計算機課程與計算思維能力培養策略

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摘要：文章從計算思維的概念出發，分析目前大學計算機課程中計算思維能力培養現狀，提出以計算思維的教學理念重構大學計算機基礎教學內容，以多種教學方法相融合的方式創新計算思維培養方式，與專業背景相融合提高計算思維能力培養的針對性，以提高計算思維的內驅力為目標完善教學資源建設的計算思維培養措施。

關鍵詞：計算思維；大學計算機；能力培養

近幾年來，一個全新概念“計算思維”在計算機科學中獲得廣泛熱議和推崇，自其概念被提出以來，我國國內計算機領域的一些專家學者對此進行了深入研究，紛紛闡述計算思維能力培養在大學計算機基礎教育中的重要意義。學界上的研究成果引發教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會將計算思維能力培養作為大學計算機基礎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人才培養的重要作用。本文對在大學計算機課程中培養學生計算思維的策略進行研究，以期對大學計算機基礎教育中的計算思維能力培養實踐提供一些借鑒。

1計算思維

計算思維概念的最早提出者是來自美國卡內基·梅隆大學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，運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、人類行為理解等，它是涵蓋計算機科學的一系列的思維活動。她還認為，計算思維雖然生發于計算機科學，但又絕不僅限于計算機科學，在數字化的時代中，它應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中成立計算思維研究中心，以非計算機專業學生為培養對象，開展計算思維能力培養的教學實踐，周教授的教學實踐探索為世界上很多大學提供了計算思維能力培養的實踐經驗。計算機和互聯網是網絡時代人們從事各種行業不可或缺的資源和平臺，在計算機基礎教學中施以計算思維能力培養，對于學生運用計算思維思考問題、分析問題和解決問題，以及培養大學生的創新思維、提高創新能力都深有意義。同時，計算思維運用于大學生的專業學習中，可以引導學生展開自主學習，對于激發其學習潛能，拓寬專業知識層面，并養成良好的學習習慣將起到重要作用。

2大學計算機課程中計算思維能力培養現狀

2.1從課程內容設置上看，對計算思維認識還不到位

雖然一些高校的學者和教師開展了有關計算思維內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，大學計算機基礎課程教學實踐融入計算思維的還不普遍，從課程內容設置和教學目標設計上也鮮少體現計算思維的理念，更別提系統化了。高校目前的計算機基礎課程，基本還是延續了陳舊的教學框架和模式內容，只不過對新技術運用進行了部分更新，遠不能滿足計算機和網絡普及時代現代大學生的實際需求。面對已經具備一定計算機基礎的大學生，很多教師感到按照現行的教學教材和教學目標，無法給予學生新的學習內容和學習方法，教學熱情極大消減，而同時，由于對計算思維缺乏足夠的認識和必要的培訓，很多計算機基礎課程教師不知道如何在自己的教學實踐落實計算思維，有些教師探索出的教學經驗也不足以推廣實施，教學內容安排不夠與時俱進，因此，計算機基礎課程教學內容改革勢必需要提上日程，并從戰略高度提高對計算思維能力培養的認識程度[1]。

2.2從教學方法施行上看，缺乏計算思維的組織教學

目前，多媒體授課和上機實踐課相結合仍然是大學計算機基礎課程教學最普遍的授課模式。很多教師只拿大學計算機基礎課程當作學習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”意識指導下，教師往往忽略計算思維對于分析問題和結合問題的獨特性和重要性，忽略了培養大學生的計算機文化意識，其組織教學活動沒有將計算思維納入課程教學的頂層設計，也沒有根據計算思維的特點以及其內部發生機制來開展適用于計算思維能力培養的新的教學模式[2]。大多數教師在教學設計中還是一味地講操作系統處理，講網絡與網絡安全，開展上機實踐練習，即便是有的教師已經意識到計算思維在組織教學中的實際功效，但由于教師關于計算思維的系統性認識不夠、頂層設計不足，他們在教學活動中對于學生計算思維能力的培養是處于無意識或者是隱性教學狀態中的，還沒有形成有意識的教學設計和顯性的教學實踐，這種方式的思維訓練對于學生計算思維能力培養是低效的。

