淺析計算機基礎學科教學中計算思維意識培養(yǎng)

王樂 王甜甜

【摘要】提出了計算思維的核心思想就是充分運用計算機的優(yōu)勢特點解決現(xiàn)實世界問題的觀點，并多角度深入探討了如何在計算機基礎學科教學中培養(yǎng)學生計算思維意識。

【關鍵詞】計算思維 基礎學科 教學 培養(yǎng)

【中圖分類號】G641 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0142-02

本文所述的計算思維意識培養(yǎng)僅僅是指培養(yǎng)學生充分運用計算機的高速度計算、大容量存儲以及自動化執(zhí)行等優(yōu)勢特點來解決人類現(xiàn)實世界中靠人力不能或難以或不易解決的問題的思維意識的訓練培養(yǎng)。用計算機來解決現(xiàn)實世界的問題，就必須要實現(xiàn)表述該問題的集交流、思維、認知三項功能于一體的人的自然語言與僅含單一交流功能的計算機語言進行等價轉換，這種轉換的思想意識或能力正是計算思維的核心，也即掌握運用計算思維的核心就是如何把描述問題的自然語言中蘊含的人的思維用不具備思維能力的計算機語言進行清晰地描繪界定，從而達到用計算機的優(yōu)勢為人類解決問題的目的。下面本文主要探討一下在實際的計算機基礎學科一線教學中如何培養(yǎng)學生上述計算思維意識。

一、準確理解本文所述計算思維的實質

美國賓夕法尼亞州匹茲堡市的CMU研究小組受一家名為“互聯(lián)網檔案館”的非營利組織委托，要將海量的古老書籍和手稿通過光學字符識別軟件轉化為電子文本，以方便電腦儲存和查詢。由于原稿的質量太差，電腦每掃描十個單詞就會錯讀一個，唯一解決的辦法就是人工核對，而這樣的工作顯然不是一個人或一個小組可以勝任的。于是，該小組將光學字符識別軟件無法識別的文字掃描圖傳給世界各大網站，用以替換原來的驗證碼圖片，那些網站的用戶在正確識別出這些文字之后，其答案便會被傳回該小組。顯然這是計算思維指導下利用計算機網絡化優(yōu)勢解決實際問題的很好佐證。

二、科學評估以往的教學實踐

克服部分錯誤認識，認為現(xiàn)有的教學體系、教學內容、教學方法毫無可取之處，完全推倒重來，另起爐灶，而是應該站在計算思維訓練培養(yǎng)的角度重新審視現(xiàn)有的教學內容，教學方法，課程體系，吸取其中蘊藏的優(yōu)秀的計算思維教學思想方法并以此為基礎進行深入研究，研究其成功之處。例如，我國古代“百錢買百雞問題”的編程講解，以前都是在講循環(huán)結構時把它作為例子，寫幾行循環(huán)語句就結束了，教學目標僅停留在讓學生學會使用循環(huán)語句上，沒有進行深入的闡釋，可以選出兩名或者兩組同學或者教師本人與學生全體進行“百錢買百雞問題”運算競賽，看誰先得到答案，另一組同學可以使用計算器等計算工具。然后再進行“千錢買千雞問題”“萬錢買萬雞問題”運算競賽，其結果是一組同學輕松解決，一組同學可能會放棄！這留給學生的印象必然深刻，讓他們更加直觀地感受到充分利用計算機速度優(yōu)勢的重要性。既增加了學習程序語言的興趣，也必然大大提高學生運用計算機創(chuàng)造性的解決問題的計算思維意識。借此引導學生把平時自己能解決的問題都想辦法嘗試讓計算機來實現(xiàn)完成，進一步嘗試讓計算機來實現(xiàn)他們想做的事以及想做卻自己無法完成做不了的事。

