chuàng)新教育融入學生培養(yǎng)和教學活動中,培養(yǎng)學生在計算機科學領(lǐng)域的創(chuàng)造性,激勵學生進行思想創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新,激發(fā)學生對計算機科學技術(shù)這一塊神秘圣地的好奇心,以及培養(yǎng)懷疑精神和求異思維。另一方面,在教學過程中,應(yīng)該主動為學生的學習活動設(shè)置符合學生計算思維能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學內(nèi)容,給學生們展開討論和交流提供機會與場所,使學生積極主動地進行探索式學習,相互啟發(fā)、相互鼓勵,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。這就要求教師在教學內(nèi)容的設(shè)計上要體現(xiàn)當代教育思想,講課內(nèi)容要新穎、有趣。例如,我們可以利用現(xiàn)有的教學條件,盡可能設(shè)置創(chuàng)新情景,使學生感到在一個真實的創(chuàng)新環(huán)境中,自己成為創(chuàng)新人員之一。也可以與一些有實力的科技開發(fā)公司合作,聯(lián)合設(shè)置一些有利于學生開展科技開發(fā)和軟件設(shè)計的學生創(chuàng)新實驗室。這個創(chuàng)新環(huán)境應(yīng)盡量與社會現(xiàn)實基本保持一致,這樣有利于學生畢業(yè)后順利地進入角色,開展創(chuàng)新活動。同時,作為一名專業(yè)教師,應(yīng)主要體現(xiàn)一個“導”字,即正面啟發(fā)誘導,側(cè)面輔導,后面督導,通過精心的環(huán)境設(shè)計把學生帶入主動探索、獨立鉆研、活化知識的境界。
4 結(jié)語
J. M. Wing在文獻[2]中指出:當計算思維真正融入人類活動的整體以致不再是一種顯式之哲學的時候,它就將成為現(xiàn)實。我們應(yīng)該在培養(yǎng)計算機專業(yè)人才過程中,培養(yǎng)學生面向計算學科思維的能力,使學生真正理解計算學科的內(nèi)涵和分析問題、解決問題的方法,而不是把人才的能力培養(yǎng)僅僅局限編程和系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)上。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：中職 體育與健康 學分制管理
實施學分制是當今以及未來教育事業(yè)發(fā)展的需要，它也是推動學校教育發(fā)展的有效動力，職業(yè)學校推行學分制更是把職業(yè)教育做大、做強的保障。2007年浙江省實施了職業(yè)學校的2+1辦學模式，以往的學分制又一次接受著考驗。那么如何根據(jù)新的情況實施好學分制管理工作呢？回答這個問題必須落實到具體的學科教育教學學分管理過程之中，研究體育與健康學科的學分制管理也是其中的一個重要內(nèi)容。體育與健康學科的特殊性決定了實施的復(fù)雜性，為此做好實施前相關(guān)問題研究就非常重要。如今，體育與健康學科正在進行著課程的大改革，這給學分制的實施提供了有利條件，關(guān)鍵問題是如何更好地結(jié)合。學科學分制的實施與管理要基于學校學分制管理體系，以學科的自身特性為建立依據(jù)，多緯度地設(shè)置學分認定標準。要做到這些就要先掌握和理解學分制的含義與內(nèi)容，學分制的實施有有效途徑與考評標準，解決體育與健康學科課程設(shè)置的合理性等問題。
一、學分制的再認識
1.學分制的由來和發(fā)展過程
“學分制”的英文是“Greditsystem”，可譯為學分系統(tǒng)。學分制是以學分作為計算學生學習量的單位，以取得最低必要學分為畢業(yè)標準的彈性教學管理。學分制與學年制有著本質(zhì)的不同。學年制的特征主要反映在規(guī)定學習年限和統(tǒng)一的必修課以及強調(diào)對教學過程和目標的集中統(tǒng)一的管理，而學分制以學分作為學習量的計算單位，在教學過程中由學生自主決定選修課程，以取得所選課程的總學分作為畢業(yè)和獲得學位的標準，采用多樣的教育規(guī)格和較靈活的過程管理方式。它是在選課制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，選課制就是允許學生自己選擇學習的學科、專業(yè)和課程的一種教學制度。19世紀初，德國教育家洪堡德倡導“自由學習”，主張由學生自行選擇學習課程，教師和學生自行安排學習順序和進度，并在柏林大學推行此主張。美國大部分高校至20世紀初均已實行選課制。選課制蓬勃興起后遇到的新問題是如何計算學生畢業(yè)取得學位所必須完成的學習量，于是學分制應(yīng)運而生。它是適應(yīng)社會發(fā)展特別是經(jīng)濟迅速發(fā)展的需要、科學技術(shù)發(fā)展的需要、多樣化人才的需求而產(chǎn)生的。近現(xiàn)代中國高等教育曾經(jīng)從歐美引入過學分制的管理方式。20世紀初清華學堂（清華大學的前身）、北京大學等都曾實行學分制和選科制。解放后，1952年院系調(diào)整，各大學效仿前蘇聯(lián)的辦學模式，廢除舊中國高等教育體系中的學分制而改行班級授課基礎(chǔ)上的學年制。從20世紀80年代中期起，我國一些高等學校陸續(xù)試行學分制的教學管理模式，雖成功者不多，但畢竟對推動高等學校管理模式改革起到了積極的作用。90年代，學分制呼聲又趨高漲，許多高校在實施學分制方面進行了一些新的探索和嘗試，使學分制管理模式在理論和實踐兩方面均有了新的發(fā)展。
