再論基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革

張廣兵

（西南科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川 綿陽 621010）

再論基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革

張廣兵

（西南科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川 綿陽 621010）

基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革在取得提高學(xué)生思維能力等成效的同時(shí)，隨之而來的問題也逐漸顯現(xiàn)。文章在綜合分析批判與辯護(hù)觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，指出“computational think”譯為“計(jì)算思維”欠妥，并進(jìn)一步反思基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革之必要性、可行性與目標(biāo)狀態(tài)。

計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)；課程改革

0 引 言

2016年1月18—20日，中國高校計(jì)算機(jī)教育MOOC聯(lián)盟主辦的 “大學(xué)計(jì)算機(jī)課程基于MOOC+SPOCs的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)” 于成都舉行。與會(huì)專家學(xué)者對(duì)筆者前期發(fā)表的《基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革之反思》（以下簡稱為《反思》）一文中提出的“開展基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的依據(jù)何在”等5個(gè)反思問題，以及筆者新提出的5個(gè)問題進(jìn)行了研討。在思想與觀點(diǎn)的交鋒中厘清了一些問題，也引發(fā)了對(duì)相關(guān)問題的進(jìn)一步思考。結(jié)合會(huì)議研討、會(huì)后思考、教學(xué)實(shí)踐與研究，筆者從以下5個(gè)方面對(duì)基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革作進(jìn)一步的探討。

1 “Computational thinking”譯為“計(jì)算思維”之商榷

“計(jì)算思維”一詞由英文“computational thinking”翻譯而來。就嚴(yán)格的學(xué)術(shù)研究而言，將“computational thinking”翻譯成“計(jì)算思維”是否妥當(dāng)，值得商榷?！杜＝蚋唠A英漢雙解詞典》對(duì)“computational”的釋義是“using or connected with computers（使用計(jì)算機(jī)的；與計(jì)算機(jī)相關(guān)的）”[1]；《朗文多功能英漢雙解大詞典》未對(duì)“computational”釋義，但舉了一個(gè)例子“computational linguistics”，釋義為“計(jì)算機(jī)語言學(xué)”[2]；《外研社英漢多功能詞典》對(duì)“computational”的釋義是“使用計(jì)算機(jī)的；用計(jì)算機(jī)計(jì)算的”[3]。據(jù)此，“computational thinking”的本義應(yīng)是“使用計(jì)算機(jī)的、與計(jì)算機(jī)相關(guān)的或用計(jì)算機(jī)計(jì)算的思維”。如果說“computational thinking”是“計(jì)算思維”，它也只是“計(jì)算思維”中的一種，即“使用計(jì)算機(jī)計(jì)算的思維”。將“computational thinking”譯為“計(jì)算思維”是否存在著對(duì)這一概念的擴(kuò)大化、泛化？用計(jì)算思維中的一種來代表整個(gè)計(jì)算思維，這一翻譯是否存在對(duì)“computational thinking”概念提出者——周以真（Jeannette M. Wing）教授原意的偏離？周以真教授明確指出，“computational thinking”是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念、基本思想去解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為[4]。從中不難發(fā)現(xiàn)，周以真教授將“computational thinking”限定為“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本思想去解決問題等的思維”。那么，非計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本思想就不應(yīng)納入其中。據(jù)此進(jìn)一步推論，將“遞歸”與“迭代”納入“computational thinking”是否合適？這是否只是計(jì)算機(jī)學(xué)科借用數(shù)學(xué)學(xué)科的概念，將這兩大數(shù)學(xué)思想應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域？若是，那么將“遞歸”與“迭代”納入“computational thinking”就是不合適的，是與周以真教授的初衷不相符的。

