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计算思维 科“际”效应——“产学合作专业综合改革项目”再出发

11月28日,第十一届大学计算机课程报告论坛在天津举行。本次计算机课程报告论坛由教育部主办,邀请到来自全国700余所高校的1000多名计算机相关专业教师,共同分享计算机教学中的经验,并探讨未来计算机教学的新思路。

微软亚洲研究院学术合作总监潘天佑博士出席了此次论坛并做了题为《科际效应》的主题演讲。演讲中,潘天佑博士将当下的计算机科学的发展与十五世纪的文艺复兴做类比,并表示基于共享“计算思维”的跨学科发展将为计算机科学注入前所未有的活力,他说到:“十五世纪各行各业的杰出人才聚集欧洲佛罗伦萨,彼时跨领域交叉将文艺复兴推向高峰,并带来数百年人文与科学的荣景。当下第二次大规模的跨领域交叉正在发生;而这次的佛罗伦萨叫做‘计算机科学’。”​

2006年,现任微软全球资深副总裁、曾任美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任的周以真教授首创性的提出“计算思维”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等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”

如今,信息技术的迅猛发展对全球各个行业产生的影响全面而深远,甚至颠覆了某些行业原有的商业模式。信息化把世界变革和行业推进紧密地结合。独特的时代背景对就业人才提出了新的要求,同时也将极大地提升大学计算机基础教育的重要性。面对当下的教育困局,改革迫在眉睫。

2014年,微软携手教育部成立了“产学合作专业综合改革项目”,以培养学生的“计算思维”为切入点,携手中国高校共同推进大学计算机基础课程改革。目前,第一批教改项目已经顺利落地实施,其中更是涌现出一批课程设计大胆、推广规模可观、教改收获明显的特色项目。

寓教于乐,面向听障学生的计算机双语教学

在第一期的教学改革项目中,其中一个最受关心的项目便是北京联合大学特殊教育学院的李晗静老师的《计算思维艺术》教学改革课程。该课程面向该院计算机专业三个年级的100余名听障学生,由李晗静和刘辉两位老师进行汉语口语、手语的双语教学。课程改革使得这门课程在知识点的广度和深度上均有拓展,不仅像过去一样让听课学生做到了“知其然”,更通过计算思维的引入而剖析每个知识点背后的思维和逻辑,让学生“知其所以然”,使教学效果得以显著提升。

北京联合大学特殊教育学院李晗静老师为计算机专业听障学生进行手语、汉字双语教学

该课程设计围绕“计算思维”,用口手双语表达,并辅之以无障碍字幕进行日常教学,结合游戏等场景来加强听障学生对计算机知识的掌握,并让学生们在实践中领悟计算思维的运用,最终采用汉语和手语双语进行学习成果考核。令人高兴的是,首批修读该门课程的同学的学习成果非常优秀,同学们共有5件作品在北京联合大学计算机应用大赛中斩获奖项。

李晗静老师介绍到,对于听障学生而言,学习“计算思维”有着特殊的意义。首先,计算思维的训练有利于加强听障人士由于具象化手语语言而造成的逻辑思维的欠缺。手语是视觉语言,是聋人的第一语言。这个观点已经被当代语言学家认可。手语中的具象表征比较丰富,在讨论逻辑问题的时候,词汇不能完全用具象表示,以 “果然”为例,中国手语中使用的是字面手势。这样看来,听障学生的思维结构在逻辑问题上可能会有所欠缺。 而计算思维需要有逻辑思维等思维作为基础,同时反过来又对逻辑思维等起到训练的作用。

其次,计算思维的训练可以帮助听障学生更快更好地融入社会。网络的出现,文本信息的传递,这些都使以“视觉”为主的听障人士的生活发生翻天覆地的变化。现代网络和计算机技术的使用在人们的生活中占据着极为重要的作用,这也能帮助他们很好的融入社会生活中。计算思维强调的“像计算机科学家一样思考问题”的目标能够使他们思维严谨,更有效利用计算机工具解决问题,将提升他们的生活质量,改变自己,进而更好地帮助整个听障群体。

