淺談“計算思維”能力培養(yǎng)的教學(xué)改革與實踐

孫麗

摘 要：在大數(shù)據(jù)時代背景下，基于數(shù)據(jù)來做出決策，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比人們憑借直覺和經(jīng)驗來做出決策更具客觀性、科學(xué)性。而對大數(shù)據(jù)的處理，離不開相關(guān)工作者的計算思維。計算思維是一種分析和處理數(shù)據(jù)的基本能力，對于教育領(lǐng)域而言，在計算機(jī)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，具有十分重要的現(xiàn)實性意義。本文嘗試探討基于計算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)改革策略，希望本研究能夠為教育領(lǐng)域相關(guān)人士提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：計算思維 能力培養(yǎng) 教學(xué)改革 實踐

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0150-02

在大數(shù)據(jù)時代，計算機(jī)教學(xué)擁有前所未有的歷史性機(jī)遇，同時也面臨著一定的挑戰(zhàn)。如何把計算思維融入到計算機(jī)教學(xué)中，已經(jīng)成為了教育工作者所關(guān)注的重點(diǎn)議題。所謂的計算思維，是基于計算機(jī)的基礎(chǔ)概念，來完成系統(tǒng)設(shè)計、理解人類行為等的一系列思維活動。對于教育領(lǐng)域而言，利用計算機(jī)基礎(chǔ)課程培養(yǎng)學(xué)生的計算思維發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在具體的教育活動開展中，要對傳統(tǒng)的教育觀念提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，不僅僅是完成計算機(jī)基礎(chǔ)知識的傳授，還要注重以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來培養(yǎng)學(xué)生的一種良好思維習(xí)慣，注重培養(yǎng)學(xué)生思維模式的形成以及訓(xùn)練。

1 計算思維在計算機(jī)教學(xué)中的重要性

伴隨計算機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ钜约吧鐣a(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，可以說，全體社會人員都有學(xué)習(xí)使用計算機(jī)的必要性。對于大學(xué)生而言，應(yīng)該充分利用學(xué)習(xí)時間，掌握對計算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，尤其是利用計算機(jī)技術(shù)處理大數(shù)據(jù)。當(dāng)前，大學(xué)生學(xué)好計算機(jī)基礎(chǔ)課程已經(jīng)不單單是為了學(xué)會使用計算機(jī)，更是為了養(yǎng)成一種思維方式，即計算思維方式，這種思維方式對大學(xué)生而言是受益終身的。從學(xué)生的需求出發(fā)，教育工作者也要加強(qiáng)計算機(jī)教學(xué)改革，注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，以符合時代的發(fā)展潮流趨勢，完成時代所賦予教育工作者的任務(wù)。

2 計算機(jī)教學(xué)中要解決的問題

當(dāng)前，時代發(fā)展日新月異，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，社會對當(dāng)代大學(xué)生也提出了更高的要求。那么，計算機(jī)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，要關(guān)注哪些方面的問題呢？本文把學(xué)生計算思維培養(yǎng)中要解決的核心問題歸納為以下3個方面。

第一，計算思維與學(xué)生思維能力。計算思維影響著學(xué)生的思維方式和思維習(xí)慣，從某種意義上而言，計算思維嚴(yán)重影響學(xué)生的思維能力。從計算思維的角度來看，不應(yīng)該是程序化的，應(yīng)該在多層次上進(jìn)行思維。同時，計算思維能夠幫助學(xué)生從更專業(yè)的角度來看待學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣，自然而然地使用這種計算思維來解決學(xué)習(xí)和實踐中所遇到的問題。

第二，計算思維與學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。從本質(zhì)上來講，計算是源自于工程思維，伴隨計算機(jī)在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，我們使用計算機(jī)的目的在于與世界互動，但是，盡管如此，計算機(jī)應(yīng)用依然存在著一定的局限性，一些工程應(yīng)用問題始終得不到有效的解決。在這種情況下，計算機(jī)學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。計算機(jī)學(xué)科的目的在于分析和解決計算機(jī)應(yīng)用中的一系列問題。

第三，計算思維與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。眾所周知，創(chuàng)新是科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)和前提，而科學(xué)有效的思想和方法又是創(chuàng)新不斷進(jìn)步的重要保障。因此，我們有必要掌握先進(jìn)的思想與方法，并在今后的問題研究過程中，能夠從多個角度、全方位地厘清事物之間發(fā)生的變化，用已經(jīng)掌握的科學(xué)思想與方法去提出問題、分析問題和解決問題。

