大學(xué)計算機課程中學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)

陳少波

摘要：文章從計算思維的概念出發(fā)，分析目前大學(xué)計算機課程中計算思維能力培養(yǎng)現(xiàn)狀，提出以計算思維的教學(xué)理念重構(gòu)大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，以多種教學(xué)方法相融合的方式創(chuàng)新計算思維培養(yǎng)方式，與專業(yè)背景相融合提高計算思維能力培養(yǎng)的針對性，以提高計算思維的內(nèi)驅(qū)力為目標完善教學(xué)資源建設(shè)的計算思維培養(yǎng)措施。

關(guān)鍵詞：計算思維;大學(xué)計算機;能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0184-02

近幾年來，一個全新概念“計算思維”在計算機科學(xué)中獲得廣泛熱議和推崇，自其概念被提出以來，我國國內(nèi)計算機領(lǐng)域的一些專家學(xué)者對此進行了深入研究，紛紛闡述計算思維能力培養(yǎng)在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育中的重要意義。學(xué)界上的研究成果引發(fā)教育部高等學(xué)校大學(xué)計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會將計算思維能力培養(yǎng)作為大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教育的基本要求和具體目標，同時也明確指明了計算思維能力對于雙創(chuàng)人才培養(yǎng)的重要作用。本文對在大學(xué)計算機課程中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的策略進行研究，以期對大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育中的計算思維能力培養(yǎng)實踐提供一些借鑒。

1 計算思維

計算思維概念的最早提出者是來自美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的計算機系主任周以真教授。她在2006年給出的計算思維定義是，運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等，它是涵蓋計算機科學(xué)的一系列的思維活動。她還認為，計算思維雖然生發(fā)于計算機科學(xué)，但又絕不僅限于計算機科學(xué)，在數(shù)字化的時代中，它應(yīng)該是一種普遍性的認識和普適性的技能。周以真教授在其從教的大學(xué)中成立計算思維研究中心，以非計算機專業(yè)學(xué)生為培養(yǎng)對象，開展計算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)實踐，周教授的教學(xué)實踐探索為世界上很多大學(xué)提供了計算思維能力培養(yǎng)的實踐經(jīng)驗。

計算機和互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)時代人們從事各種行業(yè)不可或缺的資源和平臺，在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中施以計算思維能力培養(yǎng)，對于學(xué)生運用計算思維思考問題、分析問題和解決問題，以及培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維、提高創(chuàng)新能力都深有意義。同時，計算思維運用于大學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)中，可以引導(dǎo)學(xué)生展開自主學(xué)習(xí)，對于激發(fā)其學(xué)習(xí)潛能，拓寬專業(yè)知識層面，并養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣將起到重要作用。

2 大學(xué)計算機課程中計算思維能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

2.1 從課程內(nèi)容設(shè)置上看，對計算思維認識還不到位

雖然一些高校的學(xué)者和教師開展了有關(guān)計算思維內(nèi)涵及其特征的研究和解讀，但其研究留存在理論意義上的居多，大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)實踐融入計算思維的還不普遍，從課程內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)目標設(shè)計上也鮮少體現(xiàn)計算思維的理念，更別提系統(tǒng)化了。高校目前的計算機基礎(chǔ)課程，基本還是延續(xù)了陳舊的教學(xué)框架和模式內(nèi)容，只不過對新技術(shù)運用進行了部分更新，遠不能滿足計算機和網(wǎng)絡(luò)普及時代現(xiàn)代大學(xué)生的實際需求。面對已經(jīng)具備一定計算機基礎(chǔ)的大學(xué)生，很多教師感到按照現(xiàn)行的教學(xué)教材和教學(xué)目標，無法給予學(xué)生新的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，教學(xué)熱情極大消減，而同時，由于對計算思維缺乏足夠的認識和必要的培訓(xùn)，很多計算機基礎(chǔ)課程教師不知道如何在自己的教學(xué)實踐落實計算思維，有些教師探索出的教學(xué)經(jīng)驗也不足以推廣實施，教學(xué)內(nèi)容安排不夠與時俱進，因此，計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革勢必需要提上日程，并從戰(zhàn)略高度提高對計算思維能力培養(yǎng)的認識程度[1]。

