淺談計算機教學的計算思維的培養(yǎng)

趙春風

（吉林省農安縣實驗中學 吉林農安 130200）

淺談計算機教學的計算思維的培養(yǎng)

趙春風

（吉林省農安縣實驗中學 吉林農安 130200）

“計算思維”的引入正為計算機基礎課程改革指明了方向、明確了任務、拓展了新思路。本文基于對計算機基礎教學的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析，提出了基于“計算思維”的課程教學改革新思路。

計算思維 計算機基礎 教學改革

一、計算思維與計算機基礎教學改革

1. 對“計算思維”的認識

“計算思維”一詞并不陌生，眾多學者與專家在各種場合提出并強調計算思維能力培養(yǎng)是不可忽視的。計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算機基礎教學是培養(yǎng)具有現(xiàn)代科學思維精神和能力的三大必修課程之一（另兩個為數(shù)學、物理）。

2. 對“計算思維”的理解

計算思維是人類求解問題的一條途徑，但決非要使人類像計算機那樣思考。計算機枯燥且沉悶，人類聰穎且富有想象力，是人類賦予計算機激情。配置了計算設備，我們就能用自己的智慧去解決那些在計算時代之前不敢嘗試的問題，實現(xiàn)“只有想不到，沒有做不到”的境界。計算思維的本質是抽象和自動化，它是如同所有人都具備“讀、寫、算”能力一樣，都必須具備的思維能力。這些想法和認識一語道破了構建和培養(yǎng)思維能力的重要性和獨到性。[1]

二、“計算機基礎”課程改革新思路

1. 基本思想

首先是計算機文化素養(yǎng)的培養(yǎng)，構建一種計算機文化氛圍，讓學生充分理解和認識計算機的特點和用途，樹立并培養(yǎng)學習計算機的熱情和動力。其次是課程體系與教學內容的研究，也就是課程定位，明確這門課要教給學生什么、讓學生學些什么、課程培養(yǎng)目標又是什么。最后是充分利用網(wǎng)絡和應用現(xiàn)代教育技術手段，開展教學方法與手段的研究。如今大家都會體驗到基于網(wǎng)絡學習的優(yōu)勢與便利，足不出戶就可以瀏覽學習國內外名牌學校教授的課程，共享優(yōu)秀教學資源；而對于課程中的一些重點難點、不易理解和呈現(xiàn)的知識點，充分利用現(xiàn)代教育技術手段，通過計算機抽象或真實地展示出來，實現(xiàn)以往看不到的看見了、看不清的看得更清晰了。現(xiàn)代教育技術手段的應用，極大地提高了教學效率與知識點的掌握和理解。

2. 構建計算機文化教學平臺

一是計算機認知學習平臺，包括計算機發(fā)展歷程，從圖靈機模型到馮·諾依曼體系結構。讓學生從計算機硬件設備的認知、安裝與調試，了解和認識計算機，加深對計算機的學習與理解；再從圖靈獎的誕生與獲獎者經歷，培養(yǎng)學生對計算機學習的積極性，進而激發(fā)思維與創(chuàng)造力。二是搭建了計算機硬件實驗環(huán)境并進行多功能區(qū)設置。從單機、多機到計算機網(wǎng)絡，包括無線網(wǎng)絡、藍牙技術、云計算平臺到物聯(lián)網(wǎng)（這一項正在逐步實現(xiàn)）。三是構建多元化的軟件實驗平臺。提供豐富的立體化學習資源，這些資源全部放在課程網(wǎng)站上，便于個性化學習；同時增強網(wǎng)絡的實時交互，實現(xiàn)師生與生生之間的交流。利用計算機文化教學與計算機硬件感知教學向學生全面展示計算機的發(fā)展歷程，注重計算機在人類發(fā)展歷史上的作用和新的發(fā)展趨勢。使學生充分感受到計算機科學與技術的滲透力和發(fā)展趨勢，面對未來敢于挑戰(zhàn)。

在教學中，堅持“認真、執(zhí)著、創(chuàng)新、超越”的教育理念，進一步深化改革理論與實驗教學的方法和手段，圍繞創(chuàng)新人才培養(yǎng)設計實驗教學內容和方法。加強教學方法與手段的研究。

在理論教學中以培養(yǎng)學生應用計算機和計算思維解決實際問題的基本能力為核心，注重基礎知識的教學，加強對問題求解、設計與實現(xiàn)模型的學習與訓練，改變以往技能講解學習為基礎的培養(yǎng)方式。例如，在學習計算機網(wǎng)絡中，我們從一臺計算機到多臺計算機與各種電子設備的集成入手，這時就會產生各個設備如何進行連接，尤其是當連接的設備距離較遠甚至跨省市或國家時如何處理？再有各種設備所使用的操作系統(tǒng)平臺不一樣、利用電話又是如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的通信處理等等一系列問題，這些問題就引出了網(wǎng)絡的傳輸介質、連接設備與網(wǎng)絡協(xié)議等概念，進而讓學生學習相關知識，自然且易理解。再有，我們不講字處理等各個具體軟件（例如 Word）的操作，而是講解數(shù)據(jù)處理與呈現(xiàn)的方式、編輯數(shù)據(jù)的含義等基本概念，然后根據(jù)數(shù)據(jù)文檔的內容決定選擇用什么應用程序進行處理更方便，進而達到舉一反三的效果。而實驗內容則側重學生的計算機基本技能的訓練和綜合應用能力的培養(yǎng)，按照基礎實驗、拓展實驗和創(chuàng)新實驗進行分層次教學。學生依據(jù)理論教學要求和自身的基礎，選擇必做以及選做的實驗。通過分類分層的多元化教學模式和一系列實驗訓練，培養(yǎng)學生計算思維和數(shù)據(jù)獲取等方面的能力，探討新教學方式對學生學習的益處和改善點，以“技能－能力－思維”的三層培養(yǎng)目標為核心，加強計算機應用技能對各專業(yè)的學生專業(yè)研究與開發(fā)能力的支撐，全面提高學生的計算機文化素養(yǎng)。

教學改革之初，有相當一部分同學對這種教學模式有看法或是直接提出意見。但是，隨著教學的不斷深入開展，該模式最終得到了認可，有 99%的同學都表示有很大收獲。而且是學習動力、學習能力與思維能力的普遍提高。

“計算思維”顛覆了只把計算機課程當作工具學科的觀念。在計算機基礎教學中，技能訓練使學生學會數(shù)據(jù)處理，能力培養(yǎng)使學生學會更好地進行數(shù)據(jù)處理，思維養(yǎng)成使學生學會在數(shù)據(jù)處理中所體現(xiàn)的計算思維能力并在工作中能夠靈活應用。

將“計算思維”引入教學中，是我們面臨的教育教學改革的新挑戰(zhàn)，更是新機遇。我們應當在教授計算機技術的同時，加強思維教育意識，使學生增強運用計算思維的能力，使計算思維成為當代學校生的基本技能。

[1]陳國良，董榮勝. 計算思維與學校計算機基礎教育[J]. 中國學校教學，2011(1).