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［摘要］为了提高计算机应用软件类课程教学质量，着力培养学生利用计算机应用软件分析问题和解决问题的意识和能力，注重培养学生的计算思维与创新能力。从分析计算机应用软件类课程的共性问题入手，以培养“计算思维”的能力作为课程教育和改革的出发点，分析并论证了课程教学过程中培养学生计算思维能力的必要性，阐述如何强化计算思维培养。结果表明，在计算机应用软件类课程的教学改革中重组教学内容和教学方法有利于学生计算思维能力的培养，亦有利于提高学生能力和课程教学质量。
［关键词］计算思维；计算机应用软件类课程；教学改革
思维是创新的源头，技术和知识是创新的支撑。2006年美国卡内基•梅隆大学周以真教授提出计算思维的含义：“计算思维是运用计算机科学基本概念求解问题，设计系统和理解人类行为的方式，涵盖了计算机科学领域广度的一系列思维工具”。她再次将计算思维描述为：计算机思维是与形式化问题及其解决方案相关的一个思维过程，其解决问题的表示形式应该能有效地被信息处理执行。计算思维和阅读写作一样已成为人类内在的、普适的、通用的思维模式和基本能力，成为人类应具备继实验思维和理论思维之后的第三种思维。计算思维关注的是人类思维中有关可行性、可构造性和可评价性的部分。学会运用计算机科学的基础概念、方法和工具解决客观世界的各种问题是每个现代人应该具备的基本素质。本文从分析当前计算机应用软件类课程的教学现状及原因入手，分析强化计算思维培养对计算机应用软件类课程教学改革的可行性。紧紧围绕以计算思维培养为核心，探讨计算机应用软件类课程教学改革的途径及方法，并以Word软件为例详细演示如何培养学生的计算思维。
一、计算机应用软件类课程教学现状分析
（一）教学对象现状分析
少数学生具有较为扎实的计算机基本操作技能，并且对课程有浓厚的学习兴趣。大部分学生的计算机操作水平较弱，基础知识掌握不牢固，缺乏知识的系统性，对课程饶有兴趣，主动学习性不强。
（二）课程教学内容分析
课程资源严重匮乏，教师缺乏课程资源开发与利用的意识和能力。多数教师的课程资源是教科书或来源互联网。对教学项目的合理性和实用性缺乏论证。
（三）教学情况分析
在开展教学活动时，课堂教学主要通过知识点的示范演示，然后学生通过模仿练习。讲解的内容多半为软件的使用，不会让学生领悟软件真正的设计内涵。课程知识点没有与生活实际结合，仅仅就是知识点的讲解，没有让学生理解这些知识能够解决实际生活中的哪些问题。教学的注重软件知识点应用，没能引导学生建立知识图谱和把知识点融会贯通。教学没能以学生为中心开展教学活动，课堂气氛沉闷的现象比较严重，师生互动不强，不能有效地调动学生学习的积极性和主动性，课程教学成效不显著，教学效果得不到良好保障。
（四）考核情况分析
计算机应用软件类课程考核内容侧重于基本概念、操作技能，缺乏对问题处理的思路考核，处理方式的考核。考试应倾向于学生求解问题的思维模式与基本方法。考试形式应该多元化，重视实践工程考核和过程性考核。综合运用闭卷、开卷、项目分析、问题解决与课堂问答等多种考核方式，提高学生学习主动性，激发学生的学习兴趣。
二、计算机应用软件类课程教学共性问题的原因分析
（一）强调“动手做”，缺少“动脑想”
计算机应用软件类课程一般的教学过程是教师在课堂上演示软件命令的使用和操作，并结合项目案例进行练习。学生通过观看教师讲解演示、记忆操作过程并具有验证性的进行实际操作。学生对项目没有进行自身主动的效果设计，在项目实施中，只需依葫芦画瓢，不考虑需要哪些技能和用什么软件实施，自然也没有思考需要得到一个什么样的结果，整个的教学过程没有计算思维的培养和训练，这将极大影响学生主动学习的热情、主动动手的实践能力和创新能力的培养。计算机应用软件类课程的课堂教学应该将计算思维能力的培养作为一个首要任务，在讲解工具使用的同时让学生真正领悟软件设计的内涵，树立软件是辅助工具，是用来解决问题的手段的思想，课程的教学重点应是能力的培养而非工具的使用。