2.2 從教學(xué)方法施行上看，缺乏計算思維的組織教學(xué)

目前，多媒體授課和上機實踐課相結(jié)合仍然是大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)最普遍的授課模式。很多教師只拿大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程當作學(xué)習(xí)其他科目和日后步入工作崗位的實用工具，在這種“狹義工具論”意識指導(dǎo)下，教師往往忽略計算思維對于分析問題和結(jié)合問題的獨特性和重要性，忽略了培養(yǎng)大學(xué)生的計算機文化意識，其組織教學(xué)活動沒有將計算思維納入課程教學(xué)的頂層設(shè)計，也沒有根據(jù)計算思維的特點以及其內(nèi)部發(fā)生機制來開展適用于計算思維能力培養(yǎng)的新的教學(xué)模式[2]。大多數(shù)教師在教學(xué)設(shè)計中還是一味地講操作系統(tǒng)處理，講網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全，開展上機實踐練習(xí)，即便是有的教師已經(jīng)意識到計算思維在組織教學(xué)中的實際功效，但由于教師關(guān)于計算思維的系統(tǒng)性認識不夠、頂層設(shè)計不足，他們在教學(xué)活動中對于學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)是處于無意識或者是隱性教學(xué)狀態(tài)中的，還沒有形成有意識的教學(xué)設(shè)計和顯性的教學(xué)實踐，這種方式的思維訓(xùn)練對于學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)是低效的。

2.3 從教學(xué)組織分類來看，計算思維與專業(yè)融合度不高

大學(xué)專業(yè)類別劃分具體明確，不同專業(yè)對于大學(xué)計算機技術(shù)應(yīng)用以及計算思維的方法指導(dǎo)是有一定差異的。目前大學(xué)的計算機基礎(chǔ)課程基本做到了根據(jù)文史類、理工類、經(jīng)管類等類別設(shè)置不同的計算機教學(xué)內(nèi)容，比如針對文史類專業(yè)學(xué)生重點講授文檔編輯和排版，針對經(jīng)管類專業(yè)學(xué)生則重點講授數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。但是由于很多院校都出現(xiàn)教育資源緊張的狀況，作為基礎(chǔ)通識課程的大學(xué)計算機一般仍采用大班集中授課的方式進行，遠遠無法滿足不同基礎(chǔ)、不同專業(yè)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。很顯然，計算思維要想與專業(yè)背景相融合實現(xiàn)對學(xué)生分析和解決專業(yè)問題的能力培養(yǎng)更是無從談起[3]。因此，高校需要細化計算機基礎(chǔ)課程的分層教學(xué)、分類教學(xué)組織體系，以利于計算思維能力培養(yǎng)在專業(yè)教育中更具有針對性和實用性。

3 大學(xué)計算機課程中學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)的策略探析

3.1 以計算思維的教學(xué)理念重構(gòu)大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容

面向現(xiàn)今的大學(xué)生，計算機基礎(chǔ)課程偏重講原理、性能以及操作方法已遠不能滿足其學(xué)習(xí)需求，也不符合現(xiàn)代計算機課程的教學(xué)目標要求。引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生運用計算思維思考、分析、解決實際問題，提高其計算思維能力應(yīng)該成為當前計算機基礎(chǔ)教學(xué)的重要和關(guān)鍵任務(wù)，因此，必須以計算思維能力培養(yǎng)為目標進行教學(xué)內(nèi)容的改革和重構(gòu)，如表1、表2所列。拿計算機進制轉(zhuǎn)換問題來說，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師單純從計算機應(yīng)用方面進行進制轉(zhuǎn)換和信息表示方式的解釋，以計算思維進行教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)，就把進制轉(zhuǎn)換問題上升到了理論層面，教師引導(dǎo)學(xué)生展開獨立思考，對計算機信息的存儲和表達能夠產(chǎn)生更為深刻的理解[4]。計算機基礎(chǔ)中不乏計算思維精髓的體現(xiàn)，往往需要教師的有意識提煉。比如在進行程序設(shè)計的教學(xué)中，教師要讓學(xué)生認識到程序設(shè)計過程即解決問題過程，需要運用計算思維去理解從一般現(xiàn)象到一般規(guī)律，再到一般原理，以“指令集”方式描繪解決問題的方式。整個程序設(shè)計過程都是基于計算思維的思維方式指引著知識漸進過程。

