計(jì)算思維核心研究

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摘要:隨著社會(huì)信息化節(jié)奏加快，各行各業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力要求增強(qiáng)，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程成為培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力及計(jì)算思維的基礎(chǔ)性教育。基于線(xiàn)上教學(xué)的良好輔助作用，以目前逐漸成熟的虛擬化技術(shù)為支撐，提出以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)人數(shù)最多的兩門(mén)課程為切入點(diǎn)，從環(huán)境和資源兩個(gè)維度，建設(shè)線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與專(zhuān)業(yè)融合體系化學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)建實(shí)虛結(jié)合、線(xiàn)下線(xiàn)上、課內(nèi)課外混合式實(shí)驗(yàn)新模式，豐富成績(jī)?cè)u(píng)定方式，激勵(lì)自主實(shí)踐持久性，內(nèi)外融合互促，為計(jì)算思維與人才培養(yǎng)提供強(qiáng)力支撐。

關(guān)鍵詞:線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；虛擬化技術(shù)；計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程；數(shù)字化資源

前言

隨著國(guó)家對(duì)教育信息化的重視和投入，在線(xiàn)教育成為傳統(tǒng)教育的有力輔助與補(bǔ)充[1-2]。2020年春，在突如其來(lái)的新冠肺炎疫情之下，“停課不停學(xué)”的開(kāi)展讓在線(xiàn)學(xué)習(xí)成為剛需。網(wǎng)絡(luò)打破了傳統(tǒng)教育時(shí)間和空間上的限制，教育資源重新匹配，教育形式逐步豐富，為維護(hù)正常教學(xué)秩序提供了極大的幫助[3]，更加凸顯教育治理現(xiàn)代化的意義和作用[4]。云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展，為線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展提供了支持與保障。線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受到儀器設(shè)備、材料環(huán)境等的制約，具有較大的局限性。對(duì)于硬件和儀器類(lèi)實(shí)驗(yàn)，目前常見(jiàn)的方法是采用虛擬仿真技術(shù)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境[5]，但其局限性也很明顯：仿真環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)一般只能按一種預(yù)先設(shè)定的邏輯關(guān)系和操作步驟進(jìn)行，限定了學(xué)生的思考方式；同時(shí)，仿真出完整的實(shí)驗(yàn)環(huán)境制作成本高，技術(shù)難度也極大。對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件類(lèi)實(shí)驗(yàn)，日益成熟的虛擬化技術(shù)為其提供了很好的支撐[6]。

虛擬化技術(shù)主要分為服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和桌面虛擬化四種。其中，桌面虛擬化又稱(chēng)為虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)，目前該技術(shù)主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室和多媒體教室，將操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、環(huán)境配置等資源集中放在云端管理，實(shí)現(xiàn)集中管理、分布計(jì)算，在提高設(shè)備使用和管理效率的同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室資源開(kāi)放和在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)方面也展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景[7-8]。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)量大、面廣，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和信息素養(yǎng)起基礎(chǔ)性支撐作用。隨著社會(huì)信息化節(jié)奏加快，各行各業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用需求越來(lái)越廣泛深入，主要表現(xiàn)在[9]：1）駕馭計(jì)算機(jī)的能力已經(jīng)從計(jì)算機(jī)學(xué)科轉(zhuǎn)變?yōu)楦鲗?zhuān)業(yè)的大眾計(jì)算共性需求；2）將計(jì)算機(jī)技術(shù)與專(zhuān)業(yè)應(yīng)用需求相融合，已成為大學(xué)生在本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)、應(yīng)用、研究、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)等方面的必備能力。2006年，美國(guó)卡內(nèi)基•梅隆大學(xué)周以真教授定義計(jì)算思維是“一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為的方式”，并闡述其不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家，而是每個(gè)人的基本技能[10]。2010年發(fā)表的《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中旗幟鮮明地把計(jì)算思維能力的培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[11]。由此可見(jiàn)，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生潛移默化地養(yǎng)成用計(jì)算思維方式解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題、成為復(fù)合型創(chuàng)新人才的基礎(chǔ)性教育。

