面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算思維培養(yǎng)模式探討

摘要：分析了非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算思維的培養(yǎng)需求以及目前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)存在的問題，從建立計(jì)算思維的公共認(rèn)知、構(gòu)建面向計(jì)算思維的教學(xué)體系、轉(zhuǎn)變教學(xué)模式和建設(shè)教學(xué)資源體系四方面探討了如何建立計(jì)算思維的培養(yǎng)模式，并提出具體在教學(xué)實(shí)踐中的可采用的策略和技巧。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；非計(jì)算機(jī)專業(yè)；計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育

作者簡(jiǎn)介：謝旻（1980-），女，江蘇南京人，南京工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，講師。（江蘇 南京 210009）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）07-0109-02

大學(xué)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)綜合能力的人才。作為大學(xué)通識(shí)教育的重要組成部分，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育不僅要向?qū)W生傳授計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)、技能，更要培養(yǎng)學(xué)生的思維方式。作為計(jì)算思維培養(yǎng)的重要載體，“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的教育模式是否能滿足非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的各種專業(yè)需求、是否能培養(yǎng)學(xué)生良好的思維方式和勇于探索的實(shí)踐能力，是值得教育者關(guān)注和研究的重要課題。

一、非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算思維培養(yǎng)需求

計(jì)算思維由美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家提出，它與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維共同組成人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的三種思維方式。周以真將計(jì)算思維定義為“是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)”。簡(jiǎn)單來說，計(jì)算思維就是以計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去理解、解構(gòu)、解決廣泛性的其他學(xué)科上遇到的問題。計(jì)算思維以計(jì)算機(jī)學(xué)科為代表，它并不只是一門工具學(xué)科，其意義在于可以使用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維去影響乃至主導(dǎo)其他學(xué)科（如生物物理數(shù)學(xué)等）中解決問題的基本思路及思維方式。

計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生必不可少，對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說也是十分重要的。這體現(xiàn)在：各學(xué)科的研究開發(fā)工作對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的需求日益增強(qiáng)，特別在高端交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)上，計(jì)算思維更是不可或缺；人才知識(shí)結(jié)構(gòu)中對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)能力的需求逐漸增強(qiáng)，即便是與計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)性較小的文科專業(yè)學(xué)生，也必須會(huì)使用信息系統(tǒng)并掌握必要的計(jì)算機(jī)技能。而針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算思維培養(yǎng)首先落實(shí)在大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)上。然而，目前非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)知度不高、重視程度不夠，再加上計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程的課時(shí)普遍較少，使得計(jì)算思維的培養(yǎng)受限。因此如何建立一個(gè)科學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)方式至關(guān)重要。

二、大學(xué)“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)存在的問題

面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的大學(xué)“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程，存在一些問題。

首先，在課程指導(dǎo)思想上將計(jì)算機(jī)作為一門工具學(xué)科，采取“掃盲”的形式對(duì)計(jì)算機(jī)各方面的內(nèi)容進(jìn)行無差別的普及教育，如從計(jì)算機(jī)硬件、軟件到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，課程涉及面廣，學(xué)生無從理解，只能死記硬背書本上的概念和原理來進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此學(xué)生對(duì)待計(jì)算機(jī)課程沒有熱情，很多學(xué)生采取考前突擊的方式應(yīng)付考試。

其次，由于課時(shí)普遍較少，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的訓(xùn)練僅限于完成一些最基本的技能，如word、excel等操作，無法真正滿足各類專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的需求，造成學(xué)生在入學(xué)后對(duì)第一門計(jì)算機(jī)課程不重視，認(rèn)為可有可無，從而影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

再次，基礎(chǔ)課程采取的壓縮式內(nèi)容無法向?qū)W生傳遞計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心思想與方法，無法完成對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的目標(biāo)。因此，很多非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在后續(xù)程序語言課程的學(xué)習(xí)中很難真正理解和運(yùn)用程序設(shè)計(jì)方法，采取題海戰(zhàn)術(shù)來應(yīng)對(duì)相關(guān)資格考試，創(chuàng)新能力十分欠缺。

三、非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算思維的培養(yǎng)體系

計(jì)算思維并不是一門獨(dú)立的學(xué)科或新興的內(nèi)容，它是一種思維方式的培養(yǎng)，是貫穿在整個(gè)人才培養(yǎng)體系當(dāng)中的。因此，對(duì)于面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，并不是開設(shè)某一門課程就完成計(jì)算思維的培養(yǎng)，而是需要一套完整的培養(yǎng)體系。本文從以下四個(gè)方面進(jìn)行探討。

1.建立計(jì)算思維的公共認(rèn)知

提高非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)知，便于他們理解計(jì)算思維對(duì)自己專業(yè)的價(jià)值、影響以及將來與所從事工作的相關(guān)性和重要性。只有提高對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)知，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，才能為真正落實(shí)計(jì)算思維的培養(yǎng)構(gòu)建一個(gè)良好的環(huán)境。具體可以通過開展與計(jì)算思維相關(guān)的主題活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。如采取專家講座的形式對(duì)當(dāng)前某個(gè)熱門應(yīng)用進(jìn)行探討，使學(xué)生通過對(duì)新概念、新技術(shù)的了解來認(rèn)知計(jì)算機(jī)技術(shù)在相關(guān)行業(yè)上的應(yīng)用，往往可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)欲望?？梢蚤_設(shè)面向?qū)I(yè)專題講座，邀請(qǐng)專業(yè)教師或本專業(yè)已走上工作崗位的代表介紹計(jì)算機(jī)與專業(yè)的相關(guān)性。還可以通過計(jì)算機(jī)競(jìng)賽的形式培養(yǎng)和選拔有潛能的跨專業(yè)人才。