三、重視教師在以計算思維為導向的計算機基礎學科教學中的主體地位

多渠道、多層次、全方位組織教師著眼培養(yǎng)計算思維人才開展教學創(chuàng)新活動，通過獎優(yōu)促教擴大教學創(chuàng)新，激發(fā)一線教師的創(chuàng)新潛能。引導廣大教師牢固樹立解放思想，以創(chuàng)新求發(fā)展，以科研促教學的思想，以強烈的責任感榮譽感去創(chuàng)新以計算思維為導向的計算機基礎學科教學和科研。積極為教師搭建教學科研平臺，從制度、經費、考核標準等多方面鼓勵教師研究教學方法，提高教師能力素質，擴展知識面，培養(yǎng)和支持教師參與計算思維相關的討論會、專題報告、課題研究、到計算思維教學效果好的院校進修學習等等。

四、成立計算思維訓練培養(yǎng)的教學和研究團隊

召集由不同專業(yè)背景，從事計算機應用與研究的專家教授組成教學團隊，針對本校學習計算機基礎課程的各個專業(yè)的學生實際情況，力爭每個專業(yè)都能總結研究出幾個應用計算思維解決該學科專業(yè)問題的適合教學的經典案例。例如北京大學李曉明教授在其開設的“網絡結構與效應原理”課程中，使用圖論和博弈論的基礎概念，去嘗試解決社會學和經濟學中與網絡有關的若干經典問題，就提供了在其他課程中體現(xiàn)計算思維的范例。這不僅達到深刻闡釋計算思維的教學效果，更有利于加深學生對自己所學專業(yè)計算思維應用的認識和理解，自然會增強學生應用計算思維創(chuàng)新的濃厚興趣。同時應積極創(chuàng)造條件引進或聘請在計算思維領域研究有所建樹的專家教授和領導為教師和學生授課，講解計算思維方面最新的研究成果和應用，以及鼓勵和組織專家教授以及教學一線的教師交流合作，努力寫出適合于計算思維培訓的切實管用的教材或講義。

五、創(chuàng)新考評方法以考促訓

用新的考核考評方法促進計算思維的訓練培養(yǎng)。實行案例考核和期末考試相結合，例如，可以設置期末考試和應用案例考核各占50%。應用案例考核要求學生自己用計算思維解決本專業(yè)或者日常生活中的問題，要求寫出較為詳細的實現(xiàn)過程，即問題提出、自然語言描述、極端條件等等，尤其是要把自然語言中人的思維用計算機語言的清晰表達和描述的轉化能力作為評判標準和依據(jù)，在期末考試前完成。同時，教師也可以吸收部分專業(yè)學生的優(yōu)秀案例作為以后課堂教學之用，這些來自于學生的案例，不可小覷，因為它們更貼近學生，更易于讓學生理解學習。

將計算思維能力的培養(yǎng)作為計算機基礎學科教學中的核心任務并取得成效，是一個循序漸進、任重道遠的過程，需要我們的教育工作者不斷探索、勇于實踐。期待不久的將來，計算思維能力的培養(yǎng)能伴隨著計算機基礎學科教學的各項教改工作的發(fā)展取得可喜的成果，進而培養(yǎng)出更多創(chuàng)新性人才。

參考文獻：

[1]龔沛曾，楊志強.大學基礎教育中的計算思維培養(yǎng)[J].中國大學教學，2012.3：33-35.

[2]朱鳴華，趙銘偉，趙晶，林鴻飛.計算機基礎教學中計算思維能力培養(yǎng)的探討[J].中國大學教學，2012.5：51-54.

[3]馮博琴.對于計算思維能力培養(yǎng)“落地”問題的探討[J].中國大學教學，2012.9：6-9.

作者簡介：

王樂（1983-），女，河南周口人，鄭州大學西亞斯國際學院電子信息工程學院，碩士，講師，研究方向：數(shù)據(jù)庫、計算機應用。

王甜甜（1982-），女，碩士，講師，研究方向：數(shù)據(jù)庫、計算機應用。