大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維運(yùn)用分析

王 軍

（銅仁學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維運(yùn)用分析

王 軍

（銅仁學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容變得很模糊。智能計(jì)算機(jī)終端的普及使得獲取知識(shí)的途徑更加快捷，所獲取的內(nèi)容比課堂教學(xué)內(nèi)容豐富、精彩。因此，可以利用這一優(yōu)勢(shì)，在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中滲透計(jì)算思維，把單純地傳授知識(shí)，培養(yǎng)操作能力、記憶基礎(chǔ)知識(shí)提升到運(yùn)用科學(xué)的思維方式培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際生活中解決問題的能力及用計(jì)算思維去思考生活的能力層面。

計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；互聯(lián)網(wǎng)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程主要是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的操作能力、如何利用網(wǎng)絡(luò)獲取知識(shí)的能力、利用應(yīng)用軟件處理時(shí)常事務(wù)的能力和維護(hù)計(jì)算機(jī)的能力。在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)較發(fā)達(dá)的今天，由于計(jì)算機(jī)的智能終端的日新月異，學(xué)生隨時(shí)隨地都可以通過智能終端獲取大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)所包含的知識(shí)內(nèi)容，甚至比在課堂獲取的內(nèi)容更豐富、更精彩。那么，如何上好大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程就成為擺在每位教師面前的一道課題。社會(huì)的發(fā)展、人類社會(huì)的進(jìn)步離不開思維形式[1]。在學(xué)生能夠獲取知識(shí)的同時(shí)，傳遞學(xué)科中提煉出來(lái)的思想精髓、知識(shí)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)、知識(shí)更新的聯(lián)系、探索知識(shí)內(nèi)在的規(guī)律、養(yǎng)成科學(xué)化的思維和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算的能力，這些知識(shí)是學(xué)生所不具有的，這正是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)該思考的教學(xué)內(nèi)容。在課堂中滲透計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力應(yīng)該成為教學(xué)的核心任務(wù)。這是訓(xùn)練學(xué)生的基本技能、綜合素質(zhì)以及創(chuàng)新能力的重要途徑，也是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的目標(biāo)所在。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

計(jì)算思維的研究其實(shí)從幾十年前就存在了，然而，明確的計(jì)算思維概念直到2006年3月才由卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任Jeannette M.Wing教授[1]提出。該定義說明計(jì)算思維其實(shí)是一套涵蓋了數(shù)學(xué)的邏輯推理、工程學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和評(píng)估思維以及復(fù)雜的人類心理、行為理解等的一般化、基礎(chǔ)性的思維活動(dòng)方式。周教授還指出計(jì)算思維對(duì)于個(gè)體發(fā)展的重要性絕不亞于閱讀、寫作等能力。

李廉[2]等在進(jìn)一步分析闡述計(jì)算思維的含義的同時(shí)，重點(diǎn)研究了計(jì)算思維所具有的4個(gè)特性。一是有限性，說明計(jì)算思維無(wú)論包含多么廣泛的內(nèi)容，最終都是可以進(jìn)行完全表述的；二是確定性，計(jì)算思維的含義和方法是確定的，不會(huì)存在二意性；三是機(jī)械性，說明計(jì)算思維是方法和過程是固定的，不會(huì)因?yàn)閭€(gè)人情況和背景而有所不同。

美國(guó)加利福利亞大學(xué)計(jì)算理論研究者Richard M· Karp教授[3]曾提出關(guān)于“計(jì)算透鏡”的理念，其中也提到過將計(jì)算作為基礎(chǔ)的思維方式去描述和分析各種自然科學(xué)過程和人類活動(dòng)的社會(huì)過程，從而尋求解決問題的方法。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)家不斷地對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行理論和方法研究的同時(shí)，國(guó)外很多教育學(xué)家也開始對(duì)計(jì)算思維的研究，他們的研究主要是基于計(jì)算思維的教育的影響和作用，并且已經(jīng)真正將計(jì)算思維引入大學(xué)教育。基于對(duì)計(jì)算思維重要性的認(rèn)識(shí)，斯坦福大學(xué)將計(jì)算思維引入課堂，在設(shè)置新的核心課程體系時(shí)，要求并強(qiáng)調(diào)課程教學(xué)過程中計(jì)算思維的滲透。

卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)也是采用課程體系改革的方式來(lái)引入計(jì)算思維。不同的是改革的重點(diǎn)放在了計(jì)算機(jī)科學(xué)入門課程設(shè)置上。通過入門課程的重新設(shè)置，對(duì)全校各類專業(yè)學(xué)生推廣計(jì)算思維的原理。

2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的三種能力

隨著對(duì)計(jì)算思維、計(jì)算透鏡等科學(xué)研究的不斷深入，促進(jìn)了社會(huì)各個(gè)方面的變革與發(fā)展。從教育方面來(lái)說主要的針對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)方面的改革，而改革的方向主要包括兩個(gè)：一是教學(xué)內(nèi)容的豐富，計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)應(yīng)該多汲取前沿科學(xué)的研究成果，將計(jì)算思維基本概念、基本特性和基本內(nèi)容引入課堂能夠很的分豐富課程內(nèi)容；二是教學(xué)方法的改革，將計(jì)算思維的方法帶人課程的設(shè)置，重點(diǎn)培養(yǎng)掌握學(xué)生對(duì)基本方法和思維方式，具體來(lái)說，老師在教學(xué)中應(yīng)該注意培養(yǎng)學(xué)生的以下3種能力：