（二）做不到融会贯通，举一反三
教学的主要内容是软件的每个功能的使用，对实际问题的处理缺乏思路培养，学生虽然在课堂上掌握了每个命令的基本操作，但实际项目中不能融会贯通、不能理解其科学特性。学生没有建立起知识图谱，在实践具体的实际项目时，不能串联知识点，缺乏综合应用能力。应用软件的更新升级很快，课程教学时需要让学生掌握利用软件技术解决问题，理解技术背后的思想和方法。进而在教学环节，引导学生运用软件知识解决实际问题，培养学生遇到某个问题时，使用哪个软件进行解决，怎么解决的思维。
（三）教学内容与实际应用脱节
教学中设置的项目复杂度不高，涉及的知识点较少，实际的问题往往比较复杂，综合性强，日常教学中如果忽视对学生的思维能力、创新能力的培养，容易使学生的思维僵化。学生在遇到实际问题时，不会发挥计算思维的作用，不能很好地解决问题。在教学过程中，要做到有效促进理论与实践深度融合，才能进一步提高学生的实践能力和创新能力，增强学生工程实践的能力。
三、以计算思维为核心的计算机应用软件类课程教学的可行性研究
（一）可行性分析
图灵奖获得者Karp认为自然问题和社会问题内部蕴含丰富的属于计算的演化规律，通过恰当的方式表达出来，使之成为能够用计算机处理的形式，这就是基于计算思维概念的解决自然问题和社会问题的基本原理和方法论。中国科学院计算所李国杰院士提出：“计算思维是运用计算机科学的基础概念求解问题、并用最有效的办法实现问题求解”。计算机应用软件是为了解决某个特定应用领域的实际问题而编写的程序。它是用来帮助人们快捷、方便和高效的解决问题。计算机应用软件类课程的核心是使用应用软件完成各种任务，这些任务大多与设计密切相关，计算机应用软件类课程持有的实践性和实用性，要求学生学习思维必须从技术操作的方法论和工具论中跳出来，转向利用软件进行设计和创意制作的思想上。计算思维的本质在于计算机工具开展的解决问题，问题的解决常常表现为设计过程，那么教师在计算机应用软件类课程教学中培养学生利用计算机应用软件分析问题和解决问题的意识和能力，以及解决问题的计算思维的这一过程，就可以实现思维蕴含在案例中，案例蕴含着思维。
（二）强化计算思维培养的目的分析
计算机应用软件类课程对各专业学生来说是其构建专业知识体系中的重要基础，也是从事专业工作不可或缺的技能。计算机应用软件类课程的培养目标不仅是让学生掌握软件技术，而且更重要的是让学生掌握计算思维的基本方法，培养学生的逻辑思维和解决问题的能力。各专业开设计算机应用软件类课程的目的是培养学生的计算思维，并应用计算手段进行各学科研究和创新。计算机应用软件类课程是实践性很强的综合应用性课程。从技能角度出发，学生不仅要掌握基本的命令使用和操作，而且能够利用掌握的知识进行综合项目实施；从能力培养的角度来说，重要的是要让学生学会在问题求解过程中使用什么软件，如何实施才能达到最好的效果；从计算思维培养的角度出发，要求学生能够掌握解决问题的基本方法，也就是说学生要根据所处理的不同问题，来选择合适的软件进行问题的处理和优化，从而在培养学生掌握计算机基础课程知识及操作技能的基础上，启发学生用计算思维主动思考和解决问题，以培养主动学习能力。
（三）有助于引导学生解决问题和创新的培养
计算机应用软件类课程的教学中强调软件的基本操作和处理简单问题是不够的；缺乏综合运用，解决比较复杂的问题；缺乏以软件为基础的创新应用；缺乏动态地从学生未来职业角度体现课程存在的应用价值；缺乏从学生应具备的能力需求的角度看待课程的意义。通过计算思维的培养，学生不仅能掌握软件的使用，同时具备在面对实际问题时能有效快速地想到如何解决、用什么软件最快、最高效，为问题的解决提供自己的解决方案。教学不能仅满足当前工具的使用，而是对待问题时，培养学生解决问题的思路。引导学生去把握整体设计思路，去探索、去思考、去动手、去领悟。