會(huì)議研討中有學(xué)者提出，翻譯有“直譯”與“意譯”之別，“computational thinking”譯為“計(jì)算思維”是意譯，而且在眾多的討論中周以真教授本人并未對(duì)“computational thinking”譯為“計(jì)算思維”提出異議，反而是認(rèn)可了這一概念[5]。筆者對(duì)此觀點(diǎn)進(jìn)行深入分析，認(rèn)為這一觀點(diǎn)實(shí)難成立。首先，“直譯”與“意譯”只是翻譯的兩種形式，“信、達(dá)、雅”才是檢驗(yàn)翻譯是否精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，翻譯不能改變一個(gè)詞的內(nèi)涵與外延的“信”是首要檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。其次，周以真教授本人未對(duì)翻譯成“計(jì)算思維”提出異議，但周以真教授是否對(duì)相關(guān)學(xué)者賦予給“計(jì)算思維”的內(nèi)涵予以了認(rèn)同？當(dāng)下賦予給“計(jì)算思維”的內(nèi)涵是否與周以真教授賦予“computational thinking”的內(nèi)涵相一致？第三，一個(gè)概念一經(jīng)提出，就有了一定的相對(duì)獨(dú)立性，需要接受公眾的審視。所以，即使周以真教授完全認(rèn)同將“computational thinking”譯為“計(jì)算思維”以及相關(guān)學(xué)者賦予這一概念的內(nèi)涵，也并不影響其他學(xué)者對(duì)此進(jìn)行審視。

2 計(jì)算思維由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程培養(yǎng)之思酌

根據(jù)相關(guān)學(xué)者的論述，計(jì)算思維主要涵蓋“0和1”“程序”和“遞歸”三大核心思維[6]，以及組合、抽象與構(gòu)造，分工、合作與協(xié)同，網(wǎng)絡(luò)化思維與數(shù)據(jù)化思維等具體思維[7]。首先，《反思》一文中已指出“0和1”思維實(shí)質(zhì)是符號(hào)化思維和邏輯思維[8]，這兩大思維在數(shù)學(xué)課程中也需要培養(yǎng)。其次，根據(jù)相關(guān)學(xué)者的論述，“程序”思維和“遞歸”思維體現(xiàn)于組合、抽象與構(gòu)造的思想[7]，而“組合、抽象與構(gòu)造”思想在“高等數(shù)學(xué)”以及系統(tǒng)思想、工程思維培養(yǎng)等相關(guān)課程中均有涉及。再次，涉及“分工、合作與協(xié)同”思想的課程則非常多，在此不再贅述。最后，其他學(xué)科的課程較少涉及網(wǎng)絡(luò)化思維與數(shù)據(jù)化思維，對(duì)于這二者的培養(yǎng)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程應(yīng)有較大的施展空間，遺憾的是因歸納出來要培養(yǎng)的計(jì)算思維太多，在一定程度上沖淡了對(duì)這二者的著力力度。

筆者認(rèn)為，當(dāng)下急需明晰計(jì)算思維，明晰計(jì)算思維的培養(yǎng)是應(yīng)全部由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程來承載，還是部分由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程來承載，部分由其他課程來承載。若是后者，應(yīng)進(jìn)一步明確哪些思維由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程來培養(yǎng)，哪些思維由其他課程來培養(yǎng)。若有些計(jì)算思維在多門課程中均需培養(yǎng)，則需進(jìn)一步厘清如何協(xié)調(diào)各門課程的作用，分進(jìn)合擊，共同培養(yǎng)與提高學(xué)生的計(jì)算思維。對(duì)于應(yīng)由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程來培養(yǎng)的計(jì)算思維，也應(yīng)厘清哪些是完全由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程來培養(yǎng)，哪些是主要由大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程來培養(yǎng)，哪些是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程與其他課程協(xié)作來培養(yǎng)，哪些是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程輔助其他課程來培養(yǎng)等。厘清這些問題，有利于通過大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程培養(yǎng)計(jì)算思維，知哪些可為，哪些不可為；也有利于分清計(jì)算思維培養(yǎng)的主次，突出重點(diǎn)，協(xié)調(diào)好大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程與其他課程的關(guān)系。

