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分布式認知對高校計算機基礎課程影響論文
【摘要】信息社會，當前的教育形態正在發生改變，高校計算機基礎課程不再是簡單的知識傳授，同時得培養學生的計算思維。分布式認知認為：認知是對頭腦中的內部表征和環境中的外部表征的信息加工過程。學習過程中可借助計算機的認知優勢，做為人類認知的補充，提高認知效率，形成計算機思維。因此，在計算機基礎課程的設計中以分布式認知為指導，學科知識教授與思維能力培養共同進行，相互促進，共同提高，以適應信息社會對學生掌握計算機基本技能的要求。
【關鍵字】計算機基礎公共課；分布式認知；計算思維
一、引言
我們處在一個科技高速發展，信息爆炸增長的年代，計算機、網絡正改變著我們的生產、生活方式，使用計算機的技能，已經成為每一個人在現代社會中發揮職能的必備技能。但高校計算機基礎教學卻處于一個非常尷尬的境地，現在的學生在中小學階段就已經掌握了計算機的一些基礎知識，大學還要不要教授計算機基礎課程每年都在討論。
二、高校計算機基礎公共課現狀
以綿陽師范學院為例，計算機基礎公共課的教學內容主要集中在計算機工作原理、計算機網絡原理，計算機信息安全，程序設計等內容。實驗內容主要是針對實用性很強，并且國家一級計算機考試會考到的OFFICE軟件來設計實驗內容。經過計算機基礎公共課教師長期教學實踐發現，學校的計算機公共課程教學存在以下幾個方面的問題：1、計算機知識在快速發展，還沒等到學生畢業，在校學習的知識就已經折舊了。學生在校學習的OFFICE2010，還沒有出校門就已經升級為OFFICE2016了。學生在校學習的C語言程序設計，出校門后發現編程已經用不上了。2、高校學生來自不同的地區，計算機水平參差不齊，傳統的講授方法不能兼顧每一位同學，有一定基礎的同學對教學沒有興趣，沒有基礎的同學又跟不上進度。3、非計算機專業的學生的對于計算機理論、概念，及硬件設備之間的工作原理難以理解，他們希望學習使用計算機解決學習、生活中遇到的問題。這些問題不是綿陽師范學院獨有的，相信其它高校也同樣存在這樣的問題。老師們都在說，大學不僅僅是在教授學生知識，更重要的是教會學生學習的方法。我們生活在信息時代，工作和學習開始和計算機密不可分，利用計算機解決問題已成為我們生活、工作的常態。2006年，周以真教授提出了計算機思維的概念，她認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解，系統設計，以及人類行為理解的涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[1]。至此，計算機基礎公共課改革開始從教授學生計算機原理朝著培養學生計算機思維轉變。
三、分布式認知理論的觀點
如何培養學生的計算機思維，從認知的角度去思考是一個方向。認知主義認為：學習是學習者內部認知的過程，而信息時代的基本認知方式，是人和智能設備的協同思考和協同思維，稱之為分布式認知。關于分布式認知，國內外內涵界定并不固定，分布式認知既是一個新的認知理論，也是一個看待所有認知現象的認知范式或者認知視角，同時還是一種個體在處理復雜問題時所運用的認知方法或者認知策略[2]。（1）分布式認知認為：認知存在于個體/群體和制品（artifact）之中。所羅門（Salomon）提出了一個描述分布式認知的交互模式型，認為個體之間既相獨立，又互相影響，認知是一個分布式環境中螺旋式上升的過程[3]。制品在人類的智力活動中能幫助人類轉載認知任務，降低認知負荷，如工具、計算機、技術、方法、語言等都屬于制品。也就是說，人類認知的優勢與計算機認知的優勢相互補充，就可以實現更高效率的認知。（2）分布式認知強調社會———物質情境對認知活動的影響。JohnnyChuah、JiajieZhang和ToddJohnson等人認為：分布式認知是對頭腦中的內部表征和環境中的外部表征的信息加工過程[4]。也就是說，人類的認知不能脫離真實的情境，需要通過人工制品模擬相應情境，從而構建正確的認知結果。（3）分布式認知強調交流、共享、各要素（人和制品等）相互依賴和制品在分布式認知中的重要作用。羅杰斯（Rogers）認為：分布式認知方法致力于說明人類活動中的智力過程如何超越個體的邊界。分布式認知方法取代了那些用個體頭腦內部的表征過程來研究人類活動的方式，它試圖用相同的表征概念去研究特定活動中的人與人，人與技術設備之間的交互[5]。綜上所述，分布式認知認為認知的形成不僅僅是人類個體的行為，它與人類所處的環境，使用的工具密切相關。其中，各種人工制品都可以做為輔助認知的工具，人腦認知和制品輔助相結合，形成一種新的思維模式，提高認知效率和解決問題的能力。