四、以培养计算思维为核心的教学设计原则
构建基于计算思维培养的计算机应用软件类课程教学，我们需要设计一个合理优化的教学体系，重新构造知识系统。在教学全过程中，注重于展示和解释“计算思维”的基本内涵和方法，把整个计算思维的培养分解为若干个属于计算思维的课程内容，通过在课堂上的讲授，让学生理解该思维过程，并逐渐转化为自己解决问题的思维方法。以能力为本位，以学生为中心的教育，培养学生的协同能力、交流能力、创新能力、批判性思维能力，对教学的流程进行重组再造。传授知识的部分需要借助网络让学生自学，把课后的知识翻转到课堂上来。在课堂上老师以真实的问题来引导进行研讨式的教学。老师角色由仅仅传道授业更替为教学活动的“组织者”、“导学者”、“资源的开发者”、“教学创新的研究者”、“终身的学习者”。成为一个技术加艺术加学术进行深度融合的新时代的教师。
（一）教学设计
以学生为主体，计算思维培养是核心，线上线下混合式教学。教学设计的出发点是以学生为中心，整个教学设计的最终目的是培养学生的计算思维、提升学生的能力。课程目标和教学要求，不仅仅要求学生掌握计算机基础知识和应用软件的实际操作能力，要将计算思维的培养融入到实际教学中，要让学生真正掌握分析问题、解决问题的能力；着重于培养学生运用工具软件解决实际问题的能力。
（二）教学手段
构建新的教与学的环境，将传统的教学空间，教室、图书馆这些物理的空间，与数字资源空间相结合，建立慕课、微课、数字图书馆这些数字资源。构建社交空间APP等。未来的学习空间将由物理空间加上丰富的数字资源空间、网络的社交空间构成新的教与学的环境，充分利用现代化的教学手段，案例教学、任务驱动、课堂研讨等教学方法，充分结合“翻转课堂”，对于一些较基础、较理论的知识点，可以让学生在课前通过网络平台上的资源进行自学。在课堂上，教师主要进行问题解答、思维能力培养和知识拓展。
（三）教学内容
教学内容的选择要注重情景化、贴近实际应用，与专业背景结合、与未来可能从事的职业的日常事务结合。设计结构较为复杂的综合性问题，具有工作过程和处理的系统性，实际应用价值。设计教学项目要求涵盖整个课程的知识体系，以计算思维能力培养为核心，以实际项目为载体，将计算思维的训练知识融入到相关的项目中，引导学生独立思考并完成训练作品，让每个学生在每个学习项目中掌握学生技能，同时强化学生的计算思维训练，兼顾学生的兴趣，以培养学生观察、分析、归纳、用计算思维去理解和解决问题的实际应用能力，培养独立思考意识和团队合作精神，提升学生的实际应用能力，提高学生的综合职业能力。
（四）考核内容改革
建立全过程评价机制，改变传统的基于知识和技能为主的考核方式，每节课都需要对学生的掌握情况考察，督促学生反思和总结。让学生设计问题，处理问题过程，预期效果的考察。例如给出一个项目，要求撰写项目的分析过程，处理方法，预期的效果。
五、以Word软件培养计算思维为例的教学改革与实践探索
构建以培养“计算思维”为导向的课程内容，基于“项目引导、任务驱动”的项目化教学方式重构教学内容，体现“基于工作过程”、“教、学、思、做”一体化的教学理念。项目设计从实际应用出发，从工作过程出发，从项目发出，采用“项目引导、任务驱动”的方式，通过“提出问题、分析问题、解决问题、拓展提高”四部曲展开。在宏观教学设计上突破以知识点的层次递进为理论体系的传统模式，将职业工作过程系统化，以工作过程为参考，按照工作过程来组织和讲解知识，培养学生的职业技能和职业素养。
（一）基于计算思维的Word教学内容分析
Word软件部分教学共设计14个项目，具体内容见表1。教学内容采用项目、任务形式。每一个项目明确若干任务，安排由易到难、由简单到复杂、层次推进、循序渐进。学生能够通过项目学习，完成相关知识的学习和技能的训练。每个项目来自未来可能从事的职业环境，具有典型性和实用性。
