大學計算機基礎教育中計算思維培養(yǎng)研究

張梅

（陽泉高等師范專科學校 計算機系，山西 陽泉 045000）

大學計算機基礎教育中計算思維培養(yǎng)研究

張梅

（陽泉高等師范?？茖W校 計算機系，山西 陽泉 045000）

計算思維是人類文明三大科學思維之一.大學計算機基礎教育對于大學生而言，最重要的目的就是培養(yǎng)大學生的計算思維，也就是培養(yǎng)大學生能夠獨立運用計算思維解決問題的能力以及創(chuàng)新能力.主要探討了當前大學計算機基礎教育的現狀、計算思維的主要內容，探索在大學計算機基礎教育中培養(yǎng)大學生計算思維的有效措施，旨在改變大學計算機基礎教育中的一些弊端，將計算思維灌注于大學計算機基礎教育的每個環(huán)節(jié)，激發(fā)大學生的學習積極性，提高他們的計算思維能力.

計算機基礎教育；計算思維；培養(yǎng)

0 引言

計算科學對于新時期的發(fā)展來說有著重要的意義.特別是進入21世紀以來，計算機科學成為了最重要的、發(fā)展前景最廣闊的學科之一，計算機技術的應用范圍越來越廣.目前中國幾乎所有的高校都開設了相應的大學計算機基礎課程，并將其作為大學生的一門基礎課程.正因為計算機基礎課程被視為與數學、語文地位相同的基礎課程，其課程中也就更加偏重于基礎概念和知識的講授，而正因為這個原因，中國的大學計算機基礎課程面臨著許多問題.

大學計算機基礎教育中最主要的問題就在于教學理念.大學計算機基礎教育秉承的教學理念是 “工具論”，也就是單純的將計算機當作一種工具，旨在教會學會如何使用這種工具.然而，這種傳統(tǒng)的、狹隘的教學理念明顯不能適應計算機技術日新月異的發(fā)展.大學生只將計算機視為一種工具，對計算機這門學科的整體認識比較粗淺.很多學生對計算機的一些基礎應用提不起興趣，也沒有認識到其重要性，學科學習的動機不強烈.在大學計算機基礎課程中，明顯沒有將計算思維灌注到教學中去，只重視技術性問題的處理，而忽視應用教學，沒有培養(yǎng)學生的計算思維.這是中國目前大學計算機基礎教育最大的問題所在[1].

1 計算思維簡介

1.1 計算思維的興起

計算科學與計算思維的概念產生于美國.美國在本世紀初發(fā)布了一系列的相關報告，提出了美國正面臨著科技上的挑戰(zhàn).報告中將這種挑戰(zhàn)的原因歸納為之前沒有對計算科學予以足夠的重視，沒有認識到計算科學和計算思維對于各領域發(fā)展的重要作用.因此，建議要重視計算科學，將其置于未來科學發(fā)展的核心地位[2].

為了完成這一轉變，美國首先將計算科學和計算思維引入了教育領域.也就是以計算科學和計算思維為中心進行了一系列的教育改革.其改革的規(guī)模與效果足以媲美上世紀的科技教育改革.計算思維在教育領域的廣泛應用充分說明了未來的競爭最終是科技的競爭，而科技的競爭歸根結底應該是科技人才的競爭.這也應該為中國的計算科學與計算思維改革指明道路.

1.2 計算思維的含義

所謂的計算思維，即以計算機科學的基礎概念為背景進行的問題解決、系統(tǒng)設計等一系列的思維活動.也就是能夠用信息處理來代理執(zhí)行形式化的問題.計算思維的基本內容可以分為3個部分：

1）計算思維的意識.人類的三大思維分別是理論思維、實驗思維和科學思維，而計算思維意識則隸屬于科學思維.計算思維在大學計算機基礎教育中的應用比較廣泛，事實證明計算思維意識能夠應用于很多專業(yè)領域，幫助解決很多具體問題[3].

2）計算思維的方法.計算思維方法主要在大學計算機基礎課程的概念中有所體現.很多計算機基礎課程中教授的主要課程就是計算思維方法，例如遞歸法.因此可以認為計算思維方法就是計算思維的關鍵所在.

3）計算思維能力.這是計算思維中比較高層次的要求，其體現了計算思維的根本目的，那就是解決現實中的具體問題.計算思維能力強調能夠利用計算求解的方法來解決一些問題，例如如何建立網站[4].