2.3從教學組織分類來看，計算思維與專業融合度不高

大學專業類別劃分具體明確，不同專業對于大學計算機技術應用以及計算思維的方法指導是有一定差異的。目前大學的計算機基礎課程基本做到了根據文史類、理工類、經管類等類別設置不同的計算機教學內容，比如針對文史類專業學生重點講授文檔編輯和排版，針對經管類專業學生則重點講授數據統計分析。但是由于很多院校都出現教育資源緊張的狀況，作為基礎通識課程的大學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、不同專業學生的個性化學習需求。很顯然，計算思維要想與專業背景相融合實現對學生分析和解決專業問題的能力培養更是無從談起[3]。因此，高校需要細化計算機基礎課程的分層教學、分類教學組織體系，以利于計算思維能力培養在專業教育中更具有針對性和實用性。

3大學計算機課程中學生計算思維能力培養的策略探析

3.1以計算思維的教學理念重構大學計算機基礎教學內容

面向現今的大學生，計算機基礎課程偏重講原理、性能以及操作方法已遠不能滿足其學習需求，也不符合現代計算機課程的教學目標要求。引導和啟發學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該成為當前計算機基礎教學的重要和關鍵任務，因此，必須以計算思維能力培養為目標進行教學內容的改革和重構，如表1、表2所列。拿計算機進制轉換問題來說，在傳統的教學中，教師單純從計算機應用方面進行進制轉換和信息表示方式的解釋，以計算思維進行教學內容的重構，就把進制轉換問題上升到了理論層面，教師引導學生展開獨立思考，對計算機信息的存儲和表達能夠產生更為深刻的理解[4]。計算機基礎中不乏計算思維精髓的體現，往往需要教師的有意識提煉。比如在進行程序設計的教學中，教師要讓學生認識到程序設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象到一般規律，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以多種教學方法相融合的方式創新計算思維培養方式

要想培養學生的計算思維能力，需要不斷創新教學模式。引導式教學、案例教學和任務驅動教學應用比較廣泛，都能很好地體現計算思維的教學理念。這些先進的教學方法其共同之處在于以問題解決或者任務完成為中心，教師傳統的單向輸出式講解讓位于學生的自主思考、參與體驗、合作交流、推敲總結，學生的積極思維活動和主動探索精神獲得充分發揮，計算思維能力和創新能力得到有效提升。另外，隨著信息技術和新媒體的廣泛應用，一些充分運用網絡資源的教學模式活躍于教學中。比如MOOC在線學習，比如翻轉課程學習，學習時間能夠自由支配、教學活動靈活新穎，使之備受廣大大學生青睞，大學生在這種新穎靈活的教學活動中自主學習能力得到增強，教學質量和效率獲得提升，而且學生還可以根據自身專業特點對一些學習內容和重點進行調整，對掌握不扎實的內容進行反復學習，學生的學習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與專業背景相融合提高計算思維能力培養的針對性

計算機基礎課程對于非計算機專業的學生來說是應用型課程，通過計算機技能知識學習和計算思維能力培養，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，結合不同專業、不同學科的教學背景來對其計算機基礎課程教學方案進行設計，優化現有課程體系，是提高大學生計算思維能力針對性和實效性的有效途徑[6]。在這方面，很多高校根據理工、文史等大類別的劃分區分了計算機基礎教學計劃，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對基礎課程教學重點進行側重性的調整，其針對性有待提高。比如文史類別的計算機基礎課程目前側重了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則更應該對多媒體制作的處理方法、應用型軟件模塊以及網絡新媒體的運用等做更深層次的介紹。高校在大學計算機基礎課程教學中應該按照專業學科開設小班課程教學，以增加計算機與專業學科知識點的融合度，有利于計算思維的針對性和實用性。

參考文獻：

[1]薛佳楣,蘇曉光,劉越,等.基于計算思維能力培養的大學計算機基礎教學策略[J].電腦知識與技術,2021,17(1):197-198.

[2]李輝,唐新來,徐奕奕,等.基于計算思維的大學計算機基礎課程教學改革的研究[J].高教學刊,2017(6):105-106.

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

[4]高淑香.計算機基礎教學中計算思維能力的培養[J].鹽城師范學院學報(人文社會科學版),2018,38(2):118-120.

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

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

作者：陳少波 單位：陜西理工大學 數學與計算機科學學院