計(jì)算機(jī)實(shí)際操作能力，也就是學(xué)生使用和操作計(jì)算機(jī)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)特定軟件的能力，例如使用Office辦公軟件，使用瀏覽器等。比如在進(jìn)行Excel教學(xué)時(shí)，設(shè)問：為什么計(jì)算機(jī)會(huì)有自動(dòng)計(jì)算的功能？此時(shí)講清楚Excel軟件的來(lái)龍去脈，軟件開發(fā)人員為用戶做了哪些工作才方便了用戶的使用，激勵(lì)和引導(dǎo)大膽想象，敢于研究新的軟件，需要哪些知識(shí)才能完成這項(xiàng)工作以及怎樣獲取這些知識(shí)等。進(jìn)行這樣的思維滲透，可能會(huì)激發(fā)對(duì)軟件開發(fā)興趣愛好者去研究軟件，可能收到意想不到的效果。當(dāng)然也不是一味地追求計(jì)算思維的滲透，畢竟絕大多數(shù)的學(xué)生還是需要由教師來(lái)教授實(shí)用的知識(shí)和技能。教師一方面教師要如何引導(dǎo)學(xué)生如何從互聯(lián)網(wǎng)中獲取所有知識(shí)的同時(shí)，還要有具體的任務(wù)要求學(xué)生自學(xué)一些知識(shí)才能達(dá)到要求，教師的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)更具有代表性的案例讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，監(jiān)督學(xué)生去練習(xí)，在練中去感悟，在感悟中去體會(huì)思維，在思維中去體會(huì)計(jì)算，在計(jì)算中去領(lǐng)略本質(zhì)，在本質(zhì)中去提煉思維的精髓，進(jìn)而達(dá)到在培養(yǎng)計(jì)算機(jī)使用能力過程中滲透計(jì)算機(jī)思維。當(dāng)然如何在教學(xué)過程設(shè)問來(lái)激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)的熱情需要大量的教學(xué)積累和教學(xué)研究，這就要求教師不斷更新知識(shí)結(jié)構(gòu)、掌握最新的知識(shí)動(dòng)態(tài)，滲透計(jì)算思維給教師的教學(xué)也能帶來(lái)質(zhì)的變化。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)認(rèn)知能力（Computer fluency），這方面主要要求的是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。因?yàn)樗髮W(xué)生更深入細(xì)化地去理解計(jì)算機(jī)的基本概念和原理，系統(tǒng)方法與過程，如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系、操作系統(tǒng)原理及功能等的相關(guān)知識(shí)。對(duì)于這項(xiàng)能力的培養(yǎng)需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)和獲得這種認(rèn)知能力，但是不作硬性要求。

計(jì)算思維能力（Computational thinking），通過課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理和方法去解決實(shí)際問題的能力。在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，學(xué)生應(yīng)該像計(jì)算機(jī)一樣收集信息、獲取信息、利用信息、分析信息，最后解決問題的一套方法和能力，這就要求教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)將計(jì)算思維的基本方法和過程融入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3 結(jié)語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中滲透計(jì)算思維無(wú)疑是將教師教育教學(xué)提升到一個(gè)新高度，要求教師不僅教會(huì)學(xué)生基本操作和基本技能，更要教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)自學(xué)、激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的熱情。在互聯(lián)網(wǎng)+的大背景下，學(xué)科之間的交叉融合度越來(lái)越高，專業(yè)之間的性質(zhì)逐漸變得模糊，學(xué)生之間的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透在社會(huì)生活的各行各業(yè)，人人都能掌握計(jì)算機(jī)正在變成可能，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)就是為各方面的人才服務(wù)的，提升計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)涵無(wú)一不是為了培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，必須要統(tǒng)一認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)才能使教學(xué)有滋有味。在滲透計(jì)算思維的教學(xué)過程中無(wú)疑要實(shí)現(xiàn)一些算法，學(xué)生在計(jì)算機(jī)語(yǔ)言零基礎(chǔ)的情況下，建議使用raptor軟件更為合適，其不需要語(yǔ)言的支撐就實(shí)現(xiàn)很多算法，且簡(jiǎn)單易學(xué)。

[1]WING J M.Computational thinking[J].Communications of Association for Computing Machinery，2011（3）：3.

[2]李廉.計(jì)算思維—概念與挑戰(zhàn)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（1）：7-12.

[3]KARP R M.Reducibility among combinatorial problems[D].the USA: Princeton University，1973.

Analysis on application of computational thinking in college computer basic teaching

Wang Jun
（Big Data College of Tongren University, Tongren 554300, China）

The development of the Internet makes the teaching content of college basic computer become vague. Popularity of smart computer terminal makes it more quick to acquire knowledge and it is more rich and wonderful in content than in class room. Therefore, we can take advantage to infiltrate this computational thinking into the teaching of basic computer, which can lift the way to simply imparting knowledge, developing operational ability to a higher stage that taking advantage of scientific thinking to cultivate students’ ability to think about life, to solve problems with computational thinking in practical life.

computational thinking; university computer foundation; Internet

王軍(1967— )，男，貴州銅仁，本科，副教授；研究方向：軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)分析，算法分析與設(shè)計(jì)。