计算思维落地报告-冯博琴20121027.ppt

1、计算思维能力培养计算思维能力培养“落地落地”问题的探讨问题的探讨冯博琴冯博琴2012.10.272012 年全国高等院校计算机基础教育研究会学术年会年全国高等院校计算机基础教育研究会学术年会西安交通大学西安交通大学2012 中国南京”2/652012中国南京报告内容报告内容 几几 点点 思思 考考 大学计算机教学实践效果大学计算机教学实践效果 西西交大交大 C T C T 教学研讨及方案教学研讨及方案计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 3/652012中国南京报告内容报告内容 几几 点点 思思 考考大学计算机教学实践效果大学计算机教学实践效果西交大西交大 CT CT 教学研讨及方

2、案教学研讨及方案计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 4/652012中国南京计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题p教指委关于申报大学计算机课程改革项目的通知中指出，大学计算机的教学总体目标要求是 “普及计算机文化，普及计算机文化，培养专业应用能力，培养专业应用能力，训练计算思维能力训练计算思维能力”。“递进层次，有所侧重，避免偏废递进层次，有所侧重，避免偏废”。n分类分层是必然选择分类分层是必然选择 5/652012中国南京n三种模式灵活推动课程改革三种模式灵活推动课程改革p方法推动式。课程教学内容不做大的调整，通过改进教学方法（例如专题研讨、问题引导、反思与自我建构

3、等）引导学生体会知识背后所蕴含的计算思维规律和特点。p内容重组式。课程教学的知识点没有大的抽换，但需以计算思维为主线重新组织，课程内容的结构有大幅度的调整。p全面更新式。将课程教学知识点进行大幅度更新，加大和突出与思维训练有关的知识点，开设类似“计算思维概论”的通识课程。计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 6/652012中国南京n在现有课程体系上进行提升在现有课程体系上进行提升p以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学改革 并不意味着将现有的计算机基础教学课程体系和教学内容“推倒重来”，p而是围绕计算机基础教学的目标，合理地定位计算机基础教学的稳定、核心的教学内容，突出实践能力

4、与思维能力培养，p形成计算机基础教学科学的知识体系、稳定的知识结构，p让计算机基础教学成为名副其实的传授基本知识、培养应用能力、训练计算思维的大学通识教育课程。计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 7/652012中国南京n在现有课程体系上进行提升在现有课程体系上进行提升p可以重点在传统计算机基础教学研究的基础上做以下两个方面的工作：在教学内容上在教学内容上，突出以，突出以“构造构造”为特征的问题求解为特征的问题求解方法的培养，通过梳理现有教学内容，进一步体现方法的培养，通过梳理现有教学内容，进一步体现计算机基础教学的核心；计算机基础教学的核心；在教学方法上在教学方法上，突出实践能

5、力和思维能力的培养，突出实践能力和思维能力的培养，通过教学方法的改革展现计算思维的魅力和基本思通过教学方法的改革展现计算思维的魅力和基本思想方法。想方法。计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 8/652012中国南京n任课教师是课程改革的关键因素任课教师是课程改革的关键因素p在课程中培养计算思维能力，不是在原有内容上贴计算思维标签，也不是言必称计算思维；p关键是要提炼并展现隐藏在知识背后的计算思维的光芒，引起学生求知欲望和心理共鸣。p这就要求任课教师要精心设计教学内容与案例，改革课程体系结构，并适当釆用先进的教学方法；计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 9/65201

6、2中国南京n以完整的课程体系实现计算思维能力培养以完整的课程体系实现计算思维能力培养p单独一门课程很难完整体现计算思维的许多内容，需要从课程体系的角度通盘考虑，研究计算机基础教学培养计算思维的整个架构。各个课程既要考虑自成体系，还必须考虑前后衔接、循序渐进。p在具体构建一门课程时，应考虑到专业需求与课程改革的平衡、技能传授与思想同化的平衡、学习难度与课程深度的平衡。可以采用如下3个步骤：课程目标保证专业需求课程目标保证专业需求主要内容融入计主要内容融入计算思维算思维综合实例体悟计算思维综合实例体悟计算思维。计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 10/652012中国南京n学科融合，