3.2 以多種教學(xué)方法相融合的方式創(chuàng)新計算思維培養(yǎng)方式

要想培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，需要不斷創(chuàng)新教學(xué)模式。引導(dǎo)式教學(xué)、案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)應(yīng)用比較廣泛，都能很好地體現(xiàn)計算思維的教學(xué)理念。這些先進的教學(xué)方法其共同之處在于以問題解決或者任務(wù)完成為中心，教師傳統(tǒng)的單向輸出式講解讓位于學(xué)生的自主思考、參與體驗、合作交流、推敲總結(jié)，學(xué)生的積極思維活動和主動探索精神獲得充分發(fā)揮，計算思維能力和創(chuàng)新能力得到有效提升。另外，隨著信息技術(shù)和新媒體的廣泛應(yīng)用，一些充分運用網(wǎng)絡(luò)資源的教學(xué)模式活躍于教學(xué)中。比如MOOC在線學(xué)習(xí)，比如翻轉(zhuǎn)課程學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時間能夠自由支配、教學(xué)活動靈活新穎，使之備受廣大大學(xué)生青睞，大學(xué)生在這種新穎靈活的教學(xué)活動中自主學(xué)習(xí)能力得到增強，教學(xué)質(zhì)量和效率獲得提升，而且學(xué)生還可以根據(jù)自身專業(yè)特點對一些學(xué)習(xí)內(nèi)容和重點進行調(diào)整，對掌握不扎實的內(nèi)容進行反復(fù)學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)探索過程中其計算思維能力在無意識中得到有效提升[5]。

3.3 與專業(yè)背景相融合提高計算思維能力培養(yǎng)的針對性

計算機基礎(chǔ)課程對于非計算機專業(yè)的學(xué)生來說是應(yīng)用型課程，通過計算機技能知識學(xué)習(xí)和計算思維能力培養(yǎng)，能夠解決未來工作中所遇到的實際問題，并且具備解決實際問題的思維和能力。因此，結(jié)合不同專業(yè)、不同學(xué)科的教學(xué)背景來對其計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)方案進行設(shè)計，優(yōu)化現(xiàn)有課程體系，是提高大學(xué)生計算思維能力針對性和實效性的有效途徑[6]。在這方面，很多高校根據(jù)理工、文史等大類別的劃分區(qū)分了計算機基礎(chǔ)教學(xué)計劃，但是這種劃分方式還是比較粗放型的，并沒有針對不同的專業(yè)對基礎(chǔ)課程教學(xué)重點進行側(cè)重性的調(diào)整，其針對性有待提高。比如文史類別的計算機基礎(chǔ)課程目前側(cè)重了Word文檔、Excel表格、PowerPoint演示文稿以及Internet基本操作，而對于文史類別中的新聞傳播專業(yè)則更應(yīng)該對多媒體制作的處理方法、應(yīng)用型軟件模塊以及網(wǎng)絡(luò)新媒體的運用等做更深層次的介紹。高校在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中應(yīng)該按照專業(yè)學(xué)科開設(shè)小班課程教學(xué)，以增加計算機與專業(yè)學(xué)科知識點的融合度，有利于計算思維的針對性和實用性。

參考文獻：

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[3] 于寧，戴紅，安繼芳，等.基于計算思維能力培養(yǎng)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索[J].計算機時代，2017（9）：72-74，78.

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[5] 何嘯峰，李海燕，鹿江春.計算機基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維能力培養(yǎng)研究[J].實驗技術(shù)與管理，2018，35（9）：214-217.

[6] 劉博.計算機基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維能力培養(yǎng)的探討[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（11）：116-117.

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