基于計算思維的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式改革

摘要：高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程擔(dān)負(fù)著教導(dǎo)非學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)知識以及普及與推廣計算手段的重任。隨著計算機(jī)的逐漸普及，《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)面臨著多重挑戰(zhàn)。本文首先分析了《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)實(shí)踐中的問題，并在此基礎(chǔ)上提出了教學(xué)模式改革的主要內(nèi)容和思路方法。

關(guān)鍵詞：計算思維；計算機(jī)基礎(chǔ)；模式改革

一、計算思維與計算機(jī)基礎(chǔ)課程

周以真教授指出，計算思維是運(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[1]。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。如同所有人都具備“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，計算思維是必須具備的思維能力。

我國2010 年“九校聯(lián)盟（C9）計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”的核心要點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“必須正確認(rèn)識大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要地位，需要把培養(yǎng)學(xué)生的“計算思維”能力作為計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，并由此建設(shè)更加完備的計算機(jī)基礎(chǔ)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而為全國高校的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革樹立標(biāo)桿?！盵2]。

二、計算機(jī)基礎(chǔ)課程存在的問題

目前大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程存在以下幾個問題：

（一）課程定位不明確

早期的的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)注重講授計算機(jī)工具及其使用方法，這種教學(xué)模式在特定時期內(nèi)有效地滿足了學(xué)生技能培養(yǎng)的需求。但目前仍有相當(dāng)一部分高校的基礎(chǔ)教學(xué)部門出于慣性，對于計算機(jī)基礎(chǔ)課程的定位仍然更多地側(cè)重于軟件工具的操作培訓(xùn)，深陷“狹義工具論”[3]。尤其是在計算機(jī)操作技能的普及程度逐步下放到中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的背景下，以軟件工具操作為主要教學(xué)內(nèi)容的計算機(jī)基礎(chǔ)課程遭受到來自高校和社會的普遍質(zhì)疑。

（二）課程重視程度不夠

長期以來存在著把計算機(jī)作為工具，“計算機(jī)會用即可”，“計算機(jī)就是程序設(shè)計”，“計算機(jī)基礎(chǔ)課程就是講解軟件工具使用”等片面觀點(diǎn)。這些觀點(diǎn)的流行對高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)造成了巨大的沖擊：周課時從4課時壓縮到3課時甚至2課時，在人才培養(yǎng)方案制定過程中課程設(shè)立引起有些專家的爭議，甚至被認(rèn)為是可有可無的課程；學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程滿足于掌握計算機(jī)的基本操作、基本軟件的使用或基本程序設(shè)計語言等等。

（三）配套教材滯后

不同于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容的更新和教材的建設(shè)往往滯后。許多高校的課程教學(xué)在一定程度上還是圍繞“舊知識”進(jìn)行教學(xué)組織?！洞髮W(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》課程知識構(gòu)成龐大，有些課程內(nèi)容包含陌生、抽象的思維方式，導(dǎo)致課程難教、難學(xué)，與此同時，不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法也使得學(xué)生與計算機(jī)產(chǎn)生距離，更談不上更好地運(yùn)用計算機(jī)解決專業(yè)問題。

三、課程改革的主要內(nèi)容和思路方法

計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在實(shí)現(xiàn)大學(xué)教育目標(biāo)方面起著非常重要的作用：計算機(jī)不僅為解決專業(yè)領(lǐng)域問題提供有效的方法和手段，而且提供了一種獨(dú)特的處理問題的思維方式；計算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)有了極其豐富的信息和知識資源，為終生學(xué)習(xí)提供了廣闊的空間以及良好的學(xué)習(xí)工具；善于使用互聯(lián)網(wǎng)和辦公軟件是培養(yǎng)良好的交流表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的重要基礎(chǔ)；在信息社會里，計算機(jī)使用者的道德規(guī)范與社會責(zé)任是培養(yǎng)良好道德情操和社會責(zé)任感的重要內(nèi)容。因此，合理地轉(zhuǎn)變大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方式、豐富計算機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容，形成大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)科學(xué)的知識體系、穩(wěn)定的知識結(jié)構(gòu)，讓計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)成為名副其實(shí)的大學(xué)基礎(chǔ)課程，是大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的重要模式。