2.實行學分制的重要意義
（1）有利于職業(yè)學校面向全體學生，全面實施素質(zhì)教育。
（2）有利于深化教育教學改革實行學分制，有利于學校教學改革的不斷深入。
（3）有利于職業(yè)教育深化辦學體制改革。
（4）有利于促進學校內(nèi)部管理制度的改革。
3.實行學分制應(yīng)遵循的幾個基本原則
（1）按必修課、限選課和任選課構(gòu)建課程體系的原則。
（2）建立與學分制相適應(yīng)的課程考核和學籍管理機制。
（3）以學分衡量學生學習的質(zhì)和量的原則。
二、中等職業(yè)學校體育與健康學科學分制實施現(xiàn)狀
據(jù)了解我區(qū)五大職業(yè)學校只有臨平職業(yè)高中和我校實施了體育與健康學分制管理，并取得了成功和一些寶貴的經(jīng)驗，但面對新的2+1辦學模式也需要重新修訂管理辦法。放眼全省的職業(yè)學校同樣也面臨著修訂的需求，因此我們的研究有一定的價值。盡管對學分制的利弊爭論仍沒有一個結(jié)果，但是利大于弊的觀點占據(jù)了優(yōu)勢地位。筆者也同意并持此觀點，問題的所在是如何地應(yīng)用。因此，歸納我們的學分制實施情況存在以下三點問題需要改正。
1.有頭無尾
一些學校在不具備實施的前提下匆忙上馬，開始轟轟烈烈，后來不是半途而廢就是沒有結(jié)果。這樣的情況主要集中在那些地區(qū)偏僻、經(jīng)濟落后的地區(qū)和學校，同時一些發(fā)達地區(qū)的學校也有，主要是領(lǐng)導和教師的重視程度不夠所造成的。
2.有殼無肉
在實施學分制管理的一些學校只是有實施學分制的文件、辦法等，而沒有具體的實施策略和具體的管理人員，尤其是硬件的脫節(jié)，這樣就造成了有殼無肉的現(xiàn)象，主要原因還是領(lǐng)導的不重視，形式主義所致。
3.有法不依
學校有具體的實施辦法，但卻沒有嚴格執(zhí)行，造成有法不依的局面。這樣學分制的優(yōu)點就難以體現(xiàn)，久之教師和學生也失去了信心和興趣。因此，監(jiān)督與考核機制是學分制實施成功的保障。
三、職業(yè)學校體育與健康學科學分制管理實施準備
1.教師的準備
（1）觀念轉(zhuǎn)變的準備
學分制的推行必將引起教師觀念上轉(zhuǎn)變，如何解決這個問題，筆者認為主要應(yīng)有三個轉(zhuǎn)變，即：“教育價值觀上，要樹立全個人發(fā)展的教育價值觀，讓學生可以兼顧自己的發(fā)展；人才觀上，摒棄把人的全面發(fā)展視為群體平等發(fā)展的傳統(tǒng)觀念，發(fā)展學生的主體性；教育質(zhì)量觀上，強調(diào)學生在學習過程中的主動性和創(chuàng)造性，使學生真正學會生存、學會學習、學會發(fā)展?！币陨先齻€觀念的轉(zhuǎn)變的核心機制是發(fā)展學生的主體性。主體性的關(guān)鍵是自主性，自主性的關(guān)鍵是選擇。而學分制是選擇的最好途徑，它平等地為每個學生提供自主選擇的權(quán)利和表現(xiàn)、創(chuàng)造乃至成功的機會。
（2）教師素質(zhì)提高準備
實行學分制必須有相應(yīng)的教師隊伍作保障。教師必須樹立現(xiàn)代的教育觀、人才觀、質(zhì)量觀，并不斷提高自身的政治業(yè)務(wù)素質(zhì)，改變終身只教一門課程的狀況。實行學分制不僅要開設(shè)一定數(shù)量的選修課，還要不斷開發(fā)體現(xiàn)新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新規(guī)范應(yīng)用的新課程，這就要求教師能上多門課程，有承擔新課程的教學能力。若教師傳授的課程沒有新的知識、新的內(nèi)容，學生便不會去選擇。這都將增加教師的危機感，激發(fā)教師不斷學習、不斷提高，改變陳舊的教學方法和一支粉筆一塊黑板的單一的教學手段，采用現(xiàn)代的教學模式、教學方法和現(xiàn)代教育技術(shù)、教學手段實施教學，調(diào)動學生學習積極性，提高教學質(zhì)量和效益。
（3）教學管理能力準備
實行學分制，教學管理部門也將改變管理的模式。教學管理變過去的共性管理為個性管理，變面對班級為面對學生個體，變原來每班一張課表為每生一張課表；變過去的靜態(tài)管理為動態(tài)管理。因此，學校教學管理部門必須提高管理水平，如研制學分制條件下的教務(wù)管理系統(tǒng)、學生管理系統(tǒng)等計算機軟件，實行計算機管理。教室、實驗室、實習場地、計算機房、圖書館等要統(tǒng)籌安排，延長開放時間，提高教學資源的利用率。
2.學校準備
（1）課程設(shè)置準備
體育與健康是涉及全校所有學生，覆蓋率100%的學科，因此，它的設(shè)置將影響整個學校。根據(jù)學校的自身特點，選擇合理的授課形式，是推動學分制管理工作的有利保障。
（2）學生指導工作準備