1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是給高校非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的通識(shí)類(lèi)計(jì)算機(jī)課程。在國(guó)外，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程一直是受到廣泛關(guān)注的基礎(chǔ)型學(xué)科。近年來(lái)，隨著中小學(xué)信息技術(shù)課程的開(kāi)設(shè)和普及，我國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程由原來(lái)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)變?yōu)楦鶕?jù)各個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)科需求而逐步分科類(lèi)開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Python語(yǔ)言等[12]，主要目標(biāo)是培養(yǎng)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、技術(shù)與方法，以及利用計(jì)算機(jī)解決本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題的意識(shí)與能力。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)互為依存，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)教學(xué)的“綱”和“靈魂”，對(duì)每個(gè)大學(xué)生的終身學(xué)習(xí)以及主動(dòng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)起著至關(guān)重要的作用。為了保障學(xué)生具有基本的實(shí)踐技能，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程往往配備1∶1的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)在各個(gè)高校中均有涉及學(xué)生人數(shù)多、學(xué)時(shí)量大、覆蓋專(zhuān)業(yè)面廣的特點(diǎn)。以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，2019學(xué)年計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)中，修讀數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的有55個(gè)專(zhuān)業(yè)241個(gè)班級(jí)，人時(shí)數(shù)共計(jì)119008；修讀C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的有32個(gè)專(zhuān)業(yè)140個(gè)班級(jí)，人時(shí)數(shù)共計(jì)67200，修讀Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的有28個(gè)專(zhuān)業(yè)107個(gè)班級(jí)，人時(shí)數(shù)共計(jì)51360。國(guó)內(nèi)大部分高校針對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，利用現(xiàn)代教育信息技術(shù)開(kāi)發(fā)建設(shè)一系列教學(xué)系統(tǒng)和資源并運(yùn)用于日常教學(xué)中，對(duì)豐富教學(xué)手段、增強(qiáng)教學(xué)效果起到一定的促進(jìn)作用。針對(duì)國(guó)內(nèi)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)有以下幾點(diǎn)思考。

1.1課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，課外輔助實(shí)驗(yàn)條件與學(xué)生需求不適應(yīng)隨著高校人才培養(yǎng)方案的調(diào)整，各專(zhuān)業(yè)課內(nèi)總學(xué)分有所減少，實(shí)驗(yàn)課時(shí)也相應(yīng)地壓縮。實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)是需要大量練習(xí)、嘗試與探索，課時(shí)的減少直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。另外，來(lái)自不同地區(qū)的學(xué)生初高中階段信息技術(shù)普及差異較大，部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生需要更多的實(shí)踐時(shí)間。學(xué)生具有利用課外時(shí)間自主實(shí)踐的強(qiáng)烈需求，而提供給學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的平臺(tái)與資源條件不足[13]。

1.2虛擬線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的輔助潛能有待開(kāi)發(fā)目前學(xué)生進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)主要按照教學(xué)安排，在固定的時(shí)間到固定的機(jī)房完成，會(huì)出現(xiàn)有的學(xué)生因故缺課、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度較慢、學(xué)生有額外的興趣拓展等問(wèn)題，目前主要的解決方式是讓學(xué)生使用自己的電腦安裝相應(yīng)的軟件，或在公共機(jī)房特定開(kāi)放時(shí)間內(nèi)完成。對(duì)于沒(méi)有電腦的學(xué)生，時(shí)間和資源都受到限制，成為自主學(xué)習(xí)探索的障礙，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與積極性的激發(fā)與培養(yǎng)。

1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)可結(jié)合專(zhuān)業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)融合創(chuàng)新計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的深層次目標(biāo)是培養(yǎng)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題的意識(shí)與能力。目前的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及案例中，從專(zhuān)業(yè)應(yīng)用需求出發(fā)、與專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合的資源相對(duì)匱乏。另外，隨著學(xué)生的移動(dòng)學(xué)習(xí)需求不斷增加，針對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)所需的自學(xué)和幫助資源欠缺，影響學(xué)生的體驗(yàn)度，缺少與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)代性。

