分布式认知对高校计算机基础课程影响

【摘要】信息社会，当前的教育形态正在发生改变，高校计算机基础课程不再是简单的知识传授，同时得培养学生的计算思维。分布式认知认为：认知是对头脑中的内部表征和环境中的外部表征的信息加工过程。学习过程中可借助计算机的认知优势，做为人类认知的补充，提高认知效率，形成计算机思维。因此，在计算机基础课程的设计中以分布式认知为指导，学科知识教授与思维能力培养共同进行，相互促进，共同提高，以适应信息社会对学生掌握计算机基本技能的要求。

【关键字】计算机基础公共课；分布式认知；计算思维

一、引言

我们处在一个科技高速发展，信息爆炸增长的年代，计算机、网络正改变着我们的生产、生活方式，使用计算机的技能，已经成为每一个人在现代社会中发挥职能的必备技能。但高校计算机基础教学却处于一个非常尴尬的境地，现在的学生在中小学阶段就已经掌握了计算机的一些基础知识，大学还要不要教授计算机基础课程每年都在讨论。

二、高校计算机基础公共课现状

以绵阳师范学院为例，计算机基础公共课的教学内容主要集中在计算机工作原理、计算机网络原理，计算机信息安全，程序设计等内容。实验内容主要是针对实用性很强，并且国家一级计算机考试会考到的OFFICE软件来设计实验内容。经过计算机基础公共课教师长期教学实践发现，学校的计算机公共课程教学存在以下几个方面的问题：1、计算机知识在快速发展，还没等到学生毕业，在校学习的知识就已经折旧了。学生在校学习的OFFICE2010，还没有出校门就已经升级为OFFICE2016了。学生在校学习的C语言程序设计，出校门后发现编程已经用不上了。2、高校学生来自不同的地区，计算机水平参差不齐，传统的讲授方法不能兼顾每一位同学，有一定基础的同学对教学没有兴趣，没有基础的同学又跟不上进度。3、非计算机专业的学生的对于计算机理论、概念，及硬件设备之间的工作原理难以理解，他们希望学习使用计算机解决学习、生活中遇到的问题。这些问题不是绵阳师范学院独有的，相信其它高校也同样存在这样的问题。老师们都在说，大学不仅仅是在教授学生知识，更重要的是教会学生学习的方法。我们生活在信息时代，工作和学习开始和计算机密不可分，利用计算机解决问题已成为我们生活、工作的常态。2006年，周以真教授提出了计算机思维的概念，她认为：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，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[1]。至此，计算机基础公共课改革开始从教授学生计算机原理朝着培养学生计算机思维转变。

三、分布式认知理论的观点

如何培养学生的计算机思维，从认知的角度去思考是一个方向。认知主义认为：学习是学习者内部认知的过程，而信息时代的基本认知方式，是人和智能设备的协同思考和协同思维，称之为分布式认知。关于分布式认知，国内外内涵界定并不固定，分布式认知既是一个新的认知理论，也是一个看待所有认知现象的认知范式或者认知视角，同时还是一种个体在处理复杂问题时所运用的认知方法或者认知策略[2]。（1）分布式认知认为：认知存在于个体/群体和制品（artifact）之中。所罗门（Salomon）提出了一个描述分布式认知的交互模式型，认为个体之间既相独立，又互相影响，认知是一个分布式环境中螺旋式上升的过程[3]。制品在人类的智力活动中能帮助人类转载认知任务，降低认知负荷，如工具、计算机、技术、方法、语言等都属于制品。也就是说，人类认知的优势与计算机认知的优势相互补充，就可以实现更高效率的认知。（2）分布式认知强调社会———物质情境对认知活动的影响。JohnnyChuah、JiajieZhang和ToddJohnson等人认为：分布式认知是对头脑中的内部表征和环境中的外部表征的信息加工过程[4]。也就是说，人类的认知不能脱离真实的情境，需要通过人工制品模拟相应情境，从而构建正确的认知结果。（3）分布式认知强调交流、共享、各要素（人和制品等）相互依赖和制品在分布式认知中的重要作用。罗杰斯（Rogers）认为：分布式认知方法致力于说明人类活动中的智力过程如何超越个体的边界。分布式认知方法取代了那些用个体头脑内部的表征过程来研究人类活动的方式，它试图用相同的表征概念去研究特定活动中的人与人，人与技术设备之间的交互[5]。综上所述，分布式认知认为认知的形成不仅仅是人类个体的行为，它与人类所处的环境，使用的工具密切相关。其中，各种人工制品都可以做为辅助认知的工具，人脑认知和制品辅助相结合，形成一种新的思维模式，提高认知效率和解决问题的能力。