3 非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維之需求狀況

就非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生是否需要培養(yǎng)計(jì)算思維，計(jì)算思維對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生能夠提供怎樣的支撐，非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生需要怎樣的計(jì)算思維等情況，筆者提出了“為何非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生也需要‘像計(jì)算科學(xué)家一樣思維’？”和“各個(gè)專業(yè)的學(xué)生需要同樣的計(jì)算思維，還是不同專業(yè)的學(xué)生有所不同？”兩個(gè)研討問題。針對(duì)第一個(gè)問題，相關(guān)學(xué)者闡述了相關(guān)案例以論證計(jì)算思維對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的價(jià)值與意義，如計(jì)算思維對(duì)所有學(xué)生日常生活的幫助，對(duì)工科學(xué)生工程思維的促進(jìn)，“小白鼠問題”對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練等[5]。據(jù)此，為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生應(yīng)開展計(jì)算思維培養(yǎng)，應(yīng)開展基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革進(jìn)行辯護(hù)。對(duì)于第二個(gè)問題，相關(guān)學(xué)者的觀點(diǎn)是：“不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的需求有共性，也有差異，但大學(xué)計(jì)算機(jī)課程只能講共性的，讓學(xué)生去聯(lián)想、思考差異性，讓學(xué)生自己去融合、去差異化”[5]。

相關(guān)學(xué)者的辯護(hù)圍繞“計(jì)算思維是否重要？”“計(jì)算思維對(duì)其他專業(yè)的學(xué)生是否有借鑒意義？”展開。這些辯護(hù)言之有理，卻與筆者欲反思的問題有一定的偏差。筆者反思的不是計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維是否重要，是否對(duì)其他專業(yè)的學(xué)生有借鑒意義，而是計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維有多重要，是否重要到所有專業(yè)的學(xué)生都應(yīng)學(xué)習(xí)掌握的程度。因?yàn)?，即使“?jì)算思維重要、計(jì)算思維對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生有借鑒意義”這一結(jié)論成立，也無法成為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)培養(yǎng)計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維的充分條件。筆者在《反思》一文中，已指出當(dāng)下知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，有價(jià)值的知識(shí)、技能、思想并不少，只有那些重要程度達(dá)到相應(yīng)要求的知識(shí)、思想等方能成為課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容[8]。相關(guān)學(xué)者的論述并未在計(jì)算思維的獨(dú)特價(jià)值與意義、計(jì)算思維的比較優(yōu)勢等方面拿出有說服力的論據(jù)，相關(guān)辯護(hù)自然會(huì)顯得蒼白無力。此外，對(duì)于計(jì)算思維培養(yǎng)能給予非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生怎樣的支撐，如何服務(wù)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展等問題，相較于計(jì)算機(jī)學(xué)科的專家、學(xué)者、教師，非計(jì)算機(jī)學(xué)科的專家、學(xué)者、教師、學(xué)生以及課程與教學(xué)方面的專家、學(xué)者應(yīng)更有發(fā)言權(quán)。若僅有計(jì)算機(jī)學(xué)科專家、學(xué)者、教師單方面的熱情贊譽(yù)，未獲得其他學(xué)科專家學(xué)者、教師、學(xué)生等的認(rèn)同與響應(yīng)，不僅其說服力不足，而且最終很可能會(huì)陷入“孤掌難鳴”之境。對(duì)于“各個(gè)專業(yè)的學(xué)生需要同樣的計(jì)算思維，還是不同專業(yè)的學(xué)生有所不同？”這一問題，辯護(hù)學(xué)者也贊同不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的需求有一定的差異，具體有怎么樣的差異，辯護(hù)學(xué)者并沒有正面回答，提出的解決方式則是讓學(xué)生自己去差異化，這實(shí)際上是在回避問題。

4 非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)之目標(biāo)狀態(tài)

對(duì)于筆者提出的“基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的目標(biāo)狀態(tài)是怎樣的？能否提出一個(gè)大致的框架，并提供一些經(jīng)典范例？”“我們?nèi)绾沃牢覀冋谙蚰繕?biāo)邁進(jìn)，培養(yǎng)并提高了學(xué)生的計(jì)算思維能力？”等問題，相關(guān)學(xué)者自感問題很有挑戰(zhàn)性，目前沒法回答，但可以去探討，比如通過計(jì)算思維培養(yǎng)讓學(xué)生具有計(jì)算環(huán)境的理解能力，具有問題求解的基本能力，能用算法和程序求解各種問題等[5]。從其回答中不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的目標(biāo)狀態(tài)，計(jì)算思維培養(yǎng)的倡導(dǎo)者們也沒有清楚而明確的認(rèn)識(shí)，遑論提出大致的框架以及一些經(jīng)典范例。

