| 标题 | “卓越工程师”视角下的计算思维能力培养研究 |
| 范文 | 刘风华 杨丽君 摘 要： 根据教育部启动的“卓越工程师教育培养计划”，作为新型工程应用型人才的卓越工程师，具备计算思维对掌握信息技术并用新技术解决问题有着重要的意义。教学中通过采用“问题驱动”式分层教学、贯穿兴趣驱动的自主式学习、成立课题研究小组等方式，有意识地培养学生的计算思维能力，使学生的学习能力、解决问题能力和创新能力得到提高。该方法的应用有效地提高了课堂实效，教学效果良好。 关键词： 卓越工程师； 计算思维； 问题驱动； 自主学习 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）11-83-03 Research on the cultivation of computational thinking ability of excellent engineer Liu Fenghua， Yang Lijun （Department of computer of Xinjiang Institute of Engineering， Urnmuqi， Xinjiang 830091， China） Abstract： According to the Ministry of Education launched the "excellent engineer education and training program"， the computational thinking has important significance for students to master advanced information technology to solve problems by new technologies. Using the teaching methods of the "problem-driven" stratification teaching， interest driven autonomous learning and establishment of the research group， consciously cultivate the computational thinking ability of students to improve learning ability， problem solving ability and innovation ability of students'. Application of the methods effectively improves the actual effect of the classroom teaching and the teaching effect is good. Key words： excellent engineer； computational thinking； problem-driven； autonomous learning 0 引言 党的十七大以来，党中央、国务院作出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列重大战略部署，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1]。“卓越计划”的提出对高等教育改革发展提出了迫切要求。著名计算机科学家和发明家道格拉斯·恩格尔巴特说到“数字技术可以改变这个世界，但更关键的是，它改变了我们一贯的思维方式。”思维的变革才是世界的变革，作为计算机科学界最具有基础性和长期性的思想——计算思维，必将成为卓越工程师培养的关键能力[2]。有关专家认为计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学众多知识的一系列思维活动[3]。中国科学院信息领域战略研究组编写的《中国至2050年信息科技发展路线图》中明确指出要将培养学生计算思维能力作为首要目标[4]。作为具有创新能力的高质量工程技术人才，学会用计算思维去思考问题和解决问题成为“卓越计划”的关键。 1 “卓越计划“下的计算思维能力培养 我校作为新疆惟一一所工程类本科院校，2013年入选了卓越工程师教育培养计划学科专业名单。在瞬息万变的技术发展中，为完成从“教授技能”到“形成思维”的变革，培养具有创新性强、满足经济和社会发展需求的工程科技人才，我校开展了以工程教育为背景的计算思维能力培养研究。在推进计算思维能力培养的过程中，以信息技术基础课程为依托，结合工程教育特点进行课程整合，主要是为了培养学生运用现代信息技术解决工程实际问题的能力，以及增强学生利用先进的信息技术进行自主学习的能力，为其今后终身学习和职业发展奠定基础。在该课程的教学中以激发学生的创造性、主动性为目标，在教学中逐步培养学生的计算思维能力。 