基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革探討

徐新

摘要：近些年來(lái)，繼合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系李廉教授首次提出培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維之后，國(guó)內(nèi)眾多的專家以及相關(guān)學(xué)者開始對(duì)計(jì)算機(jī)課程改革思路、改革內(nèi)容以及改革基礎(chǔ)等進(jìn)行了研究和討論。經(jīng)過(guò)不懈的努力，當(dāng)代高校計(jì)算機(jī)課程的地位不僅得到了巨大的肯定，其改革方向也逐步成熟。該文就當(dāng)代高校計(jì)算思維的定義、特征以及改革方法進(jìn)行了闡述，希望能為當(dāng)代高校教育做出自己的一些貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：高校教育;計(jì)算思維;培養(yǎng)方式;改革理念

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）15-0158-02

培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，有效提升當(dāng)代學(xué)生綜合素質(zhì)，促進(jìn)當(dāng)代高校教育發(fā)展不僅是當(dāng)代高校教育的重要內(nèi)容，更是當(dāng)代國(guó)家與社會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的直接需求。改革計(jì)算機(jī)教學(xué)模式，有效提升學(xué)生的計(jì)算思維，既是當(dāng)代素質(zhì)教育的必然發(fā)展過(guò)程與要求，更是人才未來(lái)發(fā)展與成長(zhǎng)的必然過(guò)程。因此，當(dāng)代大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)中一定要注重學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，從而通過(guò)科學(xué)的改革以及有效的突破來(lái)保證學(xué)生的培養(yǎng)效果，最終達(dá)到有效提升學(xué)生計(jì)算思維以及綜合素質(zhì)的最終目的。

1 當(dāng)代計(jì)算思維的產(chǎn)生、發(fā)展及其顯著特征

2006年3月，美國(guó)權(quán)威期刊上發(fā)表了一篇名為《計(jì)算思維》的學(xué)術(shù)論文，文中首次正式對(duì)計(jì)算思維的概念以及延伸進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的定義，在國(guó)內(nèi)，2010年11月，我國(guó)陳國(guó)良院士在其文章中，首次對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容改革提出了一定的具體建議。理念提出的第2年7月，在西安交通大學(xué)，教育部相關(guān)人員與各大高校舉辦了比較全面嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊淮窝杏憰?huì)，會(huì)上通過(guò)專家教授的詳盡分析和研究，首次確立了計(jì)算機(jī)改革的具體核心方向以及當(dāng)前各高校的改革任務(wù)。

計(jì)算思維最廣泛的概念是指學(xué)生在生活或者工作中，科學(xué)利用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概念對(duì)遇到的實(shí)際問題或者案例進(jìn)行求解，從而獲得科學(xué)的突破以及有效的解決，其不僅包含著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論中的深度，還必須具備一定的廣度。陳國(guó)良院士在定義計(jì)算思維概念是這么進(jìn)行詮釋的：計(jì)算思維是指一種選擇合適科學(xué)的方式方法去陳述與解決一個(gè)問題，進(jìn)而通過(guò)一定的建模模式使其更加易于理解和處理的一種思維方式和方法。而合肥大學(xué)李廉教授則認(rèn)為：“計(jì)算思維是通過(guò)計(jì)算機(jī)自身問題處理方式的特點(diǎn)來(lái)解決相關(guān)對(duì)應(yīng)問題的一種系統(tǒng)方法，其特點(diǎn)主要在于分析、自動(dòng)化以及抽象化。其實(shí)現(xiàn)主體主要是人，是以人為基礎(chǔ)的一種思維方式，是一種思想，而不是人造品。

2 以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革方式

2.1 進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的革新與改革

如何科學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維？如何利用改革內(nèi)容來(lái)進(jìn)行學(xué)生計(jì)算思維的有效性培養(yǎng)，成為當(dāng)代大學(xué)需要思考的問題。哈工大教授戰(zhàn)德臣曾提出這樣一個(gè)理念——計(jì)算之樹理論，也就是構(gòu)建一種由樹杈、樹枝、樹干以及樹根四個(gè)大的部分組成的樹形模式，這種模式類似于思維導(dǎo)圖，但是相對(duì)思維導(dǎo)圖其更加細(xì)致，更具獨(dú)立的分類。而在2012年，北航大學(xué)系統(tǒng)的對(duì)于多數(shù)高等院校的計(jì)算機(jī)課程以及學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究論證，初步構(gòu)建了相對(duì)完善的大新型計(jì)算機(jī)課程體系。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的大多數(shù)高校，國(guó)內(nèi)計(jì)算思維應(yīng)用探究的主要探究思路和發(fā)展方向都是計(jì)算思維培養(yǎng)策略以及對(duì)其簡(jiǎn)單思路的設(shè)計(jì)與延伸。如在安徽中醫(yī)藥大學(xué)，該校通過(guò)改革課程內(nèi)容，構(gòu)建全新的內(nèi)容培養(yǎng)體系，初步形成了相對(duì)成熟的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程培養(yǎng)體系。在該大學(xué)，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容大概可以總共分為96個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要以基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)各類方法對(duì)于實(shí)際案例進(jìn)行分析和研究，從而幫助學(xué)生深入理解計(jì)算思維的內(nèi)涵，使學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算思維運(yùn)用理念與模式進(jìn)行深度的認(rèn)知、理解和運(yùn)用，從而達(dá)到科學(xué)提升學(xué)生計(jì)算思維，促進(jìn)學(xué)生綜合能力發(fā)展的最終目的。