對(duì)欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)狀態(tài)、理想效果都沒有一個(gè)大致的輪廓，我們?nèi)绾沃朗亲咴谡旧?，正在向目?biāo)邁進(jìn)，還是誤入了歧途，離目標(biāo)越來越遠(yuǎn)。相關(guān)學(xué)者所持的先去做、去實(shí)踐，讓實(shí)踐來說明一切的觀點(diǎn)在試點(diǎn)研究階段是合適的，但在推廣應(yīng)用階段繼續(xù)對(duì)目標(biāo)不清不楚卻是不合適的。一項(xiàng)課程教學(xué)改革對(duì)欲達(dá)成的目標(biāo)狀態(tài)與理想效果都還不清楚，何以推廣應(yīng)用？以先去做、去實(shí)踐，“摸著石頭過河”的方式無法回避基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的目標(biāo)狀態(tài)與理想效果，因?yàn)椤懊^過河”并非目標(biāo)狀態(tài)不清楚，而只是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法與途徑不清楚。如果目標(biāo)狀態(tài)不清楚，那么應(yīng)往那個(gè)方面邁進(jìn)呢？相關(guān)實(shí)踐者可能會(huì)一直摸著石頭在河中徘徊，始終無法到達(dá)理想的彼岸。對(duì)目標(biāo)狀態(tài)缺乏一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)與闡述，也很難獲得學(xué)生、其他專業(yè)專家學(xué)者與教師等的認(rèn)同與合作，給人一種“霧里看花、水中望月”之感。在一次討論交流中，一位外語專業(yè)的學(xué)者毫不諱言地指出，照此思路，大學(xué)英語課程教學(xué)是否也可以提出一個(gè)概念——“外語思維”，并倡導(dǎo)大學(xué)英語課程教學(xué)以培養(yǎng)“外語思維”為宗旨。

5 教材內(nèi)容與學(xué)生的心理、認(rèn)知發(fā)展水平之符合情況

教材的編寫應(yīng)遵循知識(shí)的內(nèi)在邏輯與學(xué)生的心理發(fā)展邏輯的有機(jī)統(tǒng)一，這早已是教育學(xué)界的共識(shí)。對(duì)于教學(xué)中如何遵循學(xué)生的心理發(fā)展邏輯，維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論有經(jīng)典的論述。根據(jù)維果斯基的闡述，最近發(fā)展區(qū)是指“兒童的實(shí)際發(fā)展水平與潛在發(fā)展水平之間的差距。前者由兒童獨(dú)立解決問題的能力而定，后者則是指在成人的指導(dǎo)下或是與能力較強(qiáng)的同伴合作時(shí)，兒童表現(xiàn)出來的解決問題的能力”[9]。教學(xué)應(yīng)引導(dǎo)與幫助學(xué)生從現(xiàn)有水平不斷走向最近發(fā)展區(qū)，不斷提高與進(jìn)步。根據(jù)最近發(fā)展區(qū)開展教學(xué)，形象地說就是讓學(xué)生“跳一跳，摘桃子”。目前，培養(yǎng)計(jì)算思維的代表性教材是《大學(xué)計(jì)算機(jī)——計(jì)算與信息素養(yǎng)》一書。會(huì)議研討中，筆者提出“這一教材對(duì)遵循學(xué)生的心理發(fā)展邏輯是怎樣達(dá)成的？”，以及“諸如‘門電路’‘遞歸與迭代’‘操作系統(tǒng)對(duì)CPU、內(nèi)存、外存的管理’‘?dāng)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)與調(diào)用’‘Pagerank算法、遺傳算法’”等內(nèi)容是否遠(yuǎn)超大一新生的最近發(fā)展區(qū)，這些內(nèi)容是否存在學(xué)生因不具備相關(guān)知識(shí)與能力基礎(chǔ)而在現(xiàn)階段難以、甚或無法掌握的情況，這些內(nèi)容的教學(xué)是否會(huì)出現(xiàn)學(xué)生拼命跳也摘不到桃子的狀況等問題。對(duì)此，一位學(xué)者論及，這個(gè)問題不是學(xué)生接受的問題，而是教師講授的問題，如果教師講得好學(xué)生接受起來是沒有問題的；另一位學(xué)者舉出自己在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中講解了“門電路”這部分內(nèi)容，而且多數(shù)學(xué)生也聽懂[5]。