7、引入跨学科元素学科融合，引入跨学科元素p北京大学李晓明教授认为，在教学中有机地引北京大学李晓明教授认为，在教学中有机地引入跨学科元素是培养计算思维能力的一种措施。入跨学科元素是培养计算思维能力的一种措施。p在李晓明教授开设的在李晓明教授开设的“网络结构与效应原理网络结构与效应原理”课程中，使用图论和博弈论的基本概念，去尝课程中，使用图论和博弈论的基本概念，去尝试解决社会学和经济学中与网络有关的若干经试解决社会学和经济学中与网络有关的若干经典问题。典问题。p提供了在课程中体现计算思维的一个范例，其提供了在课程中体现计算思维的一个范例，其组织方式同样可以应用到其他课程中去。组织方式同样可以应用到其

8、他课程中去。计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 11/652012中国南京n学科融合，引入跨学科元素学科融合，引入跨学科元素p根据学生的专业，将根据学生的专业，将计算思维与专业应用进行计算思维与专业应用进行融合融合，有利于让学生感受到利用计算思维求解，有利于让学生感受到利用计算思维求解问题过程中的魅力。问题过程中的魅力。p“大学计算机大学计算机”这门课可以不必停留在介绍计这门课可以不必停留在介绍计算机学科本身，而是从算机学科本身，而是从更高的角度更高的角度发现其在各发现其在各个学科中的关键应用，这样的一门课程或者一个学科中的关键应用，这样的一门课程或者一本教材必然是另一番风景，我

9、们亦很期待。本教材必然是另一番风景，我们亦很期待。-对于计算思维能力培养落地问题的探讨对于计算思维能力培养落地问题的探讨 中国大学教学中国大学教学 p4-p5 2012.9 p4-p5 2012.9计算思维能力培养落地问题计算思维能力培养落地问题 12/652012中国南京 准确理解立项目标，着力提升大学生信息素养和应用能力 -对高教司项目的理解 13/652012中国南京经教育部高等教育司同意，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会与文科计算机基础教学指导委员会，于2012年7月21日决定启动“大学计算机课程改革项目”的申报工作，通过评审的项目将推荐作为教育部高等教育司的立项项目。14/

10、652012中国南京高教司对一类基础课程专门立项进行研究，足见大学计算机基础课程教学改革的重要和紧迫；抓住这一难得机会，形成促进我国计算机基础教学上新台阶的局面，关键是 要狠抓教学研究，准确理解立项目标，精心设计实施过程步骤，坚定地把成果物推到教学一线检验、完善 确保项目预见成果达标。15/652012中国南京大学计算机的教学总体目标要求是 “普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维能力”。这三句话既描绘了计算机基础教育完整面貌完整面貌，又可以看成是三个递进层次递进层次。16/652012中国南京 “普及计算机文化”,是大学计算机教学目标要求的第一个层次：使学生了解信息技术应用对人们生活

11、、工作、学习方式所带来的变化和对经济社会发展所做出的巨大贡献，了解信息技术与自然科学、工程技术、人文社科等相互渗透、交叉融合，促进各学科的发展。17/652012中国南京“培养专业应用能力”，即：理解和掌握计算科学的基础知识和基本方法，掌握基本的信息技术应用能力，掌握利用计算工具解决专业领域问题的思路和做法。明确把计算思维和计算工具并列起来，提出要求学生掌握计算思维解决专业领域问题的思路和做法，是在计算机教育新形势下的科学认识，把“训练计算思维能力”看成是大学计算机教学目标要求的第三个层次。18/652012中国南京三个层次是一个完整的教学设计，有起始点，也有落脚点；各校可以根据培养目标，科学