實行學分制將變學生被動接受知識為主動獲取知識，即變要我學習為我要學。學生從原來的學校為他設(shè)計、安排好教學內(nèi)容和進度，轉(zhuǎn)變?yōu)樽晕以O(shè)計、自我安排學習內(nèi)容和進度。因此，學校必須對學生進行學分制知識的培訓和選課的指導，必須讓學生建立學分的概念，掌握計算學分的方法。
（3）政策傾斜準備
完善學校的相關(guān)配套政策，鼓勵教師開展學分制的改革實驗，改革傳統(tǒng)的教學管理和學生管理制度，并提供相應(yīng)的學習生活保障條件。
（4）教學設(shè)備準備
進行學分制管理就要對教學設(shè)備進行配置以保證學分制的實施，體育與健康學科是一個對設(shè)備要求較高的學科。學分制實施后，原有的班級授課模式將被模塊教學所取代，這對場地、器材等教學設(shè)備的要求就高了起來。
3.學生準備
（1）態(tài)度的端正準備
學分制對于教師來說適應(yīng)需要一定的時間，對于學生來說也需要一定的時間，并且接受態(tài)度上還存在著主動與被動的關(guān)系。因此，如何對學生進行態(tài)度上的端正是保證實施學分制順利實施的前提條件。
（2）學習方法的指導
對于學分制來說還涉及學習方法上的準備，特別是一些困難的學生?？梢灾v學習方法是學生提高學習興趣的保障，因此，針對學分制對學生進行必要的及時的指導是有積極作用的。
四、結(jié)論與建議
1.學科實施學分制首先要得到學校教務(wù)處的支持
教務(wù)處是學校日常教學工作與管理的中樞，任何一項教育教學改革都必須得到該部門的支持，學科實施學分制同樣也要得到它的支持。這個支持包括理論上的、課程編排上的、課時安排上的等。
2.學科實施學分制學科教師必須達成共識
實施學分制不是一個人的工作，它需要一個團隊的共同的努力加以完成。在學科實施學分制前該學科教師一定要達成某種共識，它包括實施的理念、原則、意義、途徑等。
3.學科實施學分制必須加強教師的理論學習
必要的學分制有關(guān)理論學習是保證順利實施的前提，只有對其有一定深度的了解才能更好地運用，為此，要定期組織教師進行理論和前沿動態(tài)的學習。
4.學科實施學分制必須形成一定的監(jiān)督與考評機制
實施學分制前要對每個人的任務(wù)進行劃分和統(tǒng)計，并以一定的形式進行量化以及考評。這樣做的好處是不僅能起到監(jiān)督的作用，同時也能激勵教師投入到實驗中去。所以，實施前一定要做好該項工作的準備。
5.學科實施學分制必須掌握信息采集與處理技術(shù)
因為學分制重點關(guān)注的是學生學習的過程，這就需要管理者掌握大量的有關(guān)信息并對信息進行分類匯總。如果還是用傳統(tǒng)的方法是不能夠完成的，因此，管理者要掌握計算機信息管理技術(shù)。
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資源的價值在于運用?！霸朴嬎恪钡乃枷刖褪菍⑺械馁Y源看作一個整體，并且將資源積件化，以便根據(jù)任務(wù)靈活地組織資源，從而達到資源的最大化運用，這是一種比較經(jīng)濟的思想。這種思想不應(yīng)只局限于計算機領(lǐng)域，它還可以指導我們的生活、指導我們的學習。下面我就從學習上，分三點說明如何借鑒其思想指導中小學教材的改革。
一、借鑒經(jīng)濟思想，網(wǎng)化知識間的銜接
2000年前后，計算機技術(shù)風靡全國，書店里關(guān)于計算機學習的教材很多。那段時間，我正好從事著計算機技術(shù)的社會培訓工作，因此翻閱了大量的計算機書籍。我發(fā)現(xiàn)大部分教材其實差別不大，比如WORD教材，一般都很重視知識間的邏輯關(guān)系，基本上都是按文字編輯、段落格式、表格制作、圖片處理、綜合應(yīng)用的順序編排的。偶然看到一本《手把手教你學WORD》卻很特殊，它完全從學習者的實用需求出發(fā)，從第一課開始就學習編排報紙，雖然很簡陋，但是插入了文字、表格、圖片，基本元素全有了，然后是一課課的美化，幾乎每節(jié)課都會對三者作些全面的處理，五節(jié)課后就形成了一幅美觀的報紙。我很感興趣，就把甲班按常規(guī)順序教，乙班按特殊的順序教。結(jié)果差別很大，乙班的學習進度明顯比甲班快，尤其是最后一課，要求學員自行設(shè)計一幅作品，乙班的優(yōu)秀作品數(shù)遠遠超出了甲班。
現(xiàn)在想來，那位作者其實已經(jīng)具備“云學習”的思想了。他摒棄了一般的“先通盤學習基礎(chǔ)知識，然后再組織運用”的教學策略，而是采取了“根據(jù)需要組織學習內(nèi)容，然后加以運用”的教學策略，即任務(wù)驅(qū)動的教學策略。這是信息時代的更優(yōu)策略。 “云計算”思想的精髓就在于更經(jīng)濟地調(diào)配資源。莊子云“吾生有涯而知也無涯”，不能為學習而學習，應(yīng)當按需學習，致力于構(gòu)建一種相互連接、無中心、無邊緣、立體化的網(wǎng)狀知識結(jié)構(gòu)。
我們應(yīng)當致力于讓按需學習的經(jīng)濟思想成為新一代人的思維習慣，而教材是首選的教育載體。個人認為，對現(xiàn)行的教材來說，最“新”的信息技術(shù)教材在這方面有明顯欠缺，反而是“老”學科如語文、數(shù)學基本上達到了上述要求，僅僅是小部分內(nèi)容值得推敲，比如負數(shù)的引進是否一定要安排在正數(shù)的基本運算學完之后等。