2.構(gòu)建面向?qū)I(yè)的計(jì)算思維課程體系（見圖1）

計(jì)算思維的培養(yǎng)直接落實(shí)在課程體系的構(gòu)建上，面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算思維基礎(chǔ)教育旨在普及計(jì)算機(jī)文化，使學(xué)生了解信息技術(shù)的具體應(yīng)用、與其他學(xué)科的相互滲透以及培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力，包括掌握計(jì)算思維的基本知識(shí)和方法，并能用計(jì)算思維及相關(guān)工具解決專業(yè)問題。因此，課程體系應(yīng)針對(duì)專業(yè)而構(gòu)建，基礎(chǔ)課程內(nèi)容要與后續(xù)專業(yè)課程的內(nèi)容相適應(yīng)。對(duì)于與計(jì)算機(jī)相關(guān)性較小的專業(yè)，如文科、商科、醫(yī)科等，基礎(chǔ)課程以計(jì)算機(jī)文化普及為主，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)與專業(yè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能，比如office應(yīng)用等。對(duì)這類學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)應(yīng)做到“重思維模式，輕編程語言”，使學(xué)生的精力放在思維方式的訓(xùn)練上，這可以利用弱化編程語言的工具實(shí)現(xiàn)，如Raptor流程工具、phython、Scratch等。而對(duì)于專業(yè)相關(guān)度較高的理、工科專業(yè)學(xué)生，則在培養(yǎng)基礎(chǔ)應(yīng)用能力的同時(shí)，開設(shè)高級(jí)應(yīng)用課程，包括各類程序語言設(shè)計(jì)課程以及各類專業(yè)高級(jí)應(yīng)用課程，從而滿足不同專業(yè)對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的需求。針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和技能培養(yǎng)需要，可以通過開設(shè)各類選學(xué)課程來滿足需求。

3.轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

轉(zhuǎn)變教學(xué)模式包括兩個(gè)方面：

（1）由灌輸式教育模式向啟發(fā)式、自主式學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變。面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程往往因?yàn)檎n時(shí)限制采取灌輸式教學(xué)方式，教師直接將結(jié)論轉(zhuǎn)述給學(xué)生，使學(xué)生成為被動(dòng)的知識(shí)接受者，其教學(xué)效果很不理想，學(xué)生打瞌睡、走神的現(xiàn)象常有發(fā)生。而計(jì)算思維的培養(yǎng)需要學(xué)習(xí)者主動(dòng)的訓(xùn)練思維能力和評(píng)價(jià)決策能力，并不是機(jī)械地接受、記憶知識(shí)。因此，在教學(xué)過程中，要樹立學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生進(jìn)行探索研究式的自主學(xué)習(xí)，讓教師成為教學(xué)的主導(dǎo)者，起到控制學(xué)習(xí)過程、提供教學(xué)資源和教學(xué)建議的作用。在課堂教學(xué)中可以采用案例教學(xué)法來引出與案例相關(guān)的一系列概念，啟發(fā)學(xué)生思維，便于學(xué)生理解。運(yùn)用貼近生活的真實(shí)案例則可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用課程小組的形式可促進(jìn)學(xué)生共同學(xué)習(xí)、共同探索，培養(yǎng)學(xué)生交流溝通的能力，課程匯報(bào)（presentation）則可以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)潛能。

（2）由理論驗(yàn)證型方式向鼓勵(lì)創(chuàng)新型方式轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的課程考試往往只檢測(cè)學(xué)生對(duì)課本知識(shí)和技能的掌握程度，忽略了課程對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的結(jié)果。在基礎(chǔ)課程階段，學(xué)生思維方式的培養(yǎng)成果往往體現(xiàn)在對(duì)某一知識(shí)領(lǐng)域的探索熱情上。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行與課程相關(guān)的實(shí)踐創(chuàng)新，并納入課程考查范圍可更全面的評(píng)價(jià)學(xué)生，如安排課程設(shè)計(jì)鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新，創(chuàng)新作品可獲得額外加分。

4.建設(shè)教學(xué)資源體系

教學(xué)資源主要包括兩部分：一是教材（教參），二是教學(xué)網(wǎng)站。

（1）教材（教參）應(yīng)適應(yīng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的模式，應(yīng)對(duì)每一章節(jié)要求掌握的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)做出說明，教參材料中應(yīng)對(duì)典型例題做詳細(xì)的說明，并配有習(xí)題集和詳細(xì)的習(xí)題答案，使學(xué)生在沒有教師講解的情況下能真正自主的完成課程的學(xué)習(xí)。

（2）教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)應(yīng)利于教學(xué)資源的檢索，教學(xué)資源的粒度應(yīng)細(xì)化到知識(shí)點(diǎn)，而不是簡(jiǎn)單地堆砌教學(xué)幻燈片。在此基礎(chǔ)上，提高教學(xué)網(wǎng)站的互動(dòng)性利于遠(yuǎn)程的自主學(xué)習(xí)，如允許學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)檢索，并展現(xiàn)與此知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的學(xué)習(xí)資源（教學(xué)視頻、幻燈片、例題、習(xí)題），開發(fā)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)則可對(duì)學(xué)習(xí)者的作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)判分，等等。

四、結(jié)束語

建立科學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)模式尚處在嘗試階段，并沒有一個(gè)成熟的模型。作為大學(xué)信息技術(shù)的基礎(chǔ)課教師，如何將計(jì)算思維融入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并運(yùn)用計(jì)算思維解決專業(yè)問題的能力，是一個(gè)值得探討的話題。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）