（一）轉(zhuǎn)變計算機(jī)課程的教學(xué)方式

計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一系列思維活動。計算思維并不是一種新的發(fā)明，而是早已存在的思維活動，是每一個人都具有的一種技能，與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維一起構(gòu)成了人類的三大思維。計算思維強(qiáng)調(diào)問題求解的操作過程和機(jī)器實(shí)現(xiàn)，形式規(guī)整、問題求解和人機(jī)共存是其本質(zhì)特征[4]。

從培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的角度看，計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不僅培養(yǎng)學(xué)生對計算環(huán)境的認(rèn)識，更重要的是培養(yǎng)面向典型計算環(huán)境的問題求解方法。包括：初步了解抽象級的問題求解方法，掌握語言級的問題求解技術(shù)，并根據(jù)專業(yè)的應(yīng)用特征了解或掌握應(yīng)用系統(tǒng)級或計算機(jī)系統(tǒng)級的問題求解方法。

（二）豐富計算機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容

1.以思維為導(dǎo)向，設(shè)計理論與實(shí)踐的授課內(nèi)容

學(xué)生具備思維意識到思維方法再到思維能力，是一步步實(shí)踐的過程。以計算思維為導(dǎo)向，采用面向能力培養(yǎng)的教學(xué)方法，圍繞計算核心原理的內(nèi)容梳理與組織教學(xué)內(nèi)容，明確什么是學(xué)生需要的和不需要的，是教學(xué)改革的總體思路。針對不同基礎(chǔ)的學(xué)生，在案例和實(shí)踐項(xiàng)目中融入計算機(jī)思維，分層次設(shè)計，以體現(xiàn)計算的原理和核心方法，激發(fā)學(xué)員興趣。同時，采用啟發(fā)式、探索式等多種方式授課，結(jié)合課內(nèi)外知識，強(qiáng)化學(xué)員理解，推動學(xué)員自主運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容。

2.以案例做牽引，引入計算思維的講述方法

《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》的課程教學(xué)在完成課程目標(biāo)的同時，引入計算思維的講述方法[5]。事實(shí)上，課程中很多內(nèi)容都為計算思維能力的鍛煉提供了很好的詮釋和翔實(shí)的案例。如在講授計算機(jī)系統(tǒng)組成時，介紹圖靈機(jī)模型思想；在計算機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計中體現(xiàn)抽象化、自動化和流水線等計算思維思想；在介紹操作系統(tǒng)、進(jìn)程控制、存儲管理等內(nèi)容體現(xiàn)著抽象、并發(fā)、共享等計算思維的概念；講授計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時，介紹協(xié)議、約定等內(nèi)容引出的抽象、分層、共享等計算思維思想等。因此，在教學(xué)過程中教員必須以教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和實(shí)施為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)員對問題進(jìn)行抽象、分析，掌握所涉及的計算思維原理，使學(xué)員形成利用計算思維求解問題的思路。

3.建設(shè)可持續(xù)的計算機(jī)學(xué)習(xí)形式

計算機(jī)必修課和選修課都是以某方面的知識講授為目的的階段性課程，而且集中在一、二年級，容易形成斷層，不利于培養(yǎng)計算思維。因此，在擴(kuò)大計算機(jī)課程范圍的同時，更需要建立多種形式的計算機(jī)學(xué)習(xí)方式，例如定期講座、科研項(xiàng)目、學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目等。

四、結(jié)語

計算思維包含的內(nèi)容不是一門課程所能承擔(dān)的。計算和計算思維是計算機(jī)基礎(chǔ)課程的基本理論和基本思維，早期的計算機(jī)課程教學(xué)強(qiáng)調(diào)技能培養(yǎng)和能力培養(yǎng)，計算思維的引入，將計算機(jī)課程對于大學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的重要性提升到了前所未有的高度。在大學(xué)計算機(jī)課程里面有目的地引入計算思維，并且加以適當(dāng)訓(xùn)練，有利于提高學(xué)生對于計算機(jī)科學(xué)的理解和認(rèn)識，有利于訓(xùn)練科學(xué)思維的素質(zhì)和能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Jeannette M. Wing. Computational Thinking.Communications of the ACM， 2006（03）.

[2]何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培養(yǎng)[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2010（09）.

[3]牟琴，譚良.計算思維的研究及其進(jìn)展[J].計算機(jī)科學(xué)，2011（03）.

[4]李廉.計算思維——概念與挑戰(zhàn)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（01）：7-12.

[5]王飛躍.從計算思維到計算文化[J].中國計算機(jī)學(xué)會通訊，2007（11）.

作者簡介：孫培鋒（1987-），女，河南禹州人，碩士，助講。研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。endprint