智慧教育背景下對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的研究

摘要：隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)在各個(gè)行業(yè)被廣泛應(yīng)用，社會(huì)將會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的發(fā)展提出更高的要求。本文對(duì)智慧教育的背景進(jìn)行剖析，之后再對(duì)人才應(yīng)該具備的計(jì)算思維能力進(jìn)行分析，并結(jié)合計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，希望能夠給大家更多的參考性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：智慧教育背景;計(jì)算思維;思維培養(yǎng);研究策略

引言：

隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算思維和抽象思維融合在一起，并成為創(chuàng)新思維的重要組成部分。四色定理、開(kāi)普勒定律和牛頓萬(wàn)有應(yīng)力等定理，都是由計(jì)算機(jī)推導(dǎo)完成的。在智慧教育的背景下，只有對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行全面的培養(yǎng)，才能夠在之后有更多的成果[1]。本文主要分析智慧教育背景下對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略。

1.“智慧教育”的概述

“智慧教育”指的就是在教育教學(xué)和科研的領(lǐng)域，通過(guò)充分地運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)促進(jìn)教育的改革和發(fā)展。其中的技術(shù)將會(huì)呈現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的特點(diǎn)。在“智慧教育”的背景下，幾乎所有的技術(shù)都將會(huì)呈現(xiàn)開(kāi)放、共享、交互和協(xié)作的特點(diǎn)。必要時(shí)可以通過(guò)運(yùn)用信息技術(shù)來(lái)改變傳統(tǒng)的教育模式。

“智慧教育“本身是教育和學(xué)習(xí)形式的一項(xiàng)重大變革，也將會(huì)對(duì)教育形式和教育內(nèi)容的變革產(chǎn)生重大的影響。教育信息化也在我國(guó)教育信息化過(guò)程中的重要組成部分，本身對(duì)于轉(zhuǎn)變教育思想觀念和深化教育改革有很重要的作用。從將來(lái)發(fā)展的模式來(lái)看，這也將是實(shí)現(xiàn)教育跨越式發(fā)展的必然選擇。

2.計(jì)算思維的定義及特點(diǎn)

2.1計(jì)算思維的定義

計(jì)算思維的概念在2006年卡內(nèi)基大學(xué)被周以真教授首次提出，“計(jì)算思維是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念求解問(wèn)題，設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的方式，它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域廣度的一系列思維工具”[2]。

計(jì)算思維不僅是一種適應(yīng)于計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念和思想，更是一種廣泛應(yīng)用于工作、學(xué)習(xí)、生活中，組織和分析問(wèn)題的視角。計(jì)算思維認(rèn)為當(dāng)我們遇到問(wèn)題的時(shí)候，要考慮是否能夠把問(wèn)題公式化，以便借計(jì)算機(jī)之力來(lái)解決它們。

2.2計(jì)算思維的特點(diǎn)

計(jì)算思維是融合了數(shù)學(xué)、工程與科學(xué)思維的一種跨學(xué)科思維，具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，計(jì)算思維可以運(yùn)用抽象的思維來(lái)分解并迎戰(zhàn)巨大而復(fù)雜的任務(wù)，整體可以被看作是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。第二，在計(jì)算思維的背景下，大家可以選擇一個(gè)合適的問(wèn)題，之后再運(yùn)用建模的方式進(jìn)行處理。一般而言，計(jì)算思維已經(jīng)能夠運(yùn)用簡(jiǎn)明的理念來(lái)描述相關(guān)的內(nèi)容。第三，計(jì)算思維可以通過(guò)運(yùn)用冗余、容錯(cuò)和糾錯(cuò)的方式來(lái)預(yù)防最壞的情況，總體而言也屬于一種恢復(fù)和保護(hù)的思維。第四，在計(jì)算思維的模式下，大家可以實(shí)現(xiàn)同步學(xué)習(xí)，并更好地避免出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象。第五，可以運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)有效地進(jìn)行啟發(fā)，并不斷地進(jìn)行調(diào)度和規(guī)劃。第六，在計(jì)算思維的模式下，大家可以運(yùn)用海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并有效地權(quán)衡空間、時(shí)間和處理能力之間的關(guān)系。[3]

3.“智慧教育”背景下對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略

3.1在信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

在“智慧教育”的背景下，大家先需要對(duì)傳統(tǒng)課堂中的內(nèi)容進(jìn)行梳理，之后再更好地在建設(shè)的過(guò)程中起主導(dǎo)作用。并在之后運(yùn)用新的組織方式和思路來(lái)進(jìn)行教學(xué)。在給學(xué)生灌輸知識(shí)的過(guò)程中不斷地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。這樣，學(xué)生才能夠逐步建立計(jì)算思維的方式[4]。其實(shí)，在進(jìn)行上信息技術(shù)課程的過(guò)程中也會(huì)有很多計(jì)算思維。老師先需要?dú)w納出內(nèi)部的單元知識(shí)，之后再有效地梳理出內(nèi)部的計(jì)算思維內(nèi)容，并有效地引出思考點(diǎn)，最終才能夠?qū)⒅R(shí)的傳授變?yōu)樗季S的傳授。