第一位學(xué)者的論述實(shí)際上是轉(zhuǎn)移了焦點(diǎn)，轉(zhuǎn)嫁了問題。第二位學(xué)者的論證也存在明顯不足：其一，第二位學(xué)者所提及的多數(shù)學(xué)生聽懂了，只是其主觀感受，并沒有相應(yīng)的測試、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)等進(jìn)行佐證，相關(guān)論述的說服力不足。其二，第二位學(xué)者以自己所任教的專業(yè)為例進(jìn)行闡述，其他專業(yè)的學(xué)生能否掌握未曾可知，該案例在代表性方面存在不足。其三，從第二位學(xué)者的闡述中得知，該校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)正在進(jìn)行改革嘗試，教學(xué)過程中教師投入相較以往增加一倍以上的時(shí)間與精力，學(xué)生的學(xué)時(shí)量也大幅度增加，而且該門課程教學(xué)還從學(xué)校爭取到大量教學(xué)輔助資源等，該案例在可推廣性方面存疑。對(duì)于課程教學(xué)改革可行性問題的探討，應(yīng)是當(dāng)下現(xiàn)實(shí)教學(xué)背景下的可行性，而非理想狀態(tài)下的可行性，是在現(xiàn)有情況下可投入的人力與物力、資源與條件等之下的可行性。在當(dāng)下教學(xué)現(xiàn)實(shí)背景條件下，學(xué)生能夠掌握相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的佐證案例與材料等還比較匱乏，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)踐調(diào)研、評(píng)價(jià)測試的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)論證等均比較缺乏，希望辯護(hù)者能在這方面進(jìn)行更為系統(tǒng)、全面的論證。

6 結(jié) 語

借“大學(xué)計(jì)算機(jī)課程基于MOOC+SPOCs的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”召開之機(jī)，筆者有幸將自己對(duì)基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的反思與疑慮闡述于眾，并希望通過討論交流釋疑解惑。然而，此次研討與其說解答了困惑，毋寧說加深了困惑。研討會(huì)中，對(duì)此倡導(dǎo)與辯護(hù)是主流的聲音，但批判與質(zhì)疑者亦有一定的比例。由于大多數(shù)辯護(hù)者均是研討會(huì)中才首次注意到批判與質(zhì)疑的聲音，事先準(zhǔn)備不足，加之時(shí)間倉促，辯護(hù)者所提出的案例與論證在系統(tǒng)性與說服力等方面均顯不足。當(dāng)下，前者繼續(xù)矢志不渝地努力開展好基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，而后者的困惑不釋反增，實(shí)踐中的困難與問題也不究已顯。希望借助此文“拋磚引玉”，引出辯護(hù)者全面而系統(tǒng)的闡釋，寄望于在思想觀點(diǎn)的碰撞中“真知”與“灼見”自現(xiàn)。

[1] 霍恩比. 牛津高階英漢雙解詞典[M]. 趙翠蓮,等譯.北京:商務(wù)印書館, 2014: 413.

[2] 英國培生教育出版亞洲有限公司. 朗文多功能英漢雙解大詞典[M]. 北京: 外語教學(xué)與研究出版社, 2014: 454.

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（編輯：彭遠(yuǎn)紅）

1672-5913(2017)02-0084-04

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張廣兵，男，副教授，博士，研究方向?yàn)榻虒W(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，zhangguangbing@swust.edu.cn。