計算思維下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程探究

饒龍海

（安康學(xué)院，陜西 安康 725000）

計算思維下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程探究

饒龍海

（安康學(xué)院，陜西 安康 725000）

計算思維是未來社會每個人必須具備的基本能力之一。在高校中，如何將計算思維能力的培養(yǎng)作為大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的核心，已成為計算機基礎(chǔ)教育界廣泛討論的重點。文章在分析計算思維核心思想的基礎(chǔ)上，闡述了在高校計算機基礎(chǔ)教學(xué)中對學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)的方法和途徑，提出在計算機教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中融入思維訓(xùn)練，以此提升學(xué)生運用計算思維處理問題的能力。

計算思維；計算機基礎(chǔ)教學(xué)；教學(xué)模式

1 計算思維

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，計算機基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生的必修課。教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程指導(dǎo)委員會提出了對于大學(xué)計算機基礎(chǔ)的教學(xué)的要求：不僅要加強計算機基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，更重要的是培養(yǎng)和強化學(xué)生利用計算機技術(shù)解決和處理實際問題的思維和能力。計算思維首次被作為概念提出的還是在2006 年，美國卡內(nèi)基 · 梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真教授［1］認(rèn)為：“計算思維就是運用計算機科學(xué)的基本概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等，它涵蓋了計算機科學(xué)廣度的一系列思維活動”。在我國，將計算思維所開展的領(lǐng)域主要體現(xiàn)在高等教育，2010年在西安交通大學(xué)舉辦研討會通過了《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》這一文件，聲明的核心內(nèi)容主要是：“把培養(yǎng)計算思維的能力作為今后大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中一項重要的、長期和復(fù)雜的核心任務(wù)”。

計算思維的應(yīng)用在生活無處不在，主要就是把一個看似復(fù)雜的問題重新闡釋成一個有可行性步驟的解決方案。例如：走在馬路上發(fā)現(xiàn)遺失了物品，通常的做法是按原路返回去尋找，這就是計算思維中回推的過程；手機欠費了，仍然可以享受一段時間接電話的權(quán)利，這就體現(xiàn)了計算思維設(shè)計的冗余性。通常在實驗和理論思維解決實際問題存在困難的情況下，可以使用計算思維來理解大規(guī)模序列。計算思維不僅僅為了解決問題效率，甚至可以延伸到經(jīng)濟問題，社會問題［2］。事實上，我們已經(jīng)見證了計算思維對其他學(xué)科的影響，計算思維正在或已經(jīng)滲透到各學(xué)科、各領(lǐng)域，并正在潛移默化地影響和推動著各領(lǐng)域的發(fā)展，并成為一種發(fā)展趨勢。計算思維在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、工程學(xué)等各個領(lǐng)域已經(jīng)大放異彩，大量復(fù)雜問題求解，宏大系統(tǒng)建立，大型工程組織都可應(yīng)用計算思維借助現(xiàn)代計算機進行模擬。在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程系統(tǒng)的講解計算思維知識已經(jīng)成為一種趨勢和必然。加強學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)，不僅有助于學(xué)生養(yǎng)成利用計算思維研究和解決問題的能力，而且有利于加深學(xué)生對實驗和理論思維的理解。

2 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程主要分為兩大部分內(nèi)容：大學(xué)計算機基礎(chǔ)理論知識和大學(xué)計算機實驗（計算機操作，程序設(shè)計等）。大學(xué)計算機理論基礎(chǔ)知識中包含有大量計算思維的案例，通過理論知識的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生計算思維的能力，大學(xué)計算機實驗是把學(xué)習(xí)的理論知識用于實踐中，增強學(xué)生的實際動手能力，讓學(xué)生能夠滿足日常的學(xué)習(xí)所需，為以后工作打下良好的基礎(chǔ)，通過這些學(xué)習(xí)，希望能夠逐漸培養(yǎng)學(xué)生計算思維的能力。但是在現(xiàn)今的大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中，計算思維教學(xué)發(fā)展還比較緩慢，主要存在下列問題。

首先，忽視計算機基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)，在講授計算思維案例的時候，很少關(guān)注計算思維，一般只關(guān)注問題的結(jié)果，忽略解決問題的思維方式和具體過程。計算思維學(xué)科在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中發(fā)展相對較慢，這也直接導(dǎo)致大部分教學(xué)人員缺乏對計算思維系統(tǒng)的認(rèn)識，他們在教學(xué)的過程中通常只能照本宣科，以填鴨式的教學(xué)方式進行知識轟炸，而忽視掌握知識和解決問題的辦法。隨著計算思維理論的逐漸完善，一部分教學(xué)人員也沒有充分意識到只有逐漸完善自己的計算思維的體系結(jié)構(gòu)才能更好地傳授學(xué)生知識。

其次，計算機基礎(chǔ)課程的設(shè)置一般都是以理論課和實驗課相結(jié)合的形式，但很多高校在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)過程中存在理論知識和實踐內(nèi)容銜接不緊密的情況，實驗內(nèi)容的設(shè)計沒有充分考慮到實際的教學(xué)問題，導(dǎo)致學(xué)生很難通過實踐課程的學(xué)習(xí)深入理解、掌握和驗證所學(xué)理論［3］。這些問題在計算思維的教學(xué)過程中同樣存在，甚至更加嚴(yán)重。學(xué)生沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)計算思維的理論知識，而且實驗教學(xué)還存在與理論直接脫節(jié)的情況，這些原因直接導(dǎo)致計算思維的培養(yǎng)只能是紙上談兵。