二、借鑒整體思想，淡化學科間的界限
知識本來是無學科之分的，但在知識豐富到一定程度后，就產(chǎn)生了某一部分的專門發(fā)展，也就是學科。學科的產(chǎn)生，有其不可否認的積極一面。然而隨著社會的進一步發(fā)展，學科的劃分，又對人類的進步產(chǎn)生了阻礙。以文學創(chuàng)作為例，一般分小說、詩歌、散文等體裁，這本是一種相對模糊的劃分，是為了更好的研究某些共性從而加以發(fā)揮，但隨著研究的深入，體裁要求越來越規(guī)范，創(chuàng)作的空間反越來越小。經(jīng)常有人評論某文“四不像”，這其實已經(jīng)違背了文學的“創(chuàng)”意。專門化會促進發(fā)展，但局部的過度發(fā)展，容易形成與整體的不協(xié)調(diào)而導致封閉。
在計算機技術(shù)的發(fā)展史上，也有同樣的問題。不同的系統(tǒng)平臺，不同的應(yīng)用軟件，帶來了百家爭鳴，促進了計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。但隨之而來的不兼容又阻礙了發(fā)展。于是出現(xiàn)了超文本協(xié)議語言，也就是跨平臺。即使是單機版的應(yīng)用軟件，也很容易發(fā)現(xiàn)整合的趨勢。比如最常見的Word，不只是能夠編輯文字，同時還可以處理圖片、分析數(shù)據(jù)，而后兩者并沒有成為Photoshop與Access的專門功能。應(yīng)用為王，一切資源都要圍繞應(yīng)用而調(diào)配，在應(yīng)用面前，不應(yīng)有“門”、“科”的壁壘。而“云計算”則是將這種整體思想發(fā)展到了前所未有的高度?！霸朴嬎恪狈?wù)有3種基本形式：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)。這由下到上的3種形式均是整體思想的體現(xiàn)，硬件、軟件、數(shù)據(jù)，都可以根據(jù)需要任意調(diào)用。這樣的境界，用一種形象化的說法，就是“天地一盤棋”。
相似的問題，可以借鑒其處理方法。學校教學可以借鑒“云計算”的整體思想，首先從教材上淡化學科間的界限。由同一名老師圍繞著本課任務(wù)按需施教，而不是按現(xiàn)行教材，分別從其他學科學了再到語文課上拼裝。事實上，學科間如此完美的配合，現(xiàn)行教材尚未做到。
當然，這種改革是困難的，因為我們已經(jīng)適應(yīng)了傳統(tǒng)的學科教學方式，即使知道要有整體思想，也不知道如何落實。這也是信息技術(shù)的革命沒有因此帶來教學革命的原因之一。為解決這個問題，建議對老師增設(shè)項目管理的統(tǒng)籌訓練。
三、借鑒積件思想，碎化任務(wù)中的資源
關(guān)鍵詞：計算思維；能力培養(yǎng)；實驗教學改革
程序設(shè)計類課程的主要教學任務(wù)是學習使用一種或多種程序設(shè)計語言，通過介紹用計算機解題的詳細過程，訓練學生編寫和調(diào)試程序的基本技能，為其他后續(xù)課程的學習打下基礎(chǔ)，是計算機及其相關(guān)專業(yè)學生最早接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是計算機及其相關(guān)專業(yè)的核心課程。
但通過課題組多年來教育教學的實際經(jīng)驗顯示，目前大部分學生對程序設(shè)計類課程存在普遍的認知誤區(qū)：①語法規(guī)則復(fù)雜瑣碎、易忘難記，學習難度較大；②課程內(nèi)容枯燥乏味，不容易激發(fā)學生的學習熱情；③程序編寫難上加難，久而久之會產(chǎn)生畏難情緒。如何培養(yǎng)學生正確的程序設(shè)計思維習慣，提高學生的計算思維能力，探索有效的實踐教學模式，是從事程序設(shè)計類課程實踐教學的老師亟待解決的問題。
一、計算思維的提出
什么是計算思維？計算思維有怎樣的作用？計算思維對未來社會將會有怎樣的影響？
計算思維在2006年，由周以真教授在《Computational Thinking》一文中提出。其本質(zhì)概念，最早可以追溯到中國古代的算籌計算，周教授在此基礎(chǔ)上對其進行了清晰化和系統(tǒng)化的總結(jié)和整理。
計算思維涵蓋了包括計算機科學在內(nèi)的一系列思維活動，使運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計和人類行為的理解，周教授提出以此來探索計算機學習的教育價值。[1 ] 它強調(diào)的是如何求解問題和如何用計算機實現(xiàn)這個問題，其本質(zhì)是抽象和自動化，其特征是可行和構(gòu)造。2011年，ISTE和CSTA對計算思維進行了“操作性定義”，將其闡釋為6個步驟的問題解決過程。
2010年5月，中國高等學校計算機基礎(chǔ)教學指導委員會提出 “要將計算思維融入到計算機基礎(chǔ)課程中傳授，以此培養(yǎng)高素質(zhì)的研究性人才”，而在7月的C9會議上發(fā)表的《九校聯(lián)盟計算機基礎(chǔ)教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》的核心要點則提出將“培養(yǎng)學生的‘計算思維’能力”作為計算機基礎(chǔ)教學的核心任務(wù)。