1.3 對計算思維理解的關鍵要素

計算思維是一種思維方法，又是一種遞歸思維，主要是將一個復雜的問題通過約簡、嵌入、轉化等步驟來將其簡單化、具體化.在理解計算思維時，有一些關鍵要素要格外注意：

1）計算思維的應用絕不能局限于計算機編程領域，應該更加注重抽象思維的培養(yǎng).真正的計算機科學絕不局限于計算機本身，而是關于計算機相關的各種領域，發(fā)掘其內涵.否則，就如音樂產業(yè)只關注麥克風的制作一樣，只是舍本逐末.

2）計算思維是一種解決問題的思維途徑，其絕非是要把人“計算機化”.計算機是人類制造的，其最終目的是要為人類服務.計算思維只是讓人類利用好計算機的計算能力，而絕非扼殺人類的想象力和情趣.這是大學計算機基礎教育中一定要注意的問題，絕不能將學生培養(yǎng)為“活計算機”，否則將會是大學計算機基礎教學最大的失敗.

3）計算思維是現代社會中每個人都必須掌握的一門根本技能.計算機也絕不是一些硬件軟件的組合體，計算機的概念將會被廣泛的運用于現代社會的各個領域，來幫助人們管理、交流和解決問題.

2 大學計算機基礎教育的原則

雖然在中國的大學都開設了計算機基礎教育課程，但實施過程中還存在著很多的問題.中國大學生的計算思維水平與西方發(fā)達國家的大學生相比仍有很大的差距.因此，中國的大學計算機基礎教育必須改變機械、枯燥的教學現狀，以培養(yǎng)學生的計算思維為教學的主要目的.在教學中，堅持以計算機學科中的基本問題和知識作為導向，引入一些能引起學生興趣的經典案例，通過練習來強化學生的理論知識，通過實驗來加強學生對計算思維的了解和運用，一切教學活動都要圍繞著提高計算思維這個原則來進行[5].

3 培養(yǎng)大學生計算思維的有效措施

在大學階段，學生的計算思維主要是通過大學計算機基礎教育課程來培養(yǎng)的.計算機基礎被視為大學生必須掌握的一門基礎課程，在此課程中既有基礎知識和技能，也包含了網絡信息操作和數據庫處理等內容.在大學計算機基礎教育中，要注重培養(yǎng)學生的計算思維.

3.1 加強教學的針對性

要培養(yǎng)大學生的計算思維，首先就要加強大學計算機基礎教育的針對性，對于計算機基礎教育的教學內容要有正確的理解.教師在教學的過程中要根據教學和學生的實際情況進行教學，靈活的使用教學方法，改變大學計算機基礎課程枯燥的現狀，激發(fā)學生的學習興趣.在教學過程中要將培養(yǎng)學生的計算思維放在首位，適當的給學生提出一些專題，讓學生運用計算思維來進行思考和交流，發(fā)揮計算思維的實效性，改變傳統(tǒng)大學計算機基礎教育中教學過程模糊散亂的現象.

3.2 在課程中加大程序設計的比重

在大學計算機基礎教育中，培養(yǎng)計算思維的重點課程就是程序設計.程序設計的內容比較復雜，其課程內容主要包含了3個方面的內容：編程、算法和程序設計語言.其中程序設計語言和編程的難度比較大，而算法涉及到了疑難問題的具體解決辦法.程序設計的難度較大，內容也比較多，學生學習起來有一定的難度.很多高校對程序設計的教學內容都不太重視.大學計算機基礎教育要培養(yǎng)學生的計算思維，就必須從最基本的思維角度開始，循序漸進地訓練學生的計算思維能力，加大程序設計在整個大學計算機基礎教育中的比重，保證學生學習的課時量，給學生充分的時間來進行思考.只有這樣，才能在大學計算機基礎教育中體現出計算思維的培養(yǎng)過程[6].

3.3 教學內容要經過精心設計

大學計算機基礎教育的教學內容非常多，如何編制教學內容才能引起學生的興趣，符合學生認識事物和培養(yǎng)能力的規(guī)律，這是培養(yǎng)學生計算思維的重要方面.在設計和編制教學內容時，必須將培養(yǎng)學生的計算思維能力放在首位，將基礎知識的傳授、技能的培養(yǎng)和計算思維的養(yǎng)成融會貫通到教學中去，讓學生的計算思維能力在學習與訓練的過程中得到提高.例如，在進行計算機基本操作的學習中，教師可以適當地給學生進行知識延伸，讓學生了解計算機操作與運行的原理.再例如教師在講授計算機安全的時候，也可以適當的介紹驗證碼的起源與具體作用，拓展學生的計算思維[7].

