軍隊院校學(xué)員計算思維能力培養(yǎng)淺析

贠永剛　黃曉波　王曉華

摘要：軍隊院校的學(xué)員，由于其專業(yè)的特殊性，如何將計算思維融入到軍校學(xué)員的學(xué)習(xí)、生活和實踐中，培養(yǎng)其計算思維能力，是值得信息時代軍隊院校師生不斷探究的一個問題。

關(guān)鍵詞：計算思維；能力培養(yǎng)；培養(yǎng)策略

一、計算思維概述

2006年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在美國計算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上提出：計算思維是指運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動，其本質(zhì)是抽象和自動化。其主要特征包括：計算思維是概念化而非程序化。面對大的、難以解決的問題，應(yīng)用計算思維簡化、分解的方法將其變成小的、容易的問題去解決。它意味著計算機(jī)編程不代表全部的計算機(jī)科學(xué)，需要分層次、多角度思考。計算思維是根本的、能夠靈活運(yùn)用的技能。計算思維不是刻板的或簡單的機(jī)械重復(fù)，它允許問題可以通過計算機(jī)來解決。計算思維是每個知識領(lǐng)域的學(xué)生必須掌握的基本技能。計算思維是人的思維而不是計算機(jī)的思維。通過計算思維解決問題包含規(guī)則的方法描述問題，以便于計算機(jī)處理。因此，計算思維不是問題的簡單約簡，也不是簡單地模擬計算機(jī)處理進(jìn)程。計算思維有助于問題的求解，同時不需要人類像計算機(jī)一樣去思考。計算思維是數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計算科學(xué)貫穿于自然科學(xué)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程，計算機(jī)啟發(fā)式軟件及模型的設(shè)計和開發(fā)明顯屬于工程學(xué)范疇，同時基于數(shù)學(xué)的符號化表示是算法復(fù)雜度和數(shù)字分析的基礎(chǔ)。人類的思想而不是人造物。計算思維不是開發(fā)軟件和生產(chǎn)硬件的途徑，它是日常生活中解決問題的基礎(chǔ)性概念。計算思維是面向所有的人和物。計算思維是普遍存在的，能夠被任何人在任何場合使用。

計算思維是一種新穎的思維方式，有助于培養(yǎng)人們的抽象思維和邏輯思維以及解決問題的能力。其實質(zhì)很早就存在于人類思維活動中，古代的算籌、算盤，近代的加法器、計算器、電子計算機(jī)，現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)、云計算都是計算思維的體現(xiàn)，由于近代電子計算機(jī)的出現(xiàn)，推進(jìn)了計算思維的迅猛發(fā)展，計算思維才逐漸被重視并被上升到跟實證思維、邏輯思維同等的高度。

二、軍校學(xué)員培養(yǎng)計算思維能力的重要性

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，對軍校學(xué)員培養(yǎng)也提出了新的要求，軍校學(xué)員計算思維能力培養(yǎng)變得尤為必要和重要。

（一）信息時代的需要

信息時代的互聯(lián)網(wǎng)+、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新概念和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，使得人們生活的眾多領(lǐng)域都發(fā)生了革命性的突破，不但改變了人們傳統(tǒng)的工作與生活方式，也改變了人們傳統(tǒng)的思維模式。涉及各領(lǐng)域的計算思維已不僅僅是科學(xué)家或計算機(jī)從業(yè)者的思維，計算思維能力也成為人們認(rèn)識問題和解決問題的基本能力之一。正如1972年，圖靈獎得主EdsgerDijikstra所說：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力”。軍校學(xué)員并非生活在真空當(dāng)中，面對周圍環(huán)境的變化，不僅需要而且必須要具備計算思維的能力，以適應(yīng)信息時代的需要。

（二）打贏信息化戰(zhàn)爭的需要

信息作為重要的戰(zhàn)略資源，已從傳統(tǒng)戰(zhàn)爭中的輔助作用、從屬地位上升到?jīng)Q定作用、主導(dǎo)地位，成為支配物質(zhì)和能量的一個關(guān)鍵要素。信息技術(shù)的有效利用在一定程度上決定著部隊?wèi)?zhàn)斗力的形成和國防綜合實力的增強(qiáng)。為順應(yīng)國際戰(zhàn)略形勢的調(diào)整和軍事變革的發(fā)展需要，以美為首的發(fā)達(dá)國家的相關(guān)軍事院校都大力建設(shè)打贏信息戰(zhàn)的課程體系和內(nèi)容更新機(jī)制，使軍事教育與打贏信息化戰(zhàn)爭的要求相統(tǒng)一。培養(yǎng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要的既懂軍事，又具有較高信息素質(zhì)的綜合型人才，已成為各國軍隊院校教育的目標(biāo)。把計算思維能力的培養(yǎng)與軍校學(xué)員的綜合素質(zhì)要求結(jié)合在一起，特別是計算思維能力的培養(yǎng)，已經(jīng)成為美英等國的共識。2012年教育部計算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主任李曉明等人撰文，強(qiáng)調(diào)“無處不在、無事不用的計算使計算思維成為人們認(rèn)識和解決問題的重要基本能力之一，一個人若不具備計算思維的能力，將在從業(yè)競爭中處于劣勢；一個國家若不使廣大受教育者得到計算思維能力的培養(yǎng)，將在激烈競爭的國際環(huán)境中不可能居于引領(lǐng)地位”。