二、程序設(shè)計類課程中計算思維的標志性概念
計算思維與理論思維、實驗思維儀器并稱為推動人類社會文明進步和科技發(fā)展的三大科學思維，它由計算學科抽象而來，所以，計算科學的基礎(chǔ)概念自然也就是計算思維的最好體現(xiàn)。
在CC1991中，將核心概念定義為具有普遍性和持久性的重要思想、原則和方法。按照CC1991的定義，它必須是在數(shù)學、科學和工程中定義的概念，在學科中多次出現(xiàn)，在技術(shù)上有高度獨立，在各分支領(lǐng)域及抽象、理論和設(shè)計的各個層面上都有很多應(yīng)用。結(jié)合CC1991概括的12個核心概念，并根據(jù)課題組多年的教育教學實踐經(jīng)驗，將程序設(shè)計類課程中計算思維的標志性概念概括如下：
如上圖所示，可知，程序設(shè)計類課程是對學生進行思維訓練的一個最直接、最具操作性的平臺。
三、探索在程序設(shè)計類實驗課程中對學生進行計算思維能力培養(yǎng)的途徑
計算機科學體系龐雜，本身并非僅僅是編程那么簡單，其能力分為計算機使用能力、計算機系統(tǒng)認知能力和計算思維能力。最低要求層面的計算機使用能力，就是利用計算機進行各種操作以獲取信息或者計算結(jié)果的能力；中層的計算機系統(tǒng)認知能力，是對計算機系統(tǒng)的理解和應(yīng)用能力，建立在底層使用能力的基礎(chǔ)上，是對計算機系統(tǒng)全面理解的較高要求；最頂層的計算思維能力，是計算機科學與數(shù)學思維、邏輯思維和工程思維的交集，并不是單獨的、與其他思維方法毫無關(guān)聯(lián)的獨立思維方法。
通過對計算思維特征的分析，我們可以清晰地看到，要想在程序設(shè)計類課程中對學生進行計算思維能力的培養(yǎng)，就需要解決任務(wù)抽象和分解、啟發(fā)式推理、知識體系重構(gòu)、思維能力訓練等基本問題 [2 ]。
按照ACM/ICPC的解釋，編程解題的思維過程一般可以分解為三個階段，即一觀察、二聯(lián)想、三變換。在這個過程中編程者先通過觀察，對問題進行深入的認識和理解；再進行聯(lián)想，尋找一個切入點將該問題同編程者已有的知識和經(jīng)驗進行聯(lián)結(jié)；最后通過變換，將一個問題轉(zhuǎn)化為另一個或分解成另幾個容易解決的新問題，以達到解決原問題的目的?；诖耍n題組嘗試對目前程序設(shè)計類實驗課程所采用的問題驅(qū)動、項目分解、啟發(fā)式教學等方法進行完善，對學生在程序設(shè)計過程中通過“觀察――聯(lián)想――變換”培養(yǎng)和引導其計算思維方法，潛移默化地培養(yǎng)學生的計算思維能力。
以“C語言程序設(shè)計”課程為例，課程中的許多知識點都為計算思維的培養(yǎng)提供了生動的案例。第一堂實驗課上，實驗教師主要以展示經(jīng)典案例為主，提出一些經(jīng)典問題，結(jié)合生活中的實際應(yīng)用過程，形象直觀地向?qū)W生們展現(xiàn)C語言程序設(shè)計的魅力所在。從分析問題，到抽象成數(shù)學模型，再進行算法設(shè)計，然后變成與調(diào)試，最后生成可應(yīng)用于實際的程序，這個過程是對計算思維最好的詮釋。例如，實驗教師可以從“猜數(shù)游戲”入手，在課堂上用游戲的方式激發(fā)學生對語法、語義、算法、設(shè)計的學習興趣，從游戲引入知識點，用知識點帶動學生對語法的掌握、對算法的理解、對設(shè)計的熟悉，是學生加深對計算思維的理解。這種傳授知識、技能和計算思維的一體化教學模式，摒棄了原有的“重語法、輕方法、不談思維”的錯誤教學方法，而是使教學目標從“知識和技能”的傳授上升到“思維”的教學，即指導學生提煉出知識和技能背后所包含的具有普適性的本質(zhì)思想――計算思維。
課題組還嘗試著將“輕游戲”，也就是教育游戲引入到程序設(shè)計類實驗課程中，將枯燥乏味的語法規(guī)則，利用電腦游戲的形式展現(xiàn)在學生面前，將游戲娛樂融合進程序設(shè)計類實驗課程的教學實踐中，在激發(fā)學生學習興趣和學習動機的同時，使其形成自主學習的心理，主動進入到知識學習的情境當中，提高學習者對程序設(shè)計語言語法規(guī)則的熟練度，幫助學習者內(nèi)化計算思維方法，從而達到培養(yǎng)學習者計算思維能力的目的。
四、進一步設(shè)想
計算思維的形成是一個長期的過程，僅通過一門或幾門課程的學習就構(gòu)建起成熟的計算思維方式是不可能的。但“不積跬步，無以成千里”，只要我們能夠在教育理念、教學方法、實驗教學模式等方面進行相應(yīng)的改革，并對學生進行耐心指導并擔負起應(yīng)有的引導職責，就會為他們今后的“計算思維”成長打下堅實的基礎(chǔ)、提供必要的條件。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：計算思維；計算機基礎(chǔ)教學；內(nèi)容體系
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）10-0191-02
一、計算機基礎(chǔ)教學的困境和改革