12、地制定本专业的计算机课程的教学要求，力求做 递进层次，有所侧重，避免偏废。19/652012中国南京二、项目建设目标二、项目建设目标有三个要求：1、满足以上三个层次大学计算机的教学总体目标要求；2、是以培养计算思维能力为主线；3、是开展系列课程改革研究及系列教材建设。可以看出，本项目的目标与以前教改项目不同，强调“主线”是培养计算思维能力。20/652012中国南京项目申请人在构思项目建设目标时,必须思考如何体现计算思维这根主线?计算思维有哪么重要吗？所有学生都需要培养 CT 吗？一般院校应该怎么做？。许多问题现在还没有十分满意的解答，教学层面上的计算思维研究还比较初步，恰是这个原因，本次立项

13、才显得及时和重要。期望通过本项目的研究，找到解决计算思维从学术研究“落地”到教学过程中出现的认识、操作上的一些关键问题的思路，为面上推广提供经验和指导。21/652012中国南京 三、项目研究路线图和建设内容三、项目研究路线图和建设内容文件指出：项目建设要遵循“顶层设计、系列规划、分步实施”的原则。我以为以下“路线图”可供参考：首先，从理论层面研究计算思维的内涵内涵以及在项目成果物中表现形式表现形式，课程哪些内容可以何种方式呈现给读者？进入设计阶段，项目应参照各教指委的教学基本要求，科学规划大学计算机课程的知识结构和课程体系，指出本项目与教指委的教学基本要求区别，细化到知识单元、知识点、实验单

14、元、技能点，当然应阐述其理由。22/652012中国南京操作阶段是要落实全面建设一个系列课程的目标，建设内容包括一门完整课程所需的教学设计、实施方案、教学资源和实验准备等。前面所有的思考将在本阶段检验和实施，在一定意义上可以说，“将大学计算机课程建设成为培养学生多元化思维之一的计算思维能力的有效途径”的设想能否实现，决定于本阶段的细节能否到位。23/652012中国南京最后一阶段是教学效果评价。项目组适时选择一批符合项目设定层次培养目标符合项目设定层次培养目标的高校和专业进行试点，根据反馈修正方案；由于项目研究周期短，这项工作要尽早筹划，否则项目研究成了成了“自说自话自说自话”的制作的制作，缺

15、乏说服力，也就失去了推广力。24/652012中国南京四、项目研究成果物四、项目研究成果物文件指出：成果形式为项目总结报告、课程资源、系列教材、教学效果评价报告等。项目研究成果物是研究内容的物化，是项目研究价值和社会价值的表现。特别是当前计算思维从学术研究计算思维从学术研究“落落地地”到教学过程中到教学过程中，一些教师认识上存在许多疑惑，操作上确实缺乏抓手；在教学建设许多环节尚处于空白的情况下，可见的成果物尤为珍贵。25/652012中国南京项目总结报告项目总结报告1、是一篇大文章，它应该以若干高质量教研论文和学术交流报告为基础;作为一个教学前沿的全新内容的教学研究，不乏研究创新点。所以期望每

16、一个项目都要国家级教学期刊上发表几篇论文，在重要研讨会上公布研究成果，广泛吸取学术界的意见；26/652012中国南京课程资源课程资源包含了许多内容，它支撑所有教学环节。课程资源主要有教学基本文件、教学内容设计、实施方案、教学资源和实验内容设计、实验平台等。容易出现的偏差，或必须强调的是这里的课程资源是新设计的，不是原来课程资源，换一个标签；二者可能从内容上有许多相似之处，但新课程是以培养计算思维能力为主线，思路、结构是全新的，给人一种十分清新感觉。27/652012中国南京教材教材 是成果物化最重要形式，影响面最宽，它把成果直接传达到成果终端主要受益者学生。项目总数十分“吝啬”，重要出发点是要提高项目研究水平和成果的“精确度”。经教指委项目验收合格，出版时可标注“教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会推荐教材”字样。忌讳的是对原教材稍作修饰，“新瓶装旧酒”，那样的教材验收的风险性很大哟。28/652012中国南京项目成败最终是拿教学效果说事，教学效果评价报告贵在客观，自已说好不算数；学生最主要受众，所以教学效果评价还得以学生那里教学效果评价还得以学生那里出来出来。由于项目建设周期