大學計算機基礎課程的課時總是有限的，要對教學內容進行精心編排和設計，盡量觸發(fā)學生的計算思維，培養(yǎng)學生的計算思維能力，這比單純的知識傳授和基本技能培養(yǎng)更加重要.

3.4 改善教學方法，提高認知能力

計算機技術的發(fā)展日新月異，學校教授的很多基礎知識和技能遠不能滿足學生畢業(yè)后所要面對的計算機技術要求，因此，大學計算機基礎教育不應當將目光僅限于這些知識和技能的傳授上.枯燥的課程會抵消學生對于計算機的興趣，造成思維的僵化，不利于學生在計算機領域的繼續(xù)學習，因此，在大學計算機基礎教育中，教師要多鼓勵學生，教學的方法也要靈活多樣，既有教師的講授，又有學生的上機操作，還可以使用例如討論組、課題、小論文等教學方式，組織學生進行計算機基礎方面的嘗試[8].計算思維本來就是一種靈活的、多樣化的思維，教師要能夠接受學生的不同答案，多鼓勵、少打擊，啟發(fā)學生的計算思維，開拓思維空間，引導學生對計算思維和傳統(tǒng)思維進行橫向比較，發(fā)現計算思維的優(yōu)越性，使學生自覺自愿地去接受計算思維、培養(yǎng)計算思維.

4 結語

計算機技術作為第三次科技革命的核心，對當今社會的各個領域都產生了深遠的影響，計算思維已經成為了當代人學習和生活的重要工具，也是現代社會每個人都必須具備的基本能力之一.大學計算機基礎教育的最終目的就是培養(yǎng)大學生的計算思維.計算機技術層面的更新日新月異，大學計算機基礎教育如果僅僅局限于知識的傳授和基本技能的訓練，是無法滿足學生畢業(yè)之后的工作和學習需要的.只有大學生具備了良好的計算思維，能夠獨立運用計算思維來解決工作生活中遇到的各種問題，大學計算機基礎教育才能夠算是成功的教育.

[1]辛睿文.淺論計算機基礎課程的教學方法創(chuàng)新[J].河套大學學報，2012，（3）：64-66.

[2]明德廷，李娟.高校非計算機專業(yè)計算機基礎課程教學新模式的探討[J].江西農業(yè)大學學報（社會科學版），2012，（1）：174-177.

[3]陳薇.高職計算機基礎課程項目驅動教學方法的探索與研究[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2011，（4）：183-185.

[4]張林.“非零起點”的大學計算機基礎教學實踐探索[J].教育與職業(yè).2013，（32）：83-84.

[5]華曉宇.高職院校計算機基礎課程教學現狀與對策研究[J].寧波教育學院學報，2012，（3）：43-45.

[6]紀良浩，張敏，何苗.對高校計算機基礎教學的探討[J].重慶職業(yè)技術學院學報，2012，（1）：122-123.

[7]尹志軍.關于高校計算機教育改革的思考[J].教育理論與實踐，2012，（12）：52-53.

[8]馬愛華.高校計算機基礎教學改革分析與思考[J].教育理論與實踐，2012，（24）：63-64.

（責任編輯 李健飛）

A Study on Cultivation of Computational Thinking in College Computer Foundation Education

ZHANG Mei
（Department of Computer，Yangquan Teachers College，Yangquan，Shanxi 045000，China）

Computational thinking is one of the three major thinkings in the process of human civilization.For college students，the major objective of computer basic education is to cultivate their computational thinking，that is，to cultivate their independent computational thinking to solve the problem，and to develop their creative ability.This paper mainly discusses the current situation of college computer basic education，main content of computational thinking，and effective measures of training students in computational thinking.It aims to change the drawbacks of computer basic education，link the thinking with computer elementary education，arouse their learning initiative，and improve their computational thinking abilities.

basic computer education；computational thinking；cultivation

TP311.11；642.41

：A

：1673-1972（2014）06-0109-03

2014-06-26

張梅（1982-），女，上海人，助教，主要從事計算機應用研究.