浅析基于计算思维的大学计算机基础课程模块化教学改革

　　一、对计算思维的认识
　　计算科学是一种与数学模型构建、定量分析方法以及利用计算机来分析和解决科学问题的研究领域。从计算机的角度来说，计算科学是应用高性能计算能力预测和了解客观世界物质运动或复杂现象演化规律的科学。它包括数值模拟、工程仿真、高效计算机系统和应用软件等。利用计算科学对其他学科中的问题进行计算机模拟或者其他形式的计算而形成的诸如计算物理、计算化学、计算生物等学科统称为计算学科。计算学科的基本问题是：什么能被自动进行。
　　计算思维是如何使用计算手段求解问题的思维方法。这个过程包括三个方面：首先是可计算性和计算复杂性，即这个问题能否利用计算的方法求解和求解有多复杂；其次是用算法和程序表达和描述问题；最后是具体实现问题。
　　二、计算思维的切入点
　　计算的思想和方法主要解决的是可计算的问题，计算学科主要解决的是什么能被自动进行的问题。这个问题偏理工，而且已经在理工学科中引起广泛关注，例如数学学科的应用数学专业、信息和信息科学专业中已经引入计算科学的思想以及计算机程序设计、数据结构、数据库类课程；物理学科也十分重视计算物理方向，课程设置中也有丰富的计算机算法设计类课程。
　　大学计算机基础课程作为大学的通识类课程，是教计算机解决问题的思想和方法还是计算的思想和方法？甚至有的学校把大学计算机基础课程的内容改成了计算机学科的浓缩版，讲成了计算机导论。这些想法统一而论是有些不合适的。毕竟在文史类专业中，例如汉语言文学、美术学中是很少有可计算、可自动化的问题的。因此，可以进行分类教学的方法，至少分为理工类和文史类两大类。
　　计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。在教学的思想上，理工类偏向运用计算机科学的基础概念去求解问题和设计系统，而文史类偏向运用计算机科学的基础概念去理解人类行为，以及计算机在解决问题的一些方法和思路，作为学生在自己的学科领域想利用计算的思想解决问题的借鉴。
　　三、模块化教学改革
　　教学内容方面进行模块化设置，施行模块化教学，以方便选择和实施。教学内容可以划分为计算机软硬件基础、算法与程序设计、计算机网络、多媒体技术、计算机应用与常用软件等。理工类侧重软硬件基础、算法与程序设计模块；文史类侧重计算机应用与常用软件、多媒体技术模块。
　　教学方法改革就讨论如何在课程的改革中尽量地扩大计算思维的思想，而缩小和减弱操作技能的讲授。例如在操作系统章节，过去我们直接切入windows系统，讲桌面、图标、菜单、文件管理和控制面板，知识点和操作要点符合技能考核的要求，但是对计算思维或者没有太大的帮助。因此，可以在操作系统章节讲解什么是操作系统，操作系统的功能，操作系统的分类，常用的操作系统，操作系统如何协调机器的活动，竞争控制和操作系统的计算思维，例如时间管理、空间管理和设计哲学。这些知识有助于学生利用操作系统中涉及的思想解决一些实际问题，例如可以利用CPU调度算法自动管理工作时间安排，理解医院的挂号问诊、列车调度、餐厅下单管理等可以应用的方面，以及利用空间管理的思维方式理解人类处理不断增长的信息的方式等。
　　在计算机硬件基础章节，可以侧重介绍计算机为什么采用二进制，以及数值的表示、字符的表示、汉字的表示、声音和图像的表示，进而让学生理解多媒体计算机在处理多媒体信息的基础和理论根据，对学生理解和使用多媒体方面的应用软件有很大的帮助作用，理解信息数字化后的通用处理方式。
　　在计算机网络章节，不仅介绍网络基础知识，网络的体系结构，还要了解因特网和应用、网络安全方面的知识，鼓励知识扩展，为学生掌握自主并合理地搜索和扩展知识领域的方式和方法。
　　四、计算思维与教学评价
　　教学评价方面不能还应用之前的等级考试系统、模拟类考试系统等测试系统考核技能，测试学生操作的准确性，而是应配以开放性和综合性的方式进行考核。
　　以计算机网络模块为例，可以用开放性的题目测试学生对于利用网络搜索自己想要的东西的方式、方法和准确性。把搜索后的知识进行整合和整理，变成真正的问题的解答。也可以用问答题的方式，给出条件和环境，考察学生对于网络知识的理解，例如在什么情况下采用哪种网络接入方式各为合适。能力方面，可以考核学生通过使用web浏览器和web搜索引擎完成网页显示、在计算机间传输文件、访问商业信息服务、发送电子邮件以及与其他因特网用户进行交互，对网站进行评价等。
　　总之，基于计算思维的大学计算机基础课程模块化教学改革思路更贴合各学科专业的特点。将计算机解决问题的思想和方法应用到各专业领域，使得计算机基础课程的内容与各学科结合更紧密，更具普适性。教学内容在原有的基础上进行提炼和升华，分类、模块化教学更适合理工类和文史类的培养方案，开放性的教学和考核更有助于学生能力的提高。