長期以來，人們對計算機基礎(chǔ)教學的定位模糊不清，出現(xiàn)了諸如狹義工具論、唯編程論、濃縮論、無用論等各種認識誤區(qū)，學生對教學內(nèi)容沒有興趣，教師也對教學提不起興趣。針對這種情況，計算機基礎(chǔ)教學指導委員會進行了兩次改革。2006年，美國卡內(nèi)基―梅隆大學的周以真教授提出了“計算思維”的理念，國內(nèi)外的學者紛紛展開研究，探討計算思維的本質(zhì)及其驅(qū)動下的教學改革問題。以此為契機，我國的計算機基礎(chǔ)教育正在醞釀第三次改革，即以計算思維培養(yǎng)為導向的課程改革。
二、計算思維的本質(zhì)與核心內(nèi)容
按照周以真教授的表述，計算思維就是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。計算思維應(yīng)該是每個人的基本技能，而不僅僅屬于計算機科學家。正如每個人都應(yīng)具備基本的讀、寫、算能力一樣，現(xiàn)代社會還需要每個人都具備基本的計算思維能力，能夠自覺的運用計算科學的思想方法，解決各專業(yè)領(lǐng)域的實際問題?？偨Y(jié)前人的研究成果，可以得出如下結(jié)論：（1）計算思維的本質(zhì)是基于計算環(huán)境和約束的問題求解的思想方法。（2）計算思維的主要內(nèi)容涉及：計算模型的研究，計算系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)造，計算系統(tǒng)的特征與約束，如何有效利用計算系統(tǒng)進行問題求解以及問題求解的效能評價與驗證。（3）計算思維的主要特征包括：抽象、自動化、形式化和機械化。（4）計算學科中的核心概念包括：計算、抽象、自動化、設(shè)計、通信、協(xié)作、記憶和評估等，以這八個概念為基礎(chǔ)，可以輻射出一系列內(nèi)容，構(gòu)成計算思維的內(nèi)容框架，如圖1所示。
三、面向計算思維能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容體系
以圖1的內(nèi)容框架為基礎(chǔ)，對計算機基礎(chǔ)教學的內(nèi)容體系進行重組。首先，將課程體系分為兩部分，即核心課程和選修課程。核心課程面向所有的專業(yè)開設(shè)，包括“計算思維導論”和“算法與程序設(shè)計基礎(chǔ)”兩門；選修課程則針對不同的專業(yè)及應(yīng)用領(lǐng)域選擇開設(shè)，包括“數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用”、“多媒體信息處理”、“信息安全基礎(chǔ)”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)”等。下面針對兩門核心課程設(shè)計其內(nèi)容體系。
1.計算思維導論課程內(nèi)容體系?！坝嬎闼季S導論”是學生入學后的第一門計算機課程，其內(nèi)容體系被分為如下六個單元：（1）計算思維的理論基礎(chǔ)。從原始計算方法及演化入手，理解計算的歷史及自動計算工具、方法的演化；針對現(xiàn)代計算機的工作原理，從數(shù)據(jù)的表示和運算入手，解決計算的基本問題；采用圖靈機理解自動計算模型以及形式化方法，進而理解馮?諾依曼體系，分析其局限性并引出近些年新興的計算模型。（2）計算思維的邏輯基礎(chǔ)。首先通過邏輯理解思維的規(guī)律和過程，進而講解布爾邏輯、命題邏輯和謂詞邏輯，學習邏輯的表示、運算以及推理方法，理解計算思維中的形式化方法，最后將邏輯思維與算法聯(lián)系起來，通過算法實現(xiàn)邏輯運算與推理。（3）計算思維的方法學。首先分析人類解決問題的思維過程，引出借助計算機求解問題的過程，并對兩者進行對比。計算機解決問題的首要步驟是抽象和建模，這就是問題描述；然后是設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并依靠程序設(shè)計語言來實現(xiàn)算法，這就是系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)；最后還要驗證結(jié)果的正確性以及求解效率等。（4）計算思維的算法基礎(chǔ)。圍繞三大主題展開：①算法基礎(chǔ)，了解算法的概念、性質(zhì)和分類，重點學習算法的表示，并明確同一個問題會有多種不同的算法；②常用算法思想，精選窮舉、遞推、遞歸、回溯、分治、并行化等常用算法，啟迪學生思維；③典型應(yīng)用，選擇應(yīng)用場景，介紹同一個問題的多種算法實現(xiàn)，使學生理解算法是程序設(shè)計的靈魂。（5）計算思維在計算機學科中的應(yīng)用。從操作系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、信息安全等領(lǐng)域關(guān)注的核心問題以及解決問題的基本方法出發(fā)，概要介紹計算思維在各領(lǐng)域中的應(yīng)用，使學生切實感受計算機學科中的基本思想方法。（6）計算思維在其他學科中的應(yīng)用。精選各行業(yè)的典型案例，直觀展示計算思維在其他行業(yè)中的應(yīng)用。
