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期刊类别:纯教育、G4
国际标准刊号 ISSN 2095-3089
国内统一刊号 CN 15-1362/G4
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我刊投稿论文
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2022-04-26 | 所属栏目:我刊投稿论文 | 阅读次数:

  【摘要】“新工科”是新科技、新产业、新经济背景下高等工程教育改革的重大战略部署,强调学科之间的交叉与融合、协作与共享。在“新工科”建设中,如何面向非计算机专业学生开展计算思维能力的培养是《程序设计》课程教学的首要问题。针对“新工科”的主要特点,在分析《程序设计》课程教学现状的基础上,对《程序设计》课程教学改革进行了探讨。
  【关键词】新工科  计算思维  程序设计
  【中图分类号】G642    【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2021)08-0056-03
  1.“新工科”与“计算思维”
  2006 年,美国卡内基梅隆大学的周以真教授在计算机权威杂志上发表了一篇标题为“Computational Thinking”的论文,对计算思维进行了详细的论述和分析。她认为,计算思维就是运用计算机科学的概念进行问题求解、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[1]。这一概念一经提出,获得了国内外学者的广泛关注,越来越多的专家学者认识到“计算思维”的重要性,将其与理论思维、实验思维并列为人类认识和改造世界的三种思维方式之一。
  2017 年 2 月,教育部高等教育司《关于开展新工科研究与实践的通知》以高等工程教育要适应国家面临新时代新经济的发展为依据,从工程教育新理念、学科专业新结构、人才培养新模式、教育教学新质量和分类发展新体系五个方面界定了“新工科”的“新”内容,表明“新工科”建设就是要培养人工智能、智能制造、“互联网+制造”、机器人、云计算与大数据等方面的跨学科、跨专业的新型人才[2]’。随着“新工科”建设的深入开展,各学科的发展对计算机的需求与日俱增,特别在高端交叉学科的人才培养上,计算思维的培养更是至关重要。因此,计算思维不仅是计算机专业的学生必不可少的,也是非计算机专业的学生必须具备的思维能力[3]。
  《程序设计》课程作为“新工科”体系中较活跃的课程之一,在“计算思维”学术层面诠释了学科交叉、专业融合的理念。如何引导非计算机专业的学生学习、理解、掌握和应用计算思维,是“新工科”建设中《程序设计》课程建设的重要问题。因此,探索更科学的教学模式、教学设计,以及科学的实施教学过程,成为《程序设计》课程改革的重要任务。
  2.《程序设计》课程教学现状
  目前,《程序设计》课程在传统教学模式下以“知识点”为教学重点的填鸭式教学方法取得了较好的效果,也得到了学生的认可,但是在新工科背景下,以“计算思维”能力培养为导向的《程序设计》课程仍面临着巨大的问题与挑战,以我校为例主要存在以下问题:
  (1)教学模式以教师讲授为主,不利于学生独立思考能力的培养
  传统的教学模式中,教师是课堂的主导、知识的传播者,学生只是机械地接受,不是主动学习,忽视了学生的认知主体作用,不利于学生的独立思考能力的培养。而且在传统的教学模式中,学生较少参与到教学活动中,课堂气氛活跃度较低,学生在这样的课堂中对课程的学习兴趣逐渐消失。
  (2)教学内容重语法轻思维,不利于学生编程思维的培养
  传统的教学模式中,教学内容过分注重语法知识的讲解,轻视了算法设计、逻辑思维和编程方法等编程能力的培养,大多数学生能够掌握语法知识点,但是在实践课中感到实验难度大,存在“听得懂,编不出”的问题,还有部分学生能够把课本上的例题调试好,但是自己编程解决问题感觉无从下手,没有真正掌握计算机编程的思维。
  (3)实践教学重结果轻过程,不利于学生创新能力的培养
  实践课中教师布置实验任务时,基本上统一安排实验任务,没有考虑学生的个性化差异。这样的教学方式没有针对性,既使得能力较差的同学总是无法完成任务、失去学习热情和信心,也使基础好的同学能力得不到体现、无法进一步提高。同时在实践课中对于一道题,学生只要能够编程输出正确结果就可以了,,但是学生是用什么方法做的,教学中没有重视,这使得学生做题不关心有多少种解决问题的方案、哪一种方案最优。这种实践教学方式既不能全面展现学生对知识的运用能力,更不利于培养学生的创新能力。
  (4)单一的笔试考核形式,缺乏对教学过程有效的反馈和编程能力的培养
  传统的教学模式中,考核形式采用单一的笔试考试,忽略学生的学习过程,更多的只看学生的最终考试结果。仅凭期末一张试卷检验学习效果,成绩获得的偶然性大,学生易养成“临时抱佛脚”的学习习惯。以纸质试卷的笔试考试形式,早期对语法等死记硬背的内容的考核占据较大比重,主要以选择、填空形式为主,卷面笔试等于纸上谈兵,无法真正考核学生实践能力尤其是编程能力及程序调试能力,最终的考试成绩很难科学、真实地反映出学生对所学知识的掌握及应用程度,学生的思维、创新能力也反映不出来。
  3.《程序设计》课程教学改革
  在“新工科”背景下,针对《程序设计》课程存在的问题,围绕“以计算思维能力培养”为导向,利用信息化辅助教学工具设计混合式教学[4]对课程进行改革,如图1所示,让学生在“输出”与“实践”中学习编程,掌握《程序设计》课程的精髓——“计算思维”。
  (1)混合式教学模式,培养学生的独立思考能力
  打破传统教学模式,结合传统课堂与网络课堂设计混合式教学模式,教学活动分为课前、课中、课后。课前阶段主要通过线上学习,掌握基本知识;课中阶段组织学生实践与讨论,巩固基本知识,加强对所学知识的实践应用,提高学生的编程能力;课后阶段结合线上与线下所学内容进行综合提高,结合专业加强学生计算思维能力的培养。学生在教师的引导下,课前完成知识的自主学习,课堂变为师生之間互动交流的场所,包括答疑解惑、知识的运用和拓展等,课后变成对知识的进一步提高,整个教学过程均培养了学生独立思考的能力,达到更好的教育效果。

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