三、軍校學(xué)員計算機(jī)思維能力的培養(yǎng)策略

計算思維的培養(yǎng)實質(zhì)上是潛意識思維到有意識思維的轉(zhuǎn)換過程。可以從計算思維意識的形成、計算思維方法的訓(xùn)練和計算思維能力的提升等構(gòu)成計算思維的基本內(nèi)容的三個方面入手，培養(yǎng)學(xué)員面向所在學(xué)科的計算思維能力。

（一）計算思維意識的形成

計算思維意識是思維過程的計算模擬，其核心是讓計算具有思維特征。計算思維意識的形成是通過對人腦思維規(guī)律的認(rèn)識和分析，建立與人腦思維模式相近的計算方法。對人腦思維規(guī)律認(rèn)識得越深刻，計算方法也越有效。如我們能夠清楚地識別自己的家人和朋友的過程是潛意識完成的，我們很難解釋是如何做到的，沒有意識到我們所具備的這種技能。但是，研究表明通過提取某個人臉部圖像的多個采樣，計算機(jī)程序可以計算出一些個人特有的模式，這些特征方便了圖像的識別和區(qū)分。無論人還是計算機(jī)完成這項工作都經(jīng)歷計算的過程，只不過人們沒有認(rèn)識到而己。

（二）計算思維方法的訓(xùn)練

由于計算機(jī)的發(fā)展極大地促進(jìn)了構(gòu)造思維的研究和應(yīng)用，所以在計算機(jī)科學(xué)的研究和工程應(yīng)用中計算思維近似等同于構(gòu)造思維。構(gòu)造性思維體現(xiàn)了數(shù)學(xué)中發(fā)現(xiàn)、類比、化歸的思想，構(gòu)造法滲透著猜想、試驗、概括等數(shù)學(xué)方法，是富有創(chuàng)造性的一種方法。計算思維通常采用化歸思想，即當(dāng)我們面對一個新問題時，通過分析、不斷地轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換，得到本質(zhì)相同且抽象的、簡單的一個問題，將初始復(fù)雜的問題化歸為理想化的簡單模型予以解決。

（三）計算思維能力的提升

計算思維能力是邏輯分析能力、抽象思維能力和形式化描述能力，其核心是如何讓思維具有計算特征。計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生三種基于計算思維的能力：認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力和決策能力。認(rèn)知能力是對計算環(huán)境的感知能力。學(xué)習(xí)能力指熟練掌握與運(yùn)用計算機(jī)理論，有效地獲取、分析、評價和吸收知識的能力。決策能力是在有意識的科學(xué)思維指導(dǎo)下，合理、正確地求解問題的能力。

四、軍校學(xué)員計算思維能力培養(yǎng)的實踐思路

（一）充分認(rèn)識計算思維能力是軍校學(xué)員的普適能力

計算思維作為信息時代一種本質(zhì)的、所有人都必備的思維方式，是每個軍校學(xué)員必備的一種基本素質(zhì)，其意義和作用被提到了前所未有的高度，必須從思想上高度重視。計算思維不僅是改造世界的手段，也是認(rèn)識世界的手段，它無處不在，人人都必須掌握。

（二）開展以計算思維為導(dǎo)向的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實踐

計算思維能力的培養(yǎng)是計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的最高層次，在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實踐中圍繞計算思維這個目標(biāo)，滿足素質(zhì)培養(yǎng)、專業(yè)培養(yǎng)和能力培養(yǎng)的需求。特別是對學(xué)員計算思維能力的培養(yǎng)主要依賴于計算機(jī)基礎(chǔ)課程教育院校，可以嘗試結(jié)合計算思維理論及學(xué)員的自身思維特點(diǎn)，對現(xiàn)有的專業(yè)類計算機(jī)基礎(chǔ)課程教材進(jìn)行修訂，融入計算思維的理念，精挑細(xì)選相應(yīng)的案例。

（三）提高教員的信息化教學(xué)能力

軍校學(xué)員計算思維能力的培養(yǎng)不僅是計算機(jī)教員的職能，也需要專業(yè)教員的配合，對承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的教員的信息化教學(xué)能力也提出了更高的要求。因此，要采取相應(yīng)措施，加強(qiáng)理論培訓(xùn)和實踐應(yīng)用，提高教員的信息化教學(xué)能力，使教員成為應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行實踐的示范者。

（四）在學(xué)科專業(yè)的學(xué)習(xí)實踐中培養(yǎng)計算思維能力

計算思維能力的培養(yǎng)最終還是依靠應(yīng)用，通過優(yōu)化學(xué)科專業(yè)的課程設(shè)置，使其向計算思維能力培養(yǎng)靠攏，抓住學(xué)科專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)，充分利用技術(shù)的作用對學(xué)科專業(yè)產(chǎn)生的影響，有意識地在學(xué)科專業(yè)實踐中培養(yǎng)計算思維能力。

信息時代對軍事人才的培養(yǎng)提出了新的要求。在教學(xué)中融入計算思維的理念，培養(yǎng)軍校學(xué)員的計算思維能力，使他們能夠以這種全新的方式去思考、分析和解決問題，并將這種能力用于日后的崗位實踐，進(jìn)一步提升我們的部隊?wèi)?zhàn)斗力。