在“智慧教育”的背景下，老師可以在上課的過(guò)程中采用師生討論的方式，讓每一位學(xué)生都可以參與到學(xué)習(xí)的過(guò)程中，并通過(guò)學(xué)生的講述和引導(dǎo)，有效地歸納問(wèn)題的所在。例如，在講授計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，可以先讓學(xué)生探討計(jì)算機(jī)內(nèi)部的所有結(jié)構(gòu)，之后再讓學(xué)生談?wù)撍杏?jì)算機(jī)都應(yīng)該擁有的部件，并讓教師歸納和繪制出所有經(jīng)典的計(jì)算機(jī)工作原理圖。并讓學(xué)生在之后思考影響計(jì)算機(jī)工作的主要工作效率和改進(jìn)方法。

在整個(gè)課堂中都可以采用學(xué)生發(fā)言、教師引出思考、教師提出解決方案和共同分析其可行性等主要的方法。老師再進(jìn)行總結(jié)之后有效地進(jìn)行歸納。在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，教師可以先對(duì)幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析，之后再有效地掌握涉及的計(jì)算機(jī)原理，并形成求解問(wèn)題的思路。在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，可以設(shè)計(jì)好師生互動(dòng)的過(guò)程，并給學(xué)生更多提問(wèn)的機(jī)會(huì)，并在之后有效地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。

3.2在設(shè)計(jì)程序時(shí)培養(yǎng)計(jì)算思維

在實(shí)際設(shè)計(jì)程序的過(guò)程中應(yīng)該有效地講述思路，之后再對(duì)問(wèn)題進(jìn)行全面地分析，并懂得從計(jì)算機(jī)的角度來(lái)講述思路。以往的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程效果欠佳，往往是學(xué)生滿腦子都是語(yǔ)句，甚至不能夠有效地編寫(xiě)出一個(gè)程序，甚至也不能夠達(dá)到課程設(shè)置的目的和要求。

例如，在將計(jì)算思維融入設(shè)計(jì)程序內(nèi)部時(shí)，可以讓所有的學(xué)生都到講臺(tái)上進(jìn)行排隊(duì)，之后再對(duì)排隊(duì)的過(guò)程進(jìn)行分解，并在之后找出解決問(wèn)題的有效的辦法。這樣，越來(lái)越多的學(xué)生就能夠感受到程序設(shè)計(jì)中的機(jī)制，并理解計(jì)算思維的主要思維方法。

3.3在實(shí)踐環(huán)節(jié)中培養(yǎng)計(jì)算思維

在實(shí)踐教學(xué)的過(guò)程中尤其可以融入計(jì)算思維。主要可以教授學(xué)生使用學(xué)習(xí)軟件。例如，在實(shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容來(lái)有效地完成實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師可以通過(guò)結(jié)合適當(dāng)?shù)睦碚搧?lái)進(jìn)行上機(jī)操作[5]?？梢宰寣W(xué)生根據(jù)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)來(lái)完成一小篇論文。這樣不僅能夠有效地鍛煉學(xué)生的上機(jī)操作能力和檢索能力。還能夠讓學(xué)生對(duì)所有的知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。在實(shí)踐的過(guò)程中，更加可以將計(jì)算思維融入其中。

4.結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)課程本身屬于一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。如何在“智慧教育”的背景下培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維成了大家需要考慮的問(wèn)題。在現(xiàn)階段的背景下，需要先對(duì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行組織和設(shè)計(jì)，之后再有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。這也會(huì)是今后計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因此，在真正進(jìn)行計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的過(guò)程中，老師需要從全方位來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

參考文獻(xiàn)：

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[2]范雅惠，劉德山，魏迪，孫麗.用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模型實(shí)施計(jì)算思維教學(xué)的應(yīng)用與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2016 （01）：90-93.

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[5]周金.論高職計(jì)算機(jī)教學(xué)中計(jì)算機(jī)思維能力的培養(yǎng)[J].數(shù)字通信世界，2016 （5）：139-143

作者簡(jiǎn)介：黃悅悅（1998.7）女，籍貫：河南焦作，學(xué)歷本科生在讀，單位：遼寧師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，研究方向：教育技術(shù)學(xué)（師范）。