計算機教育與思維能力的培養(yǎng)

摘要：大學(xué)生在信息科學(xué)與信息技術(shù)方面的素養(yǎng)已成為他們進(jìn)入社會的必備條件之一，本文闡述了在計算機教學(xué)中如何運用計算機發(fā)展歷程、計算機解決問題思路，以及程序設(shè)計思想來熏陶和培養(yǎng)學(xué)生，以提高學(xué)生的思維能力和IT素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：計算機教育；思維能力；信息素養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

大學(xué)生在四年學(xué)習(xí)中，應(yīng)該從思考中確立自我，從學(xué)習(xí)中尋求真理，從獨立中體驗自主。為此在計算機教學(xué)過程中，我們認(rèn)識到不僅教學(xué)觀念需從傳遞知識結(jié)構(gòu)向培養(yǎng)學(xué)習(xí)技能、信息素養(yǎng)和應(yīng)用能力轉(zhuǎn)化，使非計算機專業(yè)或文科學(xué)生掌握計算機知識并應(yīng)用到專業(yè)領(lǐng)域的能力，而且還需要將計算機發(fā)展、計算機解決問題的方式傳授給學(xué)生，讓他們了解計算機技術(shù)的歷史與變化、計算機是如何滿足人類的需求并給人類帶來進(jìn)步和發(fā)展的。因此，我們從以下幾個方面著手培養(yǎng)學(xué)生。

1計算機技術(shù)發(fā)展過程展示了社會的需求、人類進(jìn)步與成就

首先，從計算機發(fā)展歷史讓學(xué)生認(rèn)識學(xué)習(xí)計算機與人類需求是緊密相關(guān)的。

1.1計算機軟件

當(dāng)科學(xué)技術(shù)經(jīng)過百年風(fēng)雨，從原子走向比特，從牛頓的歐幾里德空間走向愛因斯坦的相對空間，再走向數(shù)字化和信息化時代之際，請環(huán)視一下周圍的世界，可以通過條形碼信息系統(tǒng)來辦理書店買書或圖書館借書手續(xù)；可以用信用卡到某商場購物并付款；或通過路邊二十四小時服務(wù)ATM機取款以解燃眉之急；也可以去指定銀行付每月電話費而無需去電話局；各銀行的聯(lián)網(wǎng)、Email、共享Internet或互聯(lián)網(wǎng)信息、網(wǎng)上教育以及移動電話，哪一個不依賴計算機軟件來實現(xiàn)！讓學(xué)生體會到計算機在如今社會的重要地位、功能與高效率，認(rèn)識到現(xiàn)代文明與世界已經(jīng)離不開計算機，各個行業(yè)都需要通過計算機軟件來實現(xiàn)應(yīng)用。

1.2存儲設(shè)備

計算機的存儲介質(zhì)，先描述軟盤，它是便于攜帶的一種存儲介質(zhì)，其軟盤鼻祖是8英寸軟盤，在60年代末70年代初期，由IBM公司研制成功的，但缺陷就是體積過大，攜帶很不方便，于是5.25英寸軟盤就誕生了，從此這種軟盤成為電腦的最佳移動存儲設(shè)備，容量達(dá)到360KB。5.25英寸軟盤一直持續(xù)到90年代，后來終于被另一種體積更小、容量更大的產(chǎn)品替代了，那就是1.44MB的3.5英寸軟盤。

計算機硬盤設(shè)備隨著集成電路集成度增加而不斷發(fā)展，主要表現(xiàn)在讀寫速度與存儲容量，以及體積容量方面。二十年以前，獲得一個40MB的硬盤欣喜如狂，現(xiàn)在160GB、250GB配置的臺式機與筆記本電腦多如牛毛。

同時，計算機的存儲設(shè)備由磁介質(zhì)到光盤，由CD到DVD，從固定的到移動硬盤；其存儲器具有隨機存儲器、只讀存儲器、虛擬存儲器、高速緩存存儲器等模式。在教學(xué)過程中，從存儲設(shè)備每一步的進(jìn)步與革新引導(dǎo)學(xué)生去體會IT技術(shù)的是逐步發(fā)展的，從無到有，不斷完善，在解決層出不窮的矛盾與新問題的過程中誕生的。

1.3中央處理器CPU

通過下表向?qū)W生展示PC機的“大腦”中央處理器CPU的發(fā)展過程，在三十多年的歲月里，CPU如何從處理信息的4位字長發(fā)展到64位，其慢長的發(fā)展史融入了計算機行業(yè)專家多少心血。每一個新的CPU誕生解決了新的問題，迎合了新的社會需要，然而又發(fā)現(xiàn)有其不足、不盡人意的問題，又開始新的一輪研究和探索，其過程在不斷改進(jìn)不斷完善。它的頻率像燈炮的瓦數(shù)一樣，是一個參數(shù)，來衡量它的速度性能，頻率越高速度就越快；它的字長意味著同時可以并發(fā)處理更多的數(shù)據(jù)位數(shù)，字長越大速度就越快；而具有了高速緩存就意味著多任務(wù)處理能力更為強勁，處理的時間將會大大縮短。在我們擁有四核CPU時，專家又在全力研制最新、最快、最好的中央處理器產(chǎn)品獻(xiàn)給消費者，展望CPU未來，前景一片光明。

1.4其他設(shè)備

隨后講述打印機的發(fā)展，即打印機從擊打式到非擊打式，從針式到噴墨、激光等的歷程；講述操作系統(tǒng)從DOS到Windows，從單用戶單任務(wù)到多用戶多任務(wù)，從文本方式到圖形化界面的轉(zhuǎn)化，以及更新?lián)Q代版本升級來進(jìn)一步展示計算機的光輝發(fā)展史。