2 以计算思维能力培养为目标的教学改革 计算思维是一种科学思维，与理论思维、实验思维一起构成了人类的三大思维。计算思维并不是一种新的发明，而是早已存在的思维活动，是每一个人都具有的一种技能[5-6]。由于没有受到充分的重视，人们的计算思维活动往往是无意识的，培养计算思维能力的关键是要将无意识的计算思维变成有意识的计算思维，主动地用计算思维去解决问题。 2.1 采用“问题驱动”式引导教学 为有意识的培养学生的计算思维，激发学生的学习兴趣，提出了以“问题驱动”式教学方法，将教学过程归纳为从提出问题、分析问题、构造方法、解决问题、引发思考的不断循环，直到找出解决问题的最优方法，该方法中可以从简到难层层深入，并且通过不断的发现问题、解决问题中总结和归纳出一类问题的解决办法，该方法吸取了“任务驱动”式教学的优势，同时以发现问题、解决问题的主线，采用层层推进的层级式教学，不但较好的完成了任务，而且在问题求解中归纳总结，同时也兼顾了学生水平不齐的问题。如图1，以某企业举办10周年庆典，给嘉宾发放邀请函为例讲解邮件合并。 该方法通过解决一个问题引发对下一个问题的思考，而问题的不断提出也是研究问题层次的深入，如该例子中，通过图解可以看出邮件合并分为三个层次，第一层次是生成简单的批量文档，如账单、通知等；第二层次是自动实现按条件匹配，如给欠费客户发放催款通知、给考试通过的学生发放录用通知；第三层次是批量导入带照片的数据，如考试证、工作证制作。讲解中通过提出问题和解决问题透彻地掌握了该类问题的解决方法，最后进行总结归纳，为将来遇到类似问题积累解决问题的经验。 2.2 贯穿兴趣驱动的自主式参与学习 由于高中长期的学习压力和高考升学的严峻形势，使不少学生喘不过气来。大学里自由度较大，自我支配的时间也较多，新的学习机会和环境使他们有强烈的求知欲望和成才动机。因此，在该课程中，让学生分组组织活动，一方面学生可以张扬个性、展示自我，另一方面结合所学的知识达到学以致用的目的。 如2013年入学的煤炭深加工与利用专业学生，该班级共有30名学生，均分为2组，每组需组织一次活动，由学生自选主题。经过商讨后选定了两个活动：针对煤炭专业往届毕业生开展“校友见面会”活动和面向本系学生开展“模拟矿井体验”活动。根据学习进度和活动安排，阶段性的工作内容如表1所示。 活动中，学生所有的问题都从现实出发，促使学生自主学习知识来解决遇到的问题，使学生在获得成就感的同时更加积极主动的学习。同时，也给与了学生自主学习及获得帮助的有效途径，除了教师答疑和网上搜索外，我校计算机系成立的“计算机爱好者协会”也为活动的开展提供了设备和技术支持，学生可以在课下通过交流学习到更多知识。 2.3 成立课题研究组 计算思维包含的内容不是一门课程所能承担的，培养计算思维能力需要有一系列的计算机应用课程作支撑和拓展，如数据技术与应用、程序设计、多媒体技术、计算机网络等课程，这些课程引导学生应用计算思维解决各种专业的问题。同时，很多实际问题的解决需要多专业、多手段共同协助完成，而课堂上短短几十个课时的介绍是无法让学生全面深入了解。因此，我们采用了成立课题研究小组的方式，由专业教师和计算机相关教师共同组成指导小组，指导学生完成感兴趣的课题。如由煤炭安全生产专业学生和通信技术专业学生共同完成的“简易煤矿生产监控系统”，“井下人员定位系统”等，通过实践，不仅解决了专业中遇到的问题，而且掌握了网络、通讯、程序设计、数据库开发、等相关技术和方法，而实现了通用技术向专业知识的过渡，也实现的计算思维能力培养的终极目标。 3 结束语 信息化发展已经与人类学习、交往、工作和生活融为一体，给人类的生存和发展带来革命性的影响。计算思维对培养具有综合素质、综合能力、创新能力和国际化视角的卓越人才起着重要作用。将计算思维理念引入教学对工程教育来说是一个有力的挑战，我们在初步探索并取得一定成绩的基础上，将进一步深入研究，逐步摸索出更加适合工程教育的计算思维培养的教学模式和方法，努力培养出更多满足社会不同需求和不同层次的高质量工程技术人才。 参考文献（References）： [1] 刘晓霞.“卓越人才”视角下我国高等教育改革趋势[J].高教 改革与发展，2015.6：4-5 [2] 候永峰，武美萍，宫文飞等.深入实施卓越工程师教育培养计 划，创新工程人才培养机制[J].高等工程教育研究，2014.3：1-6 [3] 李廉.计算思维——概念与挑战[J].中国大学教学，2012.1： 7-12 [4] 中国科学院信息领域战略研究组.中国至2050年信息科技 发展路线图[M].科学出版社，2009. [5] 徐志伟.21世纪计算机科学的研究热点[J].中国计算机学会 通讯，2009.5（2）：15-18 [6] 王飞跃.从计算思维到计算文化[N].科学时报，2007.10. |
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