1.4實(shí)驗(yàn)考核方式可進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)考核通常以實(shí)驗(yàn)報(bào)告或程序的運(yùn)行結(jié)果為依據(jù)，考核方式往往比較單一。同時(shí)，由于學(xué)生的入學(xué)基礎(chǔ)存在差異，而考核過(guò)程中又難以實(shí)施分層考核，一般以大多數(shù)學(xué)生的掌握程度平衡難度，難以反映學(xué)生真正的實(shí)操能力。對(duì)于基礎(chǔ)比較好的學(xué)生而言，他們的潛能得不到挖掘和發(fā)揮，也有礙學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動(dòng)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室在信息化建設(shè)的推動(dòng)下，通過(guò)整合教學(xué)資源、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和開(kāi)發(fā)實(shí)用性系統(tǒng)，先后建有作業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)、機(jī)房管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)以及虛擬桌面快速交付系統(tǒng)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理中發(fā)揮了積極作用；但偏重于教學(xué)管理應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)與資源的共享方面建設(shè)不足，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)和資源有限，和計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)有一定差距。

2以計(jì)算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與資源建設(shè)

2.1建設(shè)目標(biāo)

以培養(yǎng)計(jì)算思維為導(dǎo)向，以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)人數(shù)最多的兩門(mén)課程為切入點(diǎn)，從環(huán)境和資源兩個(gè)維度，構(gòu)建虛擬線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以及融入不同學(xué)科應(yīng)用特點(diǎn)的課程資源，為學(xué)生創(chuàng)建實(shí)虛結(jié)合、線(xiàn)下線(xiàn)上、課內(nèi)課外混合式實(shí)驗(yàn)環(huán)境，逐步培養(yǎng)學(xué)生的“基本使用能力—技術(shù)應(yīng)用能力—專(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力—協(xié)作創(chuàng)新能力”。同時(shí)，結(jié)合課外學(xué)習(xí)實(shí)踐的過(guò)程記錄與結(jié)果評(píng)價(jià)，將課外實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練成果納入課程考核，豐富課內(nèi)成績(jī)?cè)u(píng)定模式，激勵(lì)課外自主學(xué)習(xí)實(shí)踐的持久性，形成課內(nèi)課外良性循環(huán)?？傮w建設(shè)思路如圖1所示。

2.2建設(shè)內(nèi)容

2.2.1利用虛擬化技術(shù)建設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程虛擬線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有軟硬件及穩(wěn)定高速的校園網(wǎng)絡(luò)為依托，采用桌面虛擬化技術(shù)，首先為修讀人數(shù)多、覆蓋面廣、運(yùn)用普遍的兩門(mén)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)建設(shè)線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)而可擴(kuò)展到其他基礎(chǔ)課程。學(xué)生可使用筆記本電腦、PC機(jī)或平板電腦等接入設(shè)備，通過(guò)瀏覽器或客戶(hù)端軟件連接到遠(yuǎn)程的虛擬桌面系統(tǒng)，輸入用戶(hù)信息驗(yàn)證通過(guò)后，即可訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)軟件，結(jié)合線(xiàn)上學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)自主實(shí)驗(yàn)。平臺(tái)充分發(fā)揮以學(xué)生為中心和主導(dǎo)的特點(diǎn)，為學(xué)生提供課前預(yù)習(xí)預(yù)練、課后溫習(xí)鞏固的課外拓展環(huán)境。