2.2 進(jìn)行教學(xué)方法的革新

教學(xué)方法對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)有著重要的意義，在以生為本的基礎(chǔ)理論下，教師通過(guò)科學(xué)地選擇各類方法，不僅有利于學(xué)生計(jì)算思維的提升與發(fā)展，更能夠加強(qiáng)學(xué)生的探究意識(shí)和綜合素養(yǎng)，使他們?cè)谧陨硪庾R(shí)中，逐步形成成熟的問題解決思維和解決能力，進(jìn)而讓學(xué)生達(dá)到科學(xué)學(xué)習(xí)，有效利用自身計(jì)算思維科學(xué)解決相關(guān)學(xué)科問題的能力。

1）啟發(fā)式教學(xué)法。啟發(fā)式教學(xué)法是一種通過(guò)問題引領(lǐng)或者情境構(gòu)建的方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行思維以及探究的一種教學(xué)方法。這種教學(xué)方法能夠極大地激發(fā)學(xué)生的探究能力，增強(qiáng)學(xué)生的自主探欲望，讓學(xué)生在自主思考的思維下，主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)獲得途徑，有效完成未知問題的探索以及論證，科學(xué)地獲得相關(guān)的知識(shí)。在實(shí)際的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，教師可以通過(guò)問題引導(dǎo)的方式來(lái)，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于課堂教學(xué)上的一些延伸問題進(jìn)行思考和研究，進(jìn)而使他們逐步具備思考問題以及分析問題、解決問題以及論證結(jié)果的思維路徑，有效培養(yǎng)他們的計(jì)算思維。

2）案例教學(xué)法。案例教學(xué)法是利用實(shí)際操作案例來(lái)進(jìn)行教學(xué)的一種全新方法，其特點(diǎn)是生動(dòng)易學(xué)，容易掌握。其通過(guò)對(duì)案例的深度剖析，讓學(xué)生和教師在相關(guān)技能與知識(shí)教學(xué)中，不僅能夠互相分析討論，有效實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)，更重要的是還能夠改變傳統(tǒng)師生教學(xué)的方式，有效構(gòu)建新型教學(xué)環(huán)境和教學(xué)模式。如在一些基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容中，教師可以和學(xué)生對(duì)于這個(gè)案例進(jìn)行細(xì)致的分析和討論，并基于學(xué)生自身思路進(jìn)行研究論證，在學(xué)生思維發(fā)散以后，教師再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于整個(gè)案例進(jìn)行知識(shí)與技能、思維與方法的總結(jié)歸納，進(jìn)而師生合力，共同完成知識(shí)的系統(tǒng)性構(gòu)建。

3）項(xiàng)目教學(xué)法。項(xiàng)目教學(xué)法是一種非常適合大學(xué)階段學(xué)生知識(shí)以及能力獲得途徑的一種方法，這種方法主要模式是教師直接將一段或者一部分知識(shí)化作一個(gè)整體探究項(xiàng)目，并為學(xué)生樹立研究目標(biāo)和達(dá)成效果，讓學(xué)生在自我探究和集體討論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)各類遞進(jìn)性問題或者步驟來(lái)逐步完成相關(guān)知識(shí)的解構(gòu)，進(jìn)而將全新知識(shí)通過(guò)舊知識(shí)的分析和研究，進(jìn)而科學(xué)解構(gòu)，完成系統(tǒng)性構(gòu)建，最終使其科學(xué)納入自身的知識(shí)體系當(dāng)中的一種教學(xué)方法。這照片那個(gè)方法能夠極大地激發(fā)學(xué)生的思維，鍛煉學(xué)生的思維品質(zhì)，快速科學(xué)的幫助學(xué)生有效掌握相關(guān)的技能與知識(shí)獲得途徑，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