（二）教学内容的组织结构
1.项目描述。让我们对项目作一个简短的描述，需要告知学生做一个什么项目。包括项目的主要内容、应用范围。2.项目分析。项目分析是开展计算思维培养的第一重要环节，需要学生思考和设计项目。项目实施的预期效果分析，本次项目实施要达到怎样的预期效果。项目实施过程中需要的知识和技能。项目如何实现，需要什么软件。学生在无教师的指导下，能够独立地解决问题，使得顺利开展。3.准备知识。实施该项目，需要学生具备什么知识点。4.项目实施。项目实施是开展计算思维培养的第二重要环节，需要学生利用知识点实现项目。5.项目考核。检验学生项目实施预期效果是否达到，还存在哪些问题。6.总结思考。引导学生对自己的项目进行情况进行反思，反思哪些知识点没有掌握，预期效果中哪些位置还没有实现的原因。建立实现本项目的知识体系结构，实现本项目需要具备的技能要求，实现本项目还可创新的位置。7.能力提升。布置提升学生能力项目，用于课后加强能力训练，知识点理解、技能加强。
（三）基于项目过程的教学活动设计
以“四课”环节构建教学过程，围绕课前、课中、课末、课后四个阶段进行教学设计，见表2基于项目过程的教学活动设计。1.课前设计。课前设计是整个教学过程中最核心的环节。教师确定教学目标、教学重点、教学难点、教学内容、教学项目、教学问题等六部分内容制作PPT文档。将本节课中准备知识点内容制作成微课，让学生在课前完成教学内容学习；通过平台收集学生的问题表单，分析归纳学生遇到的疑难问题。学生查阅PPT、学习准备知识内容和回答教学问题。查阅项目概述并撰写设计思路、预期效果设计和简述实施过程。下载项目资源在本机进行实践操作，从而发现自身操作中存在的困难，对重难点不懂的地方，并把问题通过平台提交给教师。2.课中设计。教师对项目进行详细分析并解决学生遇到的问题、师生互动、交互协同学习的过程。课程教学的前半部分时间是教师开展课堂教学过程。教师对收集的问题进行集中解答和演示，并将重点和难点内容进行讲授。教师也可设置小组讨论的形式，让学生自己讨论、教师补充辅导。学生根据老师的讲授再次进行教学项目的完成。同时教师再次收集学生不懂的、难以理解的内容，并再次进行演示和讲授。学生再次进行教学项目练习和讨论。3.课末设计。主要开展项目考核和总结思考阶段。课程教学的后半部分时间是作品展示评价、归纳反思和本节课考核阶段。学生展示项目，设置小组推荐或学生自荐方式选择三到四个优秀的作品进行展示，教师对学生提交的项目作品进行点评。归纳反思，引导学生归纳本节课的知识点和知识体系结构，引导学生反思本节课中需要注意的知识点、自己掌握的情况。教师需要对学生项目完成情况进行考核。4.课后设计。教师再次部署提升本节课内容的教学项目。将本节课学生不易听懂的内容组织成简述题或论述题等形式。学生实践教学项目并完成课后作业，通过平台提交教师。学生可通过网络教学平台进行学习，可随时提问，教师给予答疑解惑。
（四）试点教学改革效果
在2018级，笔者任课计算机基础，对化学教育班次进行教学改革试点，在期末应用计算机考试系统进行测试，考试成绩整体有所提升。
六、小结
计算机应用软件类课程教学是计算机基础课程的重要组成部分，探讨在软件应用教学中培养学生的计算思维能力有重要的实践意义，以培养计算思维为核心的计算机应用软件类课程教学中将计算思维的方法和设计思维的步骤相结合，必须对现行的教学内容、方法及考核机制进行改革。厘清现行课程的思维点及知识点，调整了教学内容，引入项目式教学法和翻转课堂结合的教学模式，优化了教学方法，建立教学全过程的评价机制。教学实践表明，立足于计算思维思想重构后的教学内容和教学过程可循序渐进的培养学生计算思维意识和能力，学生学习兴趣和主动性得到较大提高。
作者:安晓瑞 单位:陇南师范高等专科学校
