薛紅梅，申艷光，張艷麗

（河北工程大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

獨(dú)立學(xué)院定位于培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，是采用新體制、新模式進(jìn)行運(yùn)作的三本高校[1]。在近幾年來發(fā)展迅速，并漸漸成為我國高等教育的重要組成部分，因此，獨(dú)立學(xué)院教學(xué)質(zhì)量的好壞始終是全社會(huì)非常重視和關(guān)注的問題。如何提高獨(dú)立學(xué)院的畢業(yè)生市場(chǎng)價(jià)值呢？提高學(xué)生的專業(yè)技能、實(shí)踐精神和創(chuàng)業(yè)能力就成為獨(dú)立學(xué)院人才培養(yǎng)的熱點(diǎn)問題。

未來人們應(yīng)用計(jì)算機(jī)和使用計(jì)算機(jī)來解決自身專業(yè)問題的能力在很大程度上取決于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，尤其是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教育。所以，必須將非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的終身思維和計(jì)算能力作為在獨(dú)立學(xué)院應(yīng)用型人才目標(biāo)的重點(diǎn)培養(yǎng)內(nèi)容之一。

我國獨(dú)立學(xué)院的計(jì)算機(jī)教育現(xiàn)狀是“起點(diǎn)不同”，“程度不同”[2]。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置在絕大多數(shù)獨(dú)立學(xué)院所制定的教學(xué)計(jì)劃中，存在著明顯不足，因此，就更需要我們根據(jù)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)課程的需求特點(diǎn)來進(jìn)行分析，采用合理的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

一、計(jì)算思維概述

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[3]。計(jì)算思維是針對(duì)的不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，它代表著一種普遍的認(rèn)知和一類普及的技能，所以我們每個(gè)人都應(yīng)該熱心于它的學(xué)習(xí)和運(yùn)用[3]。

計(jì)算思維不僅對(duì)美國的教育產(chǎn)生巨大影響，也影響著英國的教育，例如在英國的愛丁堡大學(xué)，人們?cè)诙啻蔚难杏憰?huì)上探索討論了計(jì)算思維及相關(guān)的主題。

在國內(nèi)，多位專家學(xué)者都在計(jì)算思維方面進(jìn)行了一些有益的探索，例如：中國科學(xué)院自動(dòng)化所的王飛躍教授、計(jì)算技術(shù)研究所所長李國杰、桂林電子科技大學(xué)董榮勝教授和國防科技大學(xué)的朱亞宗教授等。2008年10月31日，由我國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)主持的關(guān)于“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”專題研討會(huì)在桂林召開，在會(huì)上交流和探討了在計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新中科學(xué)方法與科學(xué)思維的作用。不久，2009年12月27日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院青年沙龍與中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇哈爾濱分論壇（YOCSE哈爾濱）共同舉辦了關(guān)于“計(jì)算思維”專題會(huì)議。

2010年7月，周以真教授發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，確定了以計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革。在2011年的 CCF中國計(jì)算機(jī)大會(huì)上，中國科學(xué)院陳國良院士做過一篇“計(jì)算思維”的報(bào)告，指出計(jì)算思維可改變大學(xué)計(jì)算機(jī)教育沿襲了幾十年的教學(xué)模式，也是大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)振興的途徑。2013年6月在中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇（CCF YOCSE）上北京大學(xué)李曉明教授提出計(jì)算思維跨學(xué)科的觀念，介紹了計(jì)算思維在社會(huì)科學(xué)中的具體體現(xiàn)。這不僅給我們對(duì)計(jì)算思維的研究帶來啟發(fā)，也給我們的計(jì)算機(jī)教學(xué)指明新的方向。

二、計(jì)算思維對(duì)促進(jìn)獨(dú)立學(xué)院計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的作用和意義

（一）計(jì)算思維能力的培養(yǎng)為學(xué)生提供了終生受益的學(xué)習(xí)方法

要進(jìn)行面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，就必須實(shí)現(xiàn)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育與計(jì)算思維的最佳融合，還要為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)開拓出一種新的視界。另一方面，為了幫助學(xué)生走向社會(huì)應(yīng)對(duì)未來瞬息萬變的各種形勢(shì)和提高學(xué)生長期可持續(xù)發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用能力，需要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

采用注重計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模式，才能促使學(xué)生積極參與教學(xué)過程，和教師形成互動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新思維，同時(shí)也可以使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過程有一個(gè)正確的把握，另一方面，可以幫助提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

（二）加強(qiáng)計(jì)算思維能力培養(yǎng)，符合培養(yǎng)高技術(shù)創(chuàng)新性人才和獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的發(fā)展目標(biāo)

圍繞現(xiàn)有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和根本任務(wù)，以計(jì)算思維能力的培養(yǎng)來作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心目標(biāo)，來反映計(jì)算機(jī)學(xué)科的本質(zhì)，體現(xiàn)通識(shí)教育的應(yīng)有特點(diǎn)和培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的目標(biāo)。同時(shí)，為滿足學(xué)生對(duì)未來社會(huì)不同方面計(jì)算能力的需求也要重點(diǎn)培養(yǎng)基于通用計(jì)算手段的計(jì)算思維與計(jì)算能力。