2計算機解決問題的方法與過程的啟發(fā)

從計算機及其設(shè)備的發(fā)展過程，認(rèn)識到整個計算機的發(fā)展都體現(xiàn)了人類發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、思考問題和解決問題的過程。因此在教學(xué)中，使用計算機解決問題的方法培養(yǎng)學(xué)生解決問題思維的靈活性、創(chuàng)造性和個性，讓學(xué)生擁有良好的思維習(xí)慣和專業(yè)方法工具來解決學(xué)習(xí)工作中的問題，并認(rèn)識到人經(jīng)常會碰到新問題，這些問題以前我們可能沒有遇到過，或者缺乏經(jīng)驗。例如，計算機技術(shù)日益更新，新的設(shè)備、新的軟件層出無窮，版本升級，面對更新?lián)Q代產(chǎn)品或軟件，學(xué)生往往會說：“這個我沒有學(xué)過”或者“這個沒有用過”。為此提供一些解決問題基本原則和方法，即常說的5W2H，其思路對解決問題有所幫助！它們是：

第1個W：What——是什么？如何定義？具有什么功能？

第2個W：Who——由誰來執(zhí)行？需要什么條件或前提？

第3個W：When——什么時候發(fā)布？什么時候停止應(yīng)用？

第4個W：Where——從哪里來或出處？

第5個W：Why——為什么誕生？解決什么問題的？

第1個H：How——如何實現(xiàn)或操作？

第2個H：How much——能實現(xiàn)哪些功能？做到什么程度？

大學(xué)生應(yīng)當(dāng)要求自己去“理解”新知識并善于提出問題。對每一個知識點，都應(yīng)當(dāng)多問“為什么”等5W2H問題。這些思考法能有效的分析、推理、辨別和解決問題。事實上，很多問題都有不同的思路或觀察角度。在學(xué)習(xí)知識或解決問題時，不要總是死守一種思維模式，不要讓自己成為課本或經(jīng)驗的奴隸。只有這樣，學(xué)生潛在的思考能力、創(chuàng)造能力和學(xué)習(xí)能力才能被真正激發(fā)出來。同時，注意思路要收斂，不要過度發(fā)散，發(fā)散是創(chuàng)造力的源泉，而收斂是解決問題的指南。

3程序設(shè)計思想與人生歷程的關(guān)聯(lián)

3.1三種邏輯結(jié)構(gòu)

當(dāng)講授編程語言時，提倡循序漸進(jìn)由淺入深先易后難的教學(xué)方式。然而對于非計算機專業(yè)的學(xué)生，初期是較難理解和掌握的，尤其是三種邏輯結(jié)構(gòu)：順序、選擇、循環(huán)。為此我們是這樣來引入的：

程序的順序結(jié)構(gòu)如同按時間安排每天的行程或各種活動一樣，有一個時刻表，先做什么再做什么，有一定順序，從早到晚，即按照時刻表，從上到下執(zhí)行。

程序的選擇結(jié)構(gòu)如同人生道路的十字路口，需要選擇。例如，高考生的大學(xué)學(xué)校選擇，專業(yè)是按照愛好興趣還是就業(yè)情景來選擇，是出國留學(xué)還是國內(nèi)讀研，等等，人生之路面臨著許多選擇。計算機程序執(zhí)行時面臨不同條件或環(huán)境有著不同的選擇，將執(zhí)行不同的語句。

程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)好似每天周而復(fù)始的生活，例如吃飯、學(xué)習(xí)或工作、睡覺。這些將不斷重復(fù)，日復(fù)一日，月復(fù)一月，年復(fù)一年。同理，計算機將對重復(fù)工作采用循環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。

計算機是解決現(xiàn)實生活的，來源于現(xiàn)實世界，回歸于現(xiàn)實世界，因而同現(xiàn)實生活一樣有著順序、選擇和循環(huán)的方式，這樣學(xué)生能更好地理解計算機編程的三種結(jié)構(gòu)，主動學(xué)習(xí)，牢固掌握。

3.2從現(xiàn)實世界抽象到計算機領(lǐng)域

既然計算機是解決現(xiàn)實問題的，那么就可以使用自然語言來描述，然后抽象到邏輯領(lǐng)域，并用流程圖來表示，最后在計算機編程環(huán)境中用程序語句實現(xiàn)邏輯。例如，對學(xué)生成績分四個等級的評價。

自然語言的描述：

如果成績是85分或以上者，則為優(yōu)；

如果成績是70-84分者，則為良；

如果成績是60-69分者，則為及格；

如果成績是60分以下者，則為不及格。

邏輯關(guān)系（流程圖）：

程序語句實現(xiàn)：

通過從自然語言到程序語言，由淺入深的引入，學(xué)生能盡快進(jìn)入編程領(lǐng)域，理解程序設(shè)計思路，嫻熟自如地設(shè)計程序。同時，在程序設(shè)計過程中也培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，一旦程序語句含有拼寫錯誤、標(biāo)點符號使用不當(dāng)，都會產(chǎn)生語法錯誤或者執(zhí)行不正確，這樣學(xué)生就能做到選擇精確的程序語言完成準(zhǔn)確的操作。調(diào)試程序時，清楚要做什么，正在做什么，已經(jīng)做了什么，想想還可以做什么來完善，等等。

4結(jié)束語

大學(xué)生在學(xué)習(xí)計算機知識的過程中，若從計算機發(fā)展歷程中獲取啟發(fā)，且吸取計算機技術(shù)解決問題的思維模式和經(jīng)驗，學(xué)會獨立思考、推理、比較、辨別與分析問題、解決問題，就能夠提高自己在就業(yè)市場的競爭能力。

參考文獻(xiàn)：

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