北京联合大学计算机专业听障学生参观北京微软大厦

因材施教,首创“MOOC+SPOCS”模式

《大学计算机基础》是全国非计算机专业学生必修的基本课程,也是为适应社会信息化发展要求,提高学生信息素质的一门公共基础课程。但如今,枯燥、无趣以及所教内容与未来从事的职业无太大关联是学生们对这门课的普遍印象和评价。面对学生们诸多的抱怨,这门课程的授课老师也总显得很无奈——总想在有限的学时内教给学生尽可能多的计算机技能,但最后都无法顾全。

课程改革势在必行,在微软亚洲研究院的支持下,哈尔滨工业大学的战德臣教授率先在自己的课堂上尝试改革,并且组建了大学计算机课程的MOOC在线课程联盟。改革后的MOOC课程首批上线,便有50,000余学生选修学习,并且学员反响热烈,总计有150,000人次的课程讨论和互动。其首创的“MOOC+SPOCS”式的新型教学模式联合推动多小混合式教学改革实践,同期课程共有国内来自13所大学的21,000名学生参与。

内容上,该课程结合了经典的计算机理论和前沿的计算机技术,大大激发了学生对于这门课的兴趣。形式上,课程借助“MOOC+SPOCS”模式,让全国其他大学可以根据自身教学资源和学生素质选择性授课,分层次考核,真正做到灵活多变、因材施教。

“产学合作专业综合改革项目”是由微软和教育部合作发起,面向全国所有高校包括计算机学院、软件学院在内的所有院系征集《大学计算机基础》课程改革的优秀方案。入选的方案除获得具体的经费支持以外,微软还免费提供云服务资源。随即,项目得到了全国各大高校教师的积极响应,在项目第一期中,微软一共收到了来自各大高校的99份项目提案,最终支持了覆盖了多个学科专业的21个教学改革项目。

哈尔滨工业大学战德臣教授讲授Mooc课程《大学计算机——计算思维导论》

​“产学合作专业综合改革项目”由微软和教育部合作发起,面向全国所有高校包括计算机学院、软件学院在内的所有院系征集《大学计算机基础》课程改革的优秀方案。入选的方案除获得具体的经费支持以外,微软还免费提供云服务资源。随即,项目得到了全国各大高校教师的积极响应,在项目第一期中,微软一共收到了来自各大高校的99份项目提案,最终支持了覆盖了多个学科专业的21个教学改革项目。2015年,为响应国家”一带一路“战略,微软产学合作专业综合改革项目重点支持以“计算思维+”为核心的课程建设,推动高校建设一批计算技术在各学科应用的交叉型课程;同时重点支持高校积极采用已有的项目建设成果,借助大规模在线开放课程(MOOC)等多种手段快速提升课程建设水平和教学效果。鼓励西部学校与中东部学校对接,用“MOOC+SPOCS”的形式,真正线上线下把优质教学资源和本地师生条件最好得结合起来。

2016年3月,在美国计算机协会主办的全球顶级计算机科学教育论坛SIGCSE2016上,微软亚洲研究院将作为该论坛史上第一个亚洲研究机构来主持主题为“计算思维:中国的视角”的专题讨论。届时,微软亚洲研究院将邀请世界各地的计算机教师汇聚一堂,围绕微软亚洲研究院“产学合作专业综合改革项目”在中国所积累的经验和面临的挑战,共同探讨计算思维和计算机教育改革的未来。计算思维,科“际”效应。未来,微软亚洲研究院将与国内外计算机领域学者一起,结合现阶段中国计算机专业教学改革已经取得的成果,继续发掘计算机教学改革的新思路,共同面对教学改革实践中的新挑战,为世界各地的学生提供一流的计算机教育,全力促进计算机科学和其他相关学科的发展。