四、分布式認知對計算機基礎教學的影響
根據分布式認知理論的觀點，計算機是一個制品，是人類認知形式的延伸，學習過程中可借助計算機的認知優勢，做為人類認知的補充，提高認知效率，形成計算機思維。這和2009年，《高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求》提出的計算機基礎教學需要達到的四項能力要求：“對計算機的認知能力，應用計算機解決問題的能力，基于網絡的學習能力、依托信息技術的共處能力。[6]”不謀而合。根據這一要求，結合和我校的實際情況，經過反復調研和論證，我校的計算機基礎課程從下幾個方面進行了調整。（1）教學內容理論課程部分，在保留計算機工作原理、計算機網絡原理，計算機信息安全，程序設計等內容的同時，加入了計算機思維、算法基礎。讓學生學習什么是計算機思維，學習算法的基本概念（定義、分類、表達），算法的設計方法（迭代法、遞歸法、隨機法、啟發式法等），算法的分析（最壞情況分析、平均情況分析），基本算法介紹（求和、求積、最大/最小、排序、查找、基本的圖算法等）。實驗課程部分的教學內容不再是單一的辦公軟件的學習，而是從實際出發，考慮學生會遇到的問題，并提供各種問題的解決途徑和方法。學科知識教授與思維能力培養共同進行，相互促進，共同提高。（2）教學模式計算機基礎課是公共課，每個班的學生人數在70到100之間，人數眾多，學生水平參差不齊。傳統的授課方式讓所有學生處在同一教學進度下，無法滿足不同層次的學生學習需求。喬納森認為，當學習者使用不同的人工制品來建構思維模型時，可以有效地外顯化與協調自我的思維過程[7]。因此，在教學模式的設計上，我們借助了網絡平臺這個制品，把課程從單一的講授形式變為線上課堂和線下課堂相結合的混合學習模。我們組織授課教師團隊，把課程內容按知識點制作成了5—10分鐘一個的教學視頻，按照難易程度和教學順序把它們放在學校的網絡云平臺上，每一類別的知識都有專門的教師負責教學視頻的更新和學生問題的解答。課堂上教師采用了“3+3+3”的授課模式：前30分鐘由教師統一講解課程內容；中間30分鐘師生針對學習過程中出現的問題進行討論，如有同學對知識點還不熟悉可以在網絡平臺上找到相關視頻進行觀看、自學；后30分鐘由學生分小組完成教師布置的相關題目，有能力的學生還可以選擇完成教師給出的拓展題目。網絡和教學視頻把我們的學習空間拓展了，學生可以根據自身情況選擇相應的學習進度，合作探究學習也讓課堂氛圍變得活躍，學生們協商、合作，自己找到解決問題的途徑，培養了學生的自主學習能力和團隊合作意識。（3）教學評價教學評價不再以考試成績做為唯一標準，而是采用過程考核和期末考核相結合的評價機制，重點考核學生在學習過程中有沒有形成利用計算機解決問題的思維模式。學生的最終成績由期末考試成績和平時成績組成。期末考試成績由學生參加理論考試的成績為準。為了幫助學生掌握相應的知識點操作，我們引進了一套在線考試系統，要求每個單元的學習結束后，學生都得用這套系統進行練習，分數達到老師要求后才能進入下一環節的學習。利用這套系統幫助學生學習后，我校的計算機一級過級率有了顯著的提高。但理論考試的成績并不能代表學生的動手能力和創造能力，所以在評價中，我們非常注重學生在學習過程中的表現。學生的平時成績由每一次小組作業完成情況決定，分數構成為：小組成員評價分數+小組互評分數+教師對小組評價分數。這樣的評價方式有利用我們在教學過程中發現一些學習能力、實踐能力非常強的學生，把他們納入我們的學生科研團隊中，通過教師的引導迅速的成長，為今后進入社會工作打下堅實的基礎。
五、總結
中科院院士戴汝為認為：“人腦和計算機都是信息處理的工具，人腦通過經驗積累與形象思維，擅長不精確的、定性的把握，而計算機則以極快的速度，擅長準確的、定量的計算，兩者充分發揮各自的優勢，又互相結合，既能達到集智慧之大成，又由于通過反饋的作用，來提高人的思維效率，從而增強人的智慧”［8］。計算機不再是一個簡單的工具，也可以把它看做人腦的一個延伸，在解決問題時運用計算機幫助人類提高工作效率，并把這種方式形成思維定式。因此，高校計算機基礎公共課不應該只單純地講授計算機原理，而是應以分布式認知理論為指導，借助計算機的優勢，把其做為認知的輔助工具，提高認知效率。并且在課程設計中，知識教授與思維訓練同時進行，培養學生計算機的認知能力，應用計算機解決問題的能力，基于網絡的學習能力、依托信息技術的共處能力，以適應信息社會對人才的需求。
參考文獻：
［1］JeannetteM.Wing.ComputationalThinking［J］.CommunicationsoftheACM.2006,49(3).
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