2.2.2按需為學(xué)生訂制參與學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新訓(xùn)練的線(xiàn)上實(shí)踐環(huán)境學(xué)生在參與學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新訓(xùn)練時(shí)，用到的軟件環(huán)境往往功能強(qiáng)大，或安裝配置運(yùn)行要求較高，或單機(jī)環(huán)境無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或硬件配置及軟件間沖突等，所需軟件及應(yīng)用并不能完全安裝，網(wǎng)上申請(qǐng)環(huán)境又需要一定的費(fèi)用，成為限制探索實(shí)踐的障礙。積極開(kāi)放渠道收集學(xué)生需求，在服務(wù)器端安裝配置所需軟件及環(huán)境，通過(guò)接受申請(qǐng)開(kāi)通使用權(quán)限，完成用戶(hù)管理、維護(hù)更新、安全訪(fǎng)問(wèn)等工作，為學(xué)生參與競(jìng)賽或完成創(chuàng)新訓(xùn)練提供支持。基于線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境的需求，結(jié)合目前主要的桌面虛擬化技術(shù)架構(gòu)特點(diǎn)分析，擬采用VDI架構(gòu)。目前主要的四類(lèi)桌面虛擬化架構(gòu)有VDI（VirtualDesktopInfrastructure）架構(gòu)、RDS（RemoteDesktopServices）架構(gòu)、IDV（In-telligentDesktopVirtualization）架構(gòu)和VOI（VirtualOSInfrastructure）架構(gòu)[14]。傳統(tǒng)的主流桌面虛擬化技術(shù)VDI的特點(diǎn)：服務(wù)端可以虛擬出多個(gè)不同的虛擬機(jī)，安裝不同需求的操作系統(tǒng)和軟件；支持多終端訪(fǎng)問(wèn)，包括PC機(jī)、一體機(jī)、筆記本電腦、平板電腦；運(yùn)算、數(shù)據(jù)和服務(wù)集中于服務(wù)器端，訪(fǎng)問(wèn)安全便捷[15]?；谝陨咸攸c(diǎn)，VDI架構(gòu)成為本平臺(tái)建設(shè)的首選。較為成熟的VDI技術(shù)主要有VMwareViewer、CitrixXenDesktop以及KVM，綜合考慮虛擬化技術(shù)的成熟度、穩(wěn)定性以及開(kāi)源程度，擬選定KVM作為本次線(xiàn)上平臺(tái)與環(huán)境建設(shè)的虛擬化技術(shù)基礎(chǔ)[16]。虛擬線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。

2.2.3課內(nèi)課外相融通的數(shù)字化資源建設(shè)按照完成課內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)和實(shí)現(xiàn)課外與專(zhuān)業(yè)應(yīng)用結(jié)合拓展的不同目標(biāo)與需求，以知識(shí)難度遞進(jìn)式構(gòu)建實(shí)驗(yàn)資源與體系，分為基礎(chǔ)資源、拓展資源和創(chuàng)新資源，資源建設(shè)圖如圖3所示。選定數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)兩門(mén)課程作為切入點(diǎn)，按照自建與引進(jìn)其他高校和教學(xué)平臺(tái)已有優(yōu)質(zhì)資源加以匯集與共享的原則，建設(shè)線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)，包括課件庫(kù)、經(jīng)典案例庫(kù)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)、文獻(xiàn)資料庫(kù)等。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)注重知識(shí)的重溫與鞏固，課外實(shí)驗(yàn)側(cè)重于思考性與啟發(fā)性，結(jié)合不同學(xué)科實(shí)際應(yīng)用需求，強(qiáng)調(diào)自學(xué)成分。積極探索與實(shí)施“計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)+專(zhuān)業(yè)應(yīng)用結(jié)合”的設(shè)計(jì)思路，分析華南農(nóng)業(yè)大學(xué)涉農(nóng)專(zhuān)業(yè)、理科專(zhuān)業(yè)、工科專(zhuān)業(yè)、文科專(zhuān)業(yè)等幾大專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，根據(jù)知識(shí)模塊整理與開(kāi)發(fā)一系列與不同專(zhuān)業(yè)相結(jié)合的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.2.4建設(shè)混合式學(xué)習(xí)輔導(dǎo)、督促與激勵(lì)機(jī)制實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)重要的是環(huán)環(huán)相扣，提供完備的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和順暢的師生交流渠道，及時(shí)提供解答與幫助是保障實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。加強(qiáng)資源利用的引導(dǎo)性，實(shí)現(xiàn)課外實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄與實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)，推動(dòng)實(shí)行課外附加分制度，將網(wǎng)絡(luò)自修納入課程考核，激發(fā)學(xué)生持久學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)課內(nèi)課外良性循環(huán)，同時(shí)推進(jìn)考核方式、方法多樣化，給學(xué)生以更加客觀、合理的成績(jī)?cè)u(píng)定。

3平臺(tái)與資源建設(shè)的意義與優(yōu)點(diǎn)