2.3 實(shí)施實(shí)踐教學(xué)的推動(dòng)發(fā)展

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，提升學(xué)生計(jì)算思維能力的重要組成部分，在計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中，教師通過(guò)各類實(shí)踐活動(dòng)，有效增強(qiáng)學(xué)生的思維水平，不僅能夠幫助學(xué)生逐步形成正確的計(jì)算思維運(yùn)用意識(shí)，更重要的是還能加強(qiáng)學(xué)生的運(yùn)用能力，讓學(xué)生在遇到問題和思考問題的時(shí)候，能夠科學(xué)的選擇方法，確立正確而科學(xué)的問題解決方式。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，教師可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，選取實(shí)際的案例或者學(xué)生認(rèn)可的案例進(jìn)行綜合性實(shí)踐和研究，進(jìn)而讓學(xué)生在獨(dú)立實(shí)踐中，遇到問題并解決問題。教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生自行進(jìn)行對(duì)應(yīng)實(shí)踐問題的研究，讓學(xué)生在自我意識(shí)的驅(qū)使下，通過(guò)科學(xué)構(gòu)建問題解決途徑和方式，有效提升他們的計(jì)算思維和綜合實(shí)踐分析與解決能力，全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

2.4 教學(xué)手段改革充分

除了進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革以外，還要積極地研究各種學(xué)生培養(yǎng)思路，積極采取各種當(dāng)前科學(xué)有效的方式來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引領(lǐng)和教育，從而讓學(xué)生在全面立體的教學(xué)模式中，有效完成思維與能力的構(gòu)建，有效掌握計(jì)算思維的運(yùn)用方式和構(gòu)建方式，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升與發(fā)展。在具體的教學(xué)中，可以從以下幾個(gè)方面開始，首先是有效開發(fā)多媒體的技術(shù)，實(shí)施科學(xué)授課，將抽象變?yōu)榫呦螅镁呦蟮哪Ｊ饺ゼぐl(fā)抽象的思維，讓抽象和具象通過(guò)某一介質(zhì)建立穩(wěn)固關(guān)系，進(jìn)而將抽象思維延展，讓抽象思維得到有力的發(fā)展與提升。其次是構(gòu)建全面的信息化教育模式。即在新知識(shí)探究時(shí)，教師可以組織學(xué)生構(gòu)建合作探究小組，利用微視頻探究的方式來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生就當(dāng)前問題進(jìn)行自主探究和討論，提出自己的不能解決的問題，待這些問題提出后，教師再根據(jù)這些問題進(jìn)行分析和研究，在課上或者網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)各種手段，和學(xué)生進(jìn)行有效性交流，從而答疑解惑，有效將知識(shí)傳遞給學(xué)生們。教師還要能夠積極為學(xué)生打開思路，利用項(xiàng)目教學(xué)或者問題引領(lǐng)的方式，讓學(xué)生對(duì)于未知的領(lǐng)域和知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展、延伸以及探索，從而有效增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)其綜合運(yùn)用意識(shí)的發(fā)展以及覺醒。此外，評(píng)價(jià)方式與成績(jī)考核方式也是需要改革的重要部分。在當(dāng)前形勢(shì)下，成績(jī)或者評(píng)價(jià)方式直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)和方向，因此，要想切實(shí)科學(xué)有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，有效地進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，那么就必須要注重學(xué)生評(píng)價(jià)方式的科學(xué)設(shè)立和考核成績(jī)的科學(xué)構(gòu)建。在實(shí)際的考核過(guò)程中，高校可以改變傳統(tǒng)的考核理念，實(shí)施更加注重實(shí)踐能力的多元考核方式，讓學(xué)生不僅具備優(yōu)質(zhì)的思維能力和思維方式，更重要的是還具備優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。當(dāng)代高?？梢越梃b當(dāng)前的雙向考試方式，讓學(xué)生自主選擇考試時(shí)間和考試方式。高校還可以借助一些企業(yè)或者國(guó)家的一些項(xiàng)目研究，讓學(xué)生以這些實(shí)際項(xiàng)目為案例，主動(dòng)進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)，進(jìn)而完成探究目標(biāo)，獲得良好的進(jìn)步以及評(píng)價(jià)。

總而言之，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維是當(dāng)代高校教育的重要內(nèi)容之一，其對(duì)學(xué)生未來(lái)思維的發(fā)展以及工作學(xué)習(xí)有著重要的意義。當(dāng)代計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，教師一定要科學(xué)有效地對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)理念以及策略進(jìn)行深度分析和研究，從而在遴選科學(xué)內(nèi)容以及方式的基礎(chǔ)上，有效地進(jìn)行科學(xué)改革，從而保證學(xué)生培養(yǎng)的科學(xué)性，將學(xué)生培養(yǎng)成為一個(gè)具備優(yōu)質(zhì)素養(yǎng)的綜合性人才。

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