基于計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的《計算機(jī)導(dǎo)論》課程改革與實踐
發(fā)布時間:2019-08-06 來源: 短文摘抄 點擊:
摘 要:在《計算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的計算創(chuàng)造性思維,對促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感、提高學(xué)習(xí)興趣具有重要作用。本文把計算創(chuàng)造性思維納入到計算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)過程中,從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和改進(jìn)考核方式等方面對基于計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的課程教學(xué)模式進(jìn)行了探索性研究和實踐。通過對采用課程教學(xué)改革的控制組和對照組的對比分析發(fā)現(xiàn),基于計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的課程教學(xué)模式教學(xué)效果顯著,為計算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)改革提供了有益參考。
關(guān)鍵詞:計算機(jī)導(dǎo)論;計算創(chuàng)造性思維;課程教學(xué)改革
中圖分類號:TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 引言(Introduction)
《計算機(jī)導(dǎo)論》課程是計算機(jī)學(xué)科相關(guān)專業(yè)的第一門導(dǎo)引性課程,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,激發(fā)學(xué)生對計算機(jī)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)熱情,掌握計算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)方法,從而提高分析問題、解決實際問題的能力。傳統(tǒng)的《計算機(jī)導(dǎo)論》課程的內(nèi)容基本上是計算機(jī)學(xué)科各領(lǐng)域知識的濃縮版,內(nèi)容涉及面廣,但針對性不強(qiáng)[1],缺乏為學(xué)生提供計算思維的訓(xùn)練,也未注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用的技能,嚴(yán)重影響了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和學(xué)習(xí)興趣[2]。因此,將計算創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)納入到《計算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)中,是激發(fā)學(xué)生對計算機(jī)學(xué)科相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的重要基礎(chǔ)。
結(jié)合應(yīng)用型本科院校計算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面,探究以培養(yǎng)學(xué)生計算創(chuàng)造性思維能力為目標(biāo)的應(yīng)用型本科院校計算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)模式,準(zhǔn)確定位教學(xué)要求,合理取舍教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生初步掌握計算機(jī)問題求解的思維方式,將為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的認(rèn)知基礎(chǔ)。同時,通過改革教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的計算創(chuàng)造性思維,對促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感、提高學(xué)習(xí)興趣也具有重要作用。
2 基于計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的課程教學(xué)模式
(The teaching mode based on training of
computational creativity thinking abilities)
2.1 計算創(chuàng)造性思維
卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在2006年提出計算思維的概念,認(rèn)為計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計和人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動[3]。計算思維的精髓在于運用計算機(jī)科學(xué)的思想與方法分析問題、行為理解、系統(tǒng)建模和設(shè)計實現(xiàn),其本質(zhì)是抽象與自動化[4]。
創(chuàng)造性思維是指主體在創(chuàng)造性活動中所進(jìn)行的以問題為出發(fā)點,以創(chuàng)造性人格為導(dǎo)向,綜合運用多種思維形式,以直覺、靈感、頓悟等突發(fā)性思維為顯著標(biāo)志,具有全腦性、選擇性、類比性、全功態(tài)性、審美性等特征,能產(chǎn)生有社會價值的新成果的思維活動。創(chuàng)造性思維是人類智力發(fā)展的內(nèi)在過程,可在任何場景下練習(xí)、激勵和開發(fā)[5,6]。Epstein的生成理論(Generativity Theory)[5]認(rèn)為創(chuàng)造性思維由以下四個核心要素組成:知識拓寬能力(Broadening)、挑戰(zhàn)性(Challenging)、周邊環(huán)境(Surrounding)和捕捉能力(Capturing)。由此可知,Epstein描述的創(chuàng)造性思維能力是一種可廣泛應(yīng)用的技能集,這個技能集不僅為創(chuàng)造性地應(yīng)用現(xiàn)有知識和技能提供了準(zhǔn)備,還為學(xué)生參與終生學(xué)習(xí)、增強(qiáng)他們在跨學(xué)科背景下處理日益復(fù)雜問題的能力奠定了基礎(chǔ)。
以計算思維和創(chuàng)造性思維為認(rèn)知手段,將兩者結(jié)合,提出新的計算創(chuàng)造性思維。計算創(chuàng)造性思維是一種在新的環(huán)境或合作者的場域中,通過融合計算思維和創(chuàng)造性思維,從而拓寬問題解決方案的認(rèn)知手段。計算創(chuàng)造性思維是一種共生的能力和方法,挑戰(zhàn)性的問題迫使學(xué)生應(yīng)用前所未見的、不尋常的方式使用計算手段,為新老問題引出新的計算方法,從而利用創(chuàng)造性思維開啟學(xué)生對計算思維的理解,拓寬問題解決方案的范圍。
計算創(chuàng)造性思維作為一種新的認(rèn)知手段和一類普適的技能,其養(yǎng)成和訓(xùn)練是一個長期、循序漸進(jìn)、潛移默化的過程,與以往的課程教學(xué)模式有著不同的要求和目標(biāo),對現(xiàn)有的教育觀念和方式提出了新的挑戰(zhàn)。如何將計算創(chuàng)造性思維的訓(xùn)練與計算機(jī)導(dǎo)論課有機(jī)融合,將知識的傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥R的思維傳授,讓學(xué)生通過課程教學(xué)體驗到計算創(chuàng)造性思維的價值,將對后續(xù)計算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有奠基啟發(fā)作用。因此,只有在計算機(jī)導(dǎo)論課程中加強(qiáng)對學(xué)生計算創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng),才能讓學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中潛移默化地建立計算創(chuàng)造性思維式的思考習(xí)慣,從而提高對計算機(jī)知識的認(rèn)知水平和解決計算機(jī)問題的能力。
2.2 基于計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容設(shè)計
計算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)通常只注重計算機(jī)知識的傳授和應(yīng)用技能的培養(yǎng),忽略了新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的現(xiàn)實,不能有效適應(yīng)高速發(fā)展的社會需求。在兼顧《計算機(jī)導(dǎo)論》原有教學(xué)內(nèi)容的同時,改變傳統(tǒng)“專業(yè)課程簡化濃縮版”的課程內(nèi)容安排,結(jié)合計算機(jī)領(lǐng)域最新理論及技術(shù)發(fā)展,以計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)為核心,把計算創(chuàng)造性思維融合到計算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)過程中,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算創(chuàng)造性思維處理實際問題的能力和創(chuàng)新能力。按照計算創(chuàng)造性思維理念構(gòu)建計算機(jī)導(dǎo)論課程體系,課程內(nèi)容安排如圖1所示。
教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置重點放在明確專業(yè)目標(biāo)、理解專業(yè)基礎(chǔ)知識和了解專業(yè)發(fā)展新技術(shù)等方面,簡化課程中的部分基礎(chǔ)內(nèi)容,將其納入自學(xué)范圍,借助MOOC等在線課程資源,敦促學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。課程要求學(xué)生理解計算思維和創(chuàng)造性思維在問題解決過程中所發(fā)揮的作用以及運用計算創(chuàng)造性思維解決問題的一般步驟。這種課程設(shè)置在強(qiáng)調(diào)學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本技能的理解和掌握的基礎(chǔ)上,促進(jìn)了學(xué)生計算創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng),使學(xué)生具備將一個實際問題通過抽象、歸納、創(chuàng)新等方式,轉(zhuǎn)換為可在計算機(jī)系統(tǒng)中求解問題的能力。
2.3 基于計算創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)的探究式教學(xué)
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