線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與課程資源建設(shè)將為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展混合式學(xué)習(xí)與拓展式訓(xùn)練提供支持，涉及的專(zhuān)業(yè)廣、受益學(xué)生多，具體研究意義包含以下三個(gè)方面。

3.1夯實(shí)課內(nèi)教學(xué)質(zhì)量

3.1.1線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與課程資源建設(shè)為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)提供輔助與補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)課外課內(nèi)混合式實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的特點(diǎn)是講授式占比很小，更多為探究式、任務(wù)式、案例式與合作式，更加適合于混合式學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)“課前在線(xiàn)預(yù)習(xí)預(yù)練—課中跟隨實(shí)驗(yàn)—課后在線(xiàn)鞏固提升”的混合形式，緊密同步線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度安排，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

3.1.2突破課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限、課外實(shí)驗(yàn)條件受限的困境，為學(xué)生按需實(shí)驗(yàn)與教師分層施教提供支持由于大學(xué)新生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用能力存在顯著差別，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為入學(xué)新生的必修課，教學(xué)要照顧大多數(shù)學(xué)生的接受能力，無(wú)法顧及優(yōu)秀學(xué)生和學(xué)困生的需求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分體現(xiàn)學(xué)生為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極利用課前課后時(shí)間發(fā)揮自主性。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生只要連接校園網(wǎng)，就可以在圖書(shū)館、教室、宿舍等地使用云桌面繼續(xù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)薄弱的學(xué)生可以反復(fù)實(shí)踐以加深理解，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生也可以深入探索鉆研。教師可以隨時(shí)隨地接入平臺(tái)進(jìn)行備課，也可以針對(duì)不同程度學(xué)生布置相應(yīng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)分層施教。

3.1.3為線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)開(kāi)展提供應(yīng)急預(yù)案，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)對(duì)突發(fā)公共安全事件的能力高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與資源，成為實(shí)驗(yàn)室硬件環(huán)境受損或短缺時(shí)的備用方案，如網(wǎng)絡(luò)病毒導(dǎo)致機(jī)房系統(tǒng)故障，或臨時(shí)增加學(xué)生選修課程等；亦可作為特殊情況下面授實(shí)驗(yàn)的有效替代與補(bǔ)充，如重大公共安全衛(wèi)生事件發(fā)生時(shí)的應(yīng)急預(yù)案，在2020年抗擊新冠疫情特殊時(shí)期，線(xiàn)上教育成為彌補(bǔ)線(xiàn)下教育無(wú)法正常開(kāi)展的一項(xiàng)重要選擇。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程量大面廣，線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的創(chuàng)建可以大大增強(qiáng)其應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)能力，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常有序開(kāi)展。

3.2促進(jìn)課外創(chuàng)新人才與計(jì)算思維培養(yǎng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，大量復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是加快工業(yè)化和信息化融合的關(guān)鍵。學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練是培養(yǎng)創(chuàng)新思維與能力的重要途徑。線(xiàn)上為學(xué)生按需定制的與計(jì)算機(jī)相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)，可以解決學(xué)生對(duì)復(fù)雜實(shí)踐環(huán)境的需求，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供基礎(chǔ)條件。通過(guò)建設(shè)與專(zhuān)業(yè)特色相融合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及案例等資源，啟迪學(xué)生思維，讓學(xué)生各展所長(zhǎng)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)大學(xué)生養(yǎng)成用計(jì)算思維方式解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力。

4結(jié)語(yǔ)

社會(huì)各行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求不斷提高。以培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維為導(dǎo)向，提出開(kāi)展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與資源建設(shè)研究，通過(guò)線(xiàn)下線(xiàn)上混合式實(shí)踐訓(xùn)練，突破時(shí)空限制，充分發(fā)揮學(xué)生自主積極性，提高課內(nèi)教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)可以為線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展提供應(yīng)急與輔助預(yù)案；學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境的建設(shè)，可以深度激發(fā)與挖掘?qū)W生的探索與創(chuàng)新精神；以技能、能力、思維的三層培養(yǎng)目標(biāo)為核心，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)具有計(jì)算思維的創(chuàng)新人才的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

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作者:李玉峰 陳志民 葉志嬋 謝虎 谷豐 單位:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐訓(xùn)練中心