四、分布式认知对计算机基础教学的影响

根据分布式认知理论的观点，计算机是一个制品，是人类认知形式的延伸，学习过程中可借助计算机的认知优势，做为人类认知的补充，提高认知效率，形成计算机思维。这和2009年，《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》提出的计算机基础教学需要达到的四项能力要求：“对计算机的认知能力，应用计算机解决问题的能力，基于网络的学习能力、依托信息技术的共处能力。[6]”不谋而合。根据这一要求，结合和我校的实际情况，经过反复调研和论证，我校的计算机基础课程从下几个方面进行了调整。（1）教学内容理论课程部分，在保留计算机工作原理、计算机网络原理，计算机信息安全，程序设计等内容的同时，加入了计算机思维、算法基础。让学生学习什么是计算机思维，学习算法的基本概念（定义、分类、表达），算法的设计方法（迭代法、递归法、随机法、启发式法等），算法的分析（最坏情况分析、平均情况分析），基本算法介绍（求和、求积、最大/最小、排序、查找、基本的图算法等）。实验课程部分的教学内容不再是单一的办公软件的学习，而是从实际出发，考虑学生会遇到的问题，并提供各种问题的解决途径和方法。学科知识教授与思维能力培养共同进行，相互促进，共同提高。（2）教学模式计算机基础课是公共课，每个班的学生人数在70到100之间，人数众多，学生水平参差不齐。传统的授课方式让所有学生处在同一教学进度下，无法满足不同层次的学生学习需求。乔纳森认为，当学习者使用不同的人工制品来建构思维模型时，可以有效地外显化与协调自我的思维过程[7]。因此，在教学模式的设计上，我们借助了网络平台这个制品，把课程从单一的讲授形式变为线上课堂和线下课堂相结合的混合学习模。我们组织授课教师团队，把课程内容按知识点制作成了5—10分钟一个的教学视频，按照难易程度和教学顺序把它们放在学校的网络云平台上，每一类别的知识都有专门的教师负责教学视频的更新和学生问题的解答。课堂上教师采用了“3+3+3”的授课模式：前30分钟由教师统一讲解课程内容；中间30分钟师生针对学习过程中出现的问题进行讨论，如有同学对知识点还不熟悉可以在网络平台上找到相关视频进行观看、自学；后30分钟由学生分小组完成教师布置的相关题目，有能力的学生还可以选择完成教师给出的拓展题目。网络和教学视频把我们的学习空间拓展了，学生可以根据自身情况选择相应的学习进度，合作探究学习也让课堂氛围变得活跃，学生们协商、合作，自己找到解决问题的途径，培养了学生的自主学习能力和团队合作意识。（3）教学评价教学评价不再以考试成绩做为唯一标准，而是采用过程考核和期末考核相结合的评价机制，重点考核学生在学习过程中有没有形成利用计算机解决问题的思维模式。学生的最终成绩由期末考试成绩和平时成绩组成。期末考试成绩由学生参加理论考试的成绩为准。为了帮助学生掌握相应的知识点操作，我们引进了一套在线考试系统，要求每个单元的学习结束后，学生都得用这套系统进行练习，分数达到老师要求后才能进入下一环节的学习。利用这套系统帮助学生学习后，我校的计算机一级过级率有了显著的提高。但理论考试的成绩并不能代表学生的动手能力和创造能力，所以在评价中，我们非常注重学生在学习过程中的表现。学生的平时成绩由每一次小组作业完成情况决定，分数构成为：小组成员评价分数+小组互评分数+教师对小组评价分数。这样的评价方式有利用我们在教学过程中发现一些学习能力、实践能力非常强的学生，把他们纳入我们的学生科研团队中，通过教师的引导迅速的成长，为今后进入社会工作打下坚实的基础。

五、总结

中科院院士戴汝为认为：“人脑和计算机都是信息处理的工具，人脑通过经验积累与形象思维，擅长不精确的、定性的把握，而计算机则以极快的速度，擅长准确的、定量的计算，两者充分发挥各自的优势，又互相结合，既能达到集智慧之大成，又由于通过反馈的作用，来提高人的思维效率，从而增强人的智慧”［8］。计算机不再是一个简单的工具，也可以把它看做人脑的一个延伸，在解决问题时运用计算机帮助人类提高工作效率，并把这种方式形成思维定式。因此，高校计算机基础公共课不应该只单纯地讲授计算机原理，而是应以分布式认知理论为指导，借助计算机的优势，把其做为认知的辅助工具，提高认知效率。并且在课程设计中，知识教授与思维训练同时进行，培养学生计算机的认知能力，应用计算机解决问题的能力，基于网络的学习能力、依托信息技术的共处能力，以适应信息社会对人才的需求。

参考文献：

［1］JeannetteM.Wing.ComputationalThinking［J］.CommunicationsoftheACM.2006,49(3).

作者:李琼 包欢欢 单位:绵阳师范学院