最后部分學(xué)校對計算機基礎(chǔ)教學(xué)認(rèn)識不夠，計算機基礎(chǔ)課程特別是計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課在很多學(xué)校都沒有得到充分的重視，很多非計算機教師都認(rèn)為計算機基礎(chǔ)用處不大，學(xué)生不用學(xué)習(xí)也可以很快使用計算機，因此，在政策制定上及課程安排上或多或少缺乏對計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)有的重視。這種態(tài)度也直接影響了計算機基礎(chǔ)教學(xué)人員對計算思維深入學(xué)習(xí)的積極性，使系統(tǒng)的計算思維教學(xué)變得更加困難。

3 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程計算思維的培養(yǎng)

3.1 加強計算機基礎(chǔ)理論教學(xué)中的計算思維能力培養(yǎng)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)知識教學(xué)中包含著很多計算思維的知識點和案例，我們在教學(xué)內(nèi)容的組織上首先要按照教學(xué)內(nèi)容歸納出單元的知識點，然后根據(jù)知識點總結(jié)出涉及計算思維的思考點，以具體案例的形式來進行教學(xué)，在課堂上盡量讓每位學(xué)生都參與進來，通過學(xué)生講述、教師引導(dǎo)、歸納和總結(jié)出一條思維的主線。整個課堂教學(xué)由學(xué)生分析案例、教師引導(dǎo)學(xué)生提出解決方案、針對所提方案進行可行性分析以及教師總結(jié)歸納幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成。因為在教學(xué)設(shè)計中，教師只是一個引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成分析和解決問題的能力，使其掌握所涉及的計算思維知識，形成問題求解的思路。

3.2 加強計算機實驗教學(xué)中的計算思維能力培養(yǎng)

計算機實驗教學(xué)作為大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的重要組成部分，通常包括計算機操作和程序設(shè)計兩部分，它在培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力及計算思維的培養(yǎng)上有很重要的作用。但在實際教學(xué)中，實驗課常常淪為理論課的重復(fù)，上機時學(xué)生只是在做課堂講過的練習(xí)或者課后的習(xí)題。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，就必須破除實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)思想，樹立實驗教學(xué)與理論教學(xué)相互統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的現(xiàn)代教學(xué)理念。

計算機操作的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生驗證課堂上所講授的基礎(chǔ)知識點；利用一些參與性比較強實驗，使學(xué)生積極參與到實驗的學(xué)習(xí)中，強調(diào)互動性和協(xié)作性，有意識地培養(yǎng)學(xué)生運用計算思維構(gòu)建模型解決問題的能力，以此來提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。根據(jù)學(xué)生在試驗中的接受程度，可適當(dāng)增加一些綜合性的大作業(yè)，通過學(xué)生間的配合，以達到增強學(xué)生動手能力的目的。

程序設(shè)計的學(xué)習(xí)應(yīng)該注重以算法為核心，培養(yǎng)學(xué)生利用抽象思維解決實際問題的能力?？梢圆捎冒l(fā)散式的教學(xué)方式提升學(xué)生學(xué)習(xí)算法的積極性，可通過討論的方式，讓學(xué)生多學(xué)多思，了解為什么采用這種算法，算法是否存在局限性，這種算法是否可用于其他領(lǐng)域等方面進行探討。只有這樣，當(dāng)學(xué)生真正面對一個綜合案例時才能找到更好的方法解決問題。所以在實際教學(xué)中，不應(yīng)照本宣科，要激發(fā)學(xué)生的思考，多用形象的案例來說明解題思路，找出解決問題的形象化方法，使學(xué)生切身感受到算法在計算機中實現(xiàn)的機制，理解計算機解決問題的方式和方法。

4 結(jié)語

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程應(yīng)是一門培養(yǎng)學(xué)生思維方式的一門課程，計算思維能力的培養(yǎng)應(yīng)該貫穿整個教學(xué)程。在實際的教學(xué)中，以基礎(chǔ)知識教學(xué)和實驗教學(xué)相輔相成的方式，不斷提升學(xué)生的計算思維能力，以達到學(xué)生能夠利用計算思維的方式將問題轉(zhuǎn)化成可行的步驟或者任務(wù)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

［1］周以真.計算思維［J］.中國計算機學(xué)會通訊，2007（11）：83-85.

［2］唐培和，徐奕奕.計算思維—計算學(xué)科導(dǎo)論［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

［3］戰(zhàn)德臣，聶蘭順，徐曉飛.大學(xué)計算機：所有大學(xué)生都應(yīng)學(xué)習(xí)的一門計算思維基礎(chǔ)教育課程［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2011（4）：15-20.

Exploration of computer basic course in university under computational thinking

Rao Longhai

（Ankang University，Ankang 725000，China）

Computational thinking is one of the basic social abilities of each person must have in the future society.In universities，how to cultivate the computational thinking ability to make it became the core of college computer basic course has become the focus of extensive discussion circles.Based on the analysis of the core idea of computational thinking，this paper expounds the methods and ways in cultivating students' ability to computational thinking in college computer basic teaching，and puts forward the concept that integrating thinking training into all aspects of computer teaching，to improve students' abilities of using computational thinking to deal with problems.

computational thinking；basic computer teaching；teaching model

饒龍海（1986—），男，陜西安康，碩士；研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字媒體技術(shù)。