2.算法與程序設(shè)計課程內(nèi)容體系。用計算機解決實際問題，“算法與程序設(shè)計基礎(chǔ)”是針對理工科開設(shè)的一門計算機基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容體系分為七個部分：（1）程序設(shè)計基礎(chǔ)。首先通過一系列示例，介紹程序設(shè)計中的核心概念和方法，建立基本的程序認知；然后從數(shù)據(jù)抽象和過程抽象兩個角度理解計算思維中的核心概念――抽象，對于數(shù)據(jù)抽象，重點介紹基本數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)的表示與存儲方法，概要介紹數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針及其他復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。（2）程序的流程控制。從算法的表示入手，引出結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思想以及三種基本結(jié)構(gòu)；以構(gòu)造為核心概念，使學生理解通過基本結(jié)構(gòu)的組合與嵌套實現(xiàn)任意復(fù)雜的流程控制；然后通過案例介紹三種控制結(jié)構(gòu)，熟練掌握基本流程控制方法以及流程的組合嵌套等構(gòu)造方法。（3）復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。針對數(shù)據(jù)抽象，介紹數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體、鏈表等數(shù)據(jù)類型。對于每一種類型，從其應(yīng)用場景引入，分析為什么要使用該類型以及如何構(gòu)造和使用該類型。由于幾種復(fù)雜類型之間具有密切的聯(lián)系，所以在內(nèi)容組織上要關(guān)注這些關(guān)系，使學生清楚把握知識脈絡(luò)。（4）面向過程程序設(shè)計。從面向過程的基本思想入手，解釋其“自頂向下、逐步求精”、“模塊化設(shè)計”、“結(jié)構(gòu)化編碼”的基本概念，并將模塊映射為函數(shù)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序的構(gòu)造；對于函數(shù)這一核心概念，應(yīng)將其接口和實現(xiàn)分開，這樣有利于理解函數(shù)的使用，也便于向面向?qū)ο蠓椒ㄟ^渡。（5）典型算法的函數(shù)實現(xiàn)。從應(yīng)用情境出發(fā)，精選用計算方法解決實際問題的一系列典型案例，分析其算法，設(shè)計函數(shù)原型并實現(xiàn)算法。要介紹的核心算法包括：F舉算法、分治算法、遞推算法、遞歸算法、回溯算法、排序算法和檢索算法等。（6）面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計。要引導學生理解面向過程的缺點及面向?qū)ο蟮母倪M，理解抽象的思想以及封裝、繼承、多態(tài)的特性。在樹立面向?qū)ο蟮乃枷牒?，一要學會使用系統(tǒng)庫或第三方庫中的類和對象；二要學會設(shè)計自己的類和對象。對于第一個問題，抓住字符串、輸入輸出流等基礎(chǔ)類，深入理解類的接口及訪問方法，學會使用API；同時學習動態(tài)數(shù)組、向量和哈希表等幾種典型容器類的用法，這些容器在開發(fā)中廣泛使用。對于第二個問題，要從封裝、繼承、多態(tài)三大特性入手，引出類的設(shè)計、對象的構(gòu)造以及對象間的通信方式，并給出具體示例，用圖表和代碼的方式表達自己的設(shè)計。（7）數(shù)據(jù)存儲與文件。計算思維中的一個核心概念是記憶，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的是數(shù)據(jù)的內(nèi)存記憶方式，而文件研究的是數(shù)據(jù)的持久記憶方式。要弄清楚文件的類型以及存儲和處理方式，針對順序讀寫、隨機讀寫介紹其原理與代碼實現(xiàn)，最后介紹面向?qū)ο蟓h(huán)境下的文件操作方法以及幾種流的使用方法。
四、結(jié)語
本文研究了計算思維的本質(zhì)與核心內(nèi)容，探索了計算思維驅(qū)動的計算機基礎(chǔ)教學內(nèi)容體系和課程體系。培養(yǎng)計算思維，在于掌握一種利用計算方法解決各領(lǐng)域?qū)嶋H問題的獨特思路，各專業(yè)都應(yīng)開出計算思維相關(guān)的課程。同時，在選擇教學內(nèi)容時應(yīng)有所側(cè)重和取舍，尤其要注重思維方法的訓練，這樣才有利于培養(yǎng)學生的思維能力及創(chuàng)新能力。
參考文獻：
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[2]教育部高等W校大學計算機課程教學指導委員會.計算思維教學改革宣言[J].中國大學教學,2013,(7).
[3]陳國良,董榮勝.計算思維的表述體系[J].中國大學教學,2013,(12).