3 大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)改革與實施方案

3.1 基于計算思維能力培養(yǎng)的計算機(jī)課程改革新方案

所謂的計算思維教育是從一個全新的視角出發(fā)，來對計算機(jī)教學(xué)進(jìn)行改革。針對當(dāng)前計算機(jī)教學(xué)中所存在的問題，來提出一種全新的途徑。因此，應(yīng)該結(jié)合計算機(jī)課程體系的特點(diǎn)，來引入一種全新的計算思維理念，構(gòu)建一種全新的計算機(jī)課程教學(xué)改革方案。

3.2 計算機(jī)文化素養(yǎng)的提高

一般情況下，我國各高等院校把大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置在大學(xué)一年級。由于大學(xué)生來自于不同的地區(qū)，他們所具備的計算機(jī)文化素養(yǎng)基礎(chǔ)不同，考慮到學(xué)生個體的差異性，高校還需要積極構(gòu)建計算機(jī)文化教學(xué)平臺。根據(jù)生源的基本信息狀況，讓學(xué)生學(xué)循序漸進(jìn)地接觸計算思維相關(guān)的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)習(xí)計算機(jī)基礎(chǔ)課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生使用計算機(jī)來解決相關(guān)問題的習(xí)慣。具體來講，計算機(jī)文化教學(xué)平臺包括實驗室展臺布置、多媒體軟件資源等多種表現(xiàn)形式，包括計算機(jī)硬件設(shè)備、認(rèn)知計算機(jī)硬件、設(shè)備安裝與調(diào)試等豐富的教學(xué)內(nèi)容，包括調(diào)動學(xué)生對計算機(jī)學(xué)習(xí)的興趣，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力，讓學(xué)生對計算機(jī)文化有更加深入的了解，并對未來計算機(jī)科學(xué)發(fā)展趨勢有一個科學(xué)的評估和預(yù)測，在未來，能夠習(xí)慣使用計算機(jī)知識來處理海量數(shù)據(jù)，接受時代賦予的使命與挑戰(zhàn)。

3.3 創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源

近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，基于計算思維的計算機(jī)教學(xué)在整個教育體系中也發(fā)揮著越來越重要的作用，受到教育工作者的廣泛關(guān)注。因此，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)資源，促進(jìn)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的與時俱進(jìn)，進(jìn)而滿足新時代背景下學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)的需求是當(dāng)務(wù)之急。具體來講，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容主要包括實踐教學(xué)、課堂教學(xué)和立體化教學(xué)資源建設(shè)3個方面，并對構(gòu)建更加豐富立體化的教學(xué)資源提高了教學(xué)的針對性，這些教學(xué)資源主要是以音頻、視頻、圖形、圖表、媒體、文字等多媒體進(jìn)行展現(xiàn)，具有簡單直觀、形式多樣、資源優(yōu)勢互補(bǔ)等方面的優(yōu)點(diǎn)。

把案例教學(xué)法引入到課堂教學(xué)中。為了進(jìn)一步提高計算機(jī)教學(xué)的整體質(zhì)量，以動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的方式，引入案例教學(xué)法，能夠讓學(xué)生更加清晰明了地把握教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時，充分發(fā)揮現(xiàn)代多媒體技術(shù)在計算機(jī)教學(xué)中的重要作用，隨時引入新內(nèi)容、新知識，有助于提高課堂教學(xué)的效率。利用多媒體技術(shù)能夠有效地吸引學(xué)生的聽講注意力，提高了學(xué)習(xí)的興趣，實現(xiàn)了寓教于樂。

3.4 實驗設(shè)計與實驗平臺建設(shè)

眾所周知，教學(xué)實踐是最重要的傳播知識的環(huán)節(jié)，大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)所涉及的內(nèi)容較多，涵蓋知識面寬泛。如何把計算思維融入到計算機(jī)實踐教學(xué)中，成為了計算機(jī)課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。因此，我們嘗試從以下3個方面搭建計算機(jī)實驗平臺：第一，設(shè)計計算機(jī)實驗內(nèi)容，完成對計算機(jī)基礎(chǔ)知識的檢驗、鞏固和理解。第二，建設(shè)良好的實驗環(huán)境，來為實驗平臺建設(shè)提供環(huán)境支持，進(jìn)而為培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力提供助力。第三，適當(dāng)調(diào)整實驗學(xué)時的比例。增加實驗學(xué)時，以教師引導(dǎo)啟發(fā)為主，培養(yǎng)學(xué)生自主完成計算機(jī)實驗作業(yè)。

4 結(jié)語

綜上所述，在計算機(jī)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維具有一定的必要性。然而，目前，我國計算機(jī)教學(xué)中依然存在著諸多方面的問題，需要引起相關(guān)教育工作者足夠的重視。在今后，相關(guān)專家學(xué)者還需要從計算機(jī)課程改革新方案、提高計算機(jī)文化素養(yǎng)、創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源以及實驗設(shè)計與實驗平臺建設(shè)等方面，進(jìn)一步探討計算思維能力培養(yǎng)的對策。

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