三、計(jì)算思維能力培養(yǎng)模式中的關(guān)鍵問題

（一）實(shí)施基于通用計(jì)算手段的計(jì)算能力和計(jì)算思維的培養(yǎng)

從計(jì)算思維能力培養(yǎng)角度出發(fā)，在教學(xué)過程中，來重新梳理和組織計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維特別是可實(shí)現(xiàn)思維的教授和培養(yǎng)，突出體現(xiàn)思維能力方面的培養(yǎng)，并以思維帶知識(shí)，將計(jì)算思維的觀念注入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生具備終身學(xué)習(xí)能力同時(shí)注重應(yīng)用能力培養(yǎng)。在教學(xué)中，展示和講解計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維方式，拓展基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)重點(diǎn)滲透基本原理，理解和思考計(jì)算機(jī)的工作方式，拓展學(xué)生的理解思維能力。讓學(xué)生去掌握如何持續(xù)學(xué)習(xí)和具備解決問題的基本思維方法，來滿足學(xué)生對(duì)未來社會(huì)計(jì)算能力的需求，支持各領(lǐng)域研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段，并且應(yīng)用計(jì)算手段進(jìn)行各領(lǐng)域的研究與創(chuàng)新。如圖1所示。

圖1 基于計(jì)算思維能力的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)方法

（二）建立面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的分層次、分階段教學(xué)模式

大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，提高思維能力并加強(qiáng)基礎(chǔ)概念的理解，是基于計(jì)算思維的分階段、分層次教學(xué)的關(guān)鍵。這不僅要涉及到學(xué)生分層次而且涉及到課程和培養(yǎng)模式分階段。在教學(xué)手段實(shí)施過程中，將計(jì)算機(jī)課程設(shè)置為三個(gè)層次：基礎(chǔ)、應(yīng)用與提高。并通過在計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試成績進(jìn)行分層次分階段教學(xué)方法，從3個(gè)方面：考試分階段、授課分階段、考核評(píng)價(jià)分階段來做嘗試。而課程應(yīng)采取分階段的“1+X”模式。培養(yǎng)模式分為知識(shí)階段、思維階段和能力階段。如圖2。

圖2 大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)體系

（三）考核方式的改革

課程的考核通常是用來檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和評(píng)價(jià)教師教學(xué)效果的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。但是在進(jìn)行面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革中，不能再采用傳統(tǒng)的“試卷+作業(yè)+考勤”的考核模式。要從多方面改進(jìn)考核方式的過程化，將考核貫穿到平時(shí)的授課過程中。這樣一來既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還激發(fā)學(xué)生的表現(xiàn)欲，使學(xué)生主動(dòng)去重視每一節(jié)課。課程考核應(yīng)該貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，可以采用傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)方式相結(jié)合的方式進(jìn)行考核，針對(duì)計(jì)算思維能力，課程授課初期，將3～4 名學(xué)生分成小組，布置團(tuán)體和個(gè)人自選項(xiàng)目，讓學(xué)生自行了解要解決問題的背景知識(shí)，尋找合適的解決問題工具，鼓勵(lì)學(xué)生使用多種開發(fā)工具或通過動(dòng)畫演示，運(yùn)用“計(jì)算思維”進(jìn)行求解問題的思想和方法去解決遇到的問題，來提高學(xué)生運(yùn)用“計(jì)算思維”方式進(jìn)行求解問題的興趣。學(xué)期末進(jìn)行自選作品展示、設(shè)計(jì)評(píng)估等考核形式，采用自評(píng)、學(xué)生評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)、總評(píng)等方式進(jìn)行，力求客觀、公正、公平。同時(shí)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的結(jié)果反饋也能進(jìn)一步為調(diào)整課程設(shè)置和教學(xué)方法改革提供幫助。

四、結(jié)論

在面向獨(dú)立學(xué)院的非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中貫穿計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生具備“思維”，使學(xué)生確定“思維”是能夠?qū)崿F(xiàn)的。而且進(jìn)行的計(jì)算思維能力訓(xùn)練不僅使學(xué)生理解計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，有利于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)明，而且有利于提高大學(xué)生的信息素養(yǎng)，也就是處理計(jì)算機(jī)問題時(shí)應(yīng)有的思維方法和行為習(xí)慣。

此外，注重計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模式將徹底改觀人們對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及相關(guān)課程可有可無的質(zhì)疑，并從根本上填補(bǔ)基礎(chǔ)知識(shí)的傳授和未來計(jì)算思維能力需求之間的空白。

[1]王永梅,何如.獨(dú)立學(xué)院計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育現(xiàn)實(shí)分析[J].繼續(xù)教育研究.2012(3):161-163.

[2]劉利枚,石彪,羅新密.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的分層教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)教育;2011(3):82-84.

[3]Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM. 2006,49(3):33-35.

[4]陳國良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2011(1):7-9.