Research on Content System of Computer Fundamental Course Driven by Computational Thinking
BAI Xiao-jun,LIU Bai-lin,YANG Sheng-quan
(School of Computer Science and Engineering,Xi'an Technological University,Xi'an,Shaanxi 710032,China)
關(guān)鍵詞：高中地理；課堂教學；教學有效性
地理主要研究的對象是地理環(huán)境和人類活動以及人類活動與地理環(huán)境之間的關(guān)系，它是一門綜合性較強的學科，因此，在高中地理教學中應(yīng)注重學生綜合能力的培養(yǎng)，同時也要針對現(xiàn)今地理教學中存在的問題，研究出相應(yīng)的解決對策，在迎合新課程改革的前提下，不斷提高地理教師的教育水平，增強學生的自主學習能力和不斷創(chuàng)新精神。
一、分析地理教學現(xiàn)狀
在傳統(tǒng)的地理教學過程中，由于地理是一門文科中的計算學科，學生在學習、觀察、解決問題時往往不能很好地運用有邏輯性的分析，對抽象概念的理解都停留在表面層次，理解過于膚淺，一旦涉及較為本質(zhì)的問題往往就顯得模糊不清，啟而不發(fā)。造成這種現(xiàn)狀的原因很大程度上是因為學生沒有投入很大的熱情來學習和研究，也沒有進行深刻的思考，通常就是老師講學生聽，這樣的教學方式不能使學生很好地參與課堂生活，教學模式陳舊。因此，培養(yǎng)學生獨立自主思考問題的能力以及提高學生學習地理的興趣就顯得尤為重要。教師應(yīng)當針對具體的情況來選擇采取不同的創(chuàng)新教學方法，最終達到課堂生活豐富、教學效率提高的目的。我們高中地理教師應(yīng)提升對地理教學的重視程度，充分認識到高中地理在教學中的學科地位。面對當今教師和學生對地理學科的認知問題，地理教師應(yīng)遵循教學改革目標和要求，不斷提升自身以及學生對高中地理在高中課程學習中的重視度，在原本基礎(chǔ)上，進一步增強地理學科在高中教育中的地位。再從目前我國高中地理教學情況來看，高中地理教師是極其缺乏的，尤其是缺少專業(yè)程度較高、專業(yè)技能較強的高中地理教師，這不僅使得我國高中地理教學質(zhì)量止步不前，也嚴重阻礙了地理學習能力較強學生的培養(yǎng)計劃的實施。
二、關(guān)注有效教學因素
1.培養(yǎng)學生對地理學習的興趣
這是提高學習效果最重要也是最直接的手段。興趣是一個人最好的老師。培養(yǎng)學生學習地理的興趣，開發(fā)其自主學習的興趣是使學生的智力得以開發(fā)、思維得以發(fā)展的原始動力。教師應(yīng)及時了解學生的心理狀態(tài)，全面了解學生的優(yōu)點和不足，傾聽學生心聲，并與學生共同學習、共同探討。這樣一來，學生會因為感到自己受到了老師的關(guān)注而興奮不已，從而勁頭大增地學習地理。教師可采用激勵法來對學生在日常生活中取得的小小成功而加以鼓勵，即使學生回答的答案是錯誤的，但他們敢于回答問題的勇氣以及答案的創(chuàng)意都是值得肯定的。一旦激發(fā)出學生對地理這門學科的學習興趣，提高教學效率便是一定會達到的目標。
2.營造師生合作學習氛圍
作為高中地理教師，要想提高教學效率，就要清楚地了解到：知識重要，但方法比知識更重要。地理學科是不同于其他文科學科的，結(jié)合地理的學科特點，我們要加強圖表分析和圖形記憶。教師和學生一起學習的模式經(jīng)常被用于實驗性教學中，學生成立課題小組，教師加以指導，幫學生構(gòu)建圖表模式、理清思路。在實際教學中，可借助地理模型、地球儀、地理掛圖等直觀實物體，以加深學生對知識的了解。在地理的學習過程中，表格是很重要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，直觀又便于記憶，因此，教學過程中教師在圖表上下功夫必然能提高教學效果，提高學生學習效率。
3.注意教學與現(xiàn)實生活相聯(lián)系
地理學與人類的生活息息相關(guān)，它廣泛地應(yīng)用于人們?nèi)粘５慕?jīng)濟、政治、生活當中。地理學的實質(zhì)就是從空間角度來了解人與自然的關(guān)系，因此我們可以尋找日常生活中的實例加入到地理課堂中去，從身邊的例子出發(fā)，往往就能引起學生們很大的興趣。如在學習關(guān)于地震的章節(jié)時，就可以采取形象教學的方法，教師可在課堂中插入《玉樹大地震》紀實片段，從地震災(zāi)情、地震搶險、地震救援、地震賑災(zāi)等幾個大層面上結(jié)合講解。相信學生看完紀實片段后都會有很深的感悟，能夠激發(fā)起學生的創(chuàng)新思維，也能使學生學會一些地震的求生技能。這樣的教學，使學生既掌握了知識，又加深了認識，真可謂一舉多得。
4.構(gòu)建開放教學模式，促進學生能力提高
地理課程與歷史、政治課程不同，歷史與政治課程主要著眼于學生對書本知識的掌握、熟記，以及增加對實際生活中發(fā)生的事件的關(guān)注，而地理課程的學習主要著眼于對地理知識的理解。在教學過程中，教師不能僅僅滿足于讓學生死記硬背，也不能只注重學生對地理主要知識的把握，而是要將更多的時間和精力用在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力上。這就要求教師在課堂教學時，適當?shù)匾胝n外資源，在拓展學生學習視野的基礎(chǔ)上，倡導學生掌握更多地理學習的技巧和方法，不斷鼓勵學生自主學習和合作學習。例如，教師在講述一個地理知識點時，應(yīng)首先引出一個問題，最好是開放性較強的問題，然后讓學生自主討論解決問題的方法，鼓勵學生大膽發(fā)言，引導學生結(jié)合學過的地理知識點和實踐經(jīng)驗對問題進行有效分析，從而達到充分調(diào)動學生學習地理積極性和開拓學生學習地理思維的效果。