張梅

（陽(yáng)泉高等師范?？茖W(xué)校 計(jì)算機(jī)系，山西 陽(yáng)泉 045000）

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中計(jì)算思維培養(yǎng)研究

張梅

（陽(yáng)泉高等師范專科學(xué)校 計(jì)算機(jī)系，山西 陽(yáng)泉 045000）

計(jì)算思維是人類文明三大科學(xué)思維之一.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育對(duì)于大學(xué)生而言，最重要的目的就是培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算思維，也就是培養(yǎng)大學(xué)生能夠獨(dú)立運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力.主要探討了當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的現(xiàn)狀、計(jì)算思維的主要內(nèi)容，探索在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維的有效措施，旨在改變大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中的一些弊端，將計(jì)算思維灌注于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的每個(gè)環(huán)節(jié)，激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高他們的計(jì)算思維能力.

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育；計(jì)算思維；培養(yǎng)

0 引言

計(jì)算科學(xué)對(duì)于新時(shí)期的發(fā)展來(lái)說(shuō)有著重要的意義.特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)成為了最重要的、發(fā)展前景最廣闊的學(xué)科之一，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣.目前中國(guó)幾乎所有的高校都開設(shè)了相應(yīng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，并將其作為大學(xué)生的一門基礎(chǔ)課程.正因?yàn)橛?jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程被視為與數(shù)學(xué)、語(yǔ)文地位相同的基礎(chǔ)課程，其課程中也就更加偏重于基礎(chǔ)概念和知識(shí)的講授，而正因?yàn)檫@個(gè)原因，中國(guó)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面臨著許多問(wèn)題.

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中最主要的問(wèn)題就在于教學(xué)理念.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育秉承的教學(xué)理念是 “工具論”，也就是單純的將計(jì)算機(jī)當(dāng)作一種工具，旨在教會(huì)學(xué)會(huì)如何使用這種工具.然而，這種傳統(tǒng)的、狹隘的教學(xué)理念明顯不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展.大學(xué)生只將計(jì)算機(jī)視為一種工具，對(duì)計(jì)算機(jī)這門學(xué)科的整體認(rèn)識(shí)比較粗淺.很多學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的一些基礎(chǔ)應(yīng)用提不起興趣，也沒(méi)有認(rèn)識(shí)到其重要性，學(xué)科學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)不強(qiáng)烈.在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，明顯沒(méi)有將計(jì)算思維灌注到教學(xué)中去，只重視技術(shù)性問(wèn)題的處理，而忽視應(yīng)用教學(xué)，沒(méi)有培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維.這是中國(guó)目前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育最大的問(wèn)題所在[1].

1 計(jì)算思維簡(jiǎn)介

1.1 計(jì)算思維的興起

計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維的概念產(chǎn)生于美國(guó).美國(guó)在本世紀(jì)初發(fā)布了一系列的相關(guān)報(bào)告，提出了美國(guó)正面臨著科技上的挑戰(zhàn).報(bào)告中將這種挑戰(zhàn)的原因歸納為之前沒(méi)有對(duì)計(jì)算科學(xué)予以足夠的重視，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到計(jì)算科學(xué)和計(jì)算思維對(duì)于各領(lǐng)域發(fā)展的重要作用.因此，建議要重視計(jì)算科學(xué)，將其置于未來(lái)科學(xué)發(fā)展的核心地位[2].

為了完成這一轉(zhuǎn)變，美國(guó)首先將計(jì)算科學(xué)和計(jì)算思維引入了教育領(lǐng)域.也就是以計(jì)算科學(xué)和計(jì)算思維為中心進(jìn)行了一系列的教育改革.其改革的規(guī)模與效果足以媲美上世紀(jì)的科技教育改革.計(jì)算思維在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用充分說(shuō)明了未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)最終是科技的競(jìng)爭(zhēng)，而科技的競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底應(yīng)該是科技人才的競(jìng)爭(zhēng).這也應(yīng)該為中國(guó)的計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維改革指明道路.

1.2 計(jì)算思維的含義

所謂的計(jì)算思維，即以計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念為背景進(jìn)行的問(wèn)題解決、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等一系列的思維活動(dòng).也就是能夠用信息處理來(lái)代理執(zhí)行形式化的問(wèn)題.計(jì)算思維的基本內(nèi)容可以分為3個(gè)部分：

1）計(jì)算思維的意識(shí).人類的三大思維分別是理論思維、實(shí)驗(yàn)思維和科學(xué)思維，而計(jì)算思維意識(shí)則隸屬于科學(xué)思維.計(jì)算思維在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用比較廣泛，事實(shí)證明計(jì)算思維意識(shí)能夠應(yīng)用于很多專業(yè)領(lǐng)域，幫助解決很多具體問(wèn)題[3].

2）計(jì)算思維的方法.計(jì)算思維方法主要在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的概念中有所體現(xiàn).很多計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中教授的主要課程就是計(jì)算思維方法，例如遞歸法.因此可以認(rèn)為計(jì)算思維方法就是計(jì)算思維的關(guān)鍵所在.

3）計(jì)算思維能力.這是計(jì)算思維中比較高層次的要求，其體現(xiàn)了計(jì)算思維的根本目的，那就是解決現(xiàn)實(shí)中的具體問(wèn)題.計(jì)算思維能力強(qiáng)調(diào)能夠利用計(jì)算求解的方法來(lái)解決一些問(wèn)題，例如如何建立網(wǎng)站[4].

1.3 對(duì)計(jì)算思維理解的關(guān)鍵要素

計(jì)算思維是一種思維方法，又是一種遞歸思維，主要是將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化等步驟來(lái)將其簡(jiǎn)單化、具體化.在理解計(jì)算思維時(shí)，有一些關(guān)鍵要素要格外注意：

1）計(jì)算思維的應(yīng)用絕不能局限于計(jì)算機(jī)編程領(lǐng)域，應(yīng)該更加注重抽象思維的培養(yǎng).真正的計(jì)算機(jī)科學(xué)絕不局限于計(jì)算機(jī)本身，而是關(guān)于計(jì)算機(jī)相關(guān)的各種領(lǐng)域，發(fā)掘其內(nèi)涵.否則，就如音樂(lè)產(chǎn)業(yè)只關(guān)注麥克風(fēng)的制作一樣，只是舍本逐末.

2）計(jì)算思維是一種解決問(wèn)題的思維途徑，其絕非是要把人“計(jì)算機(jī)化”.計(jì)算機(jī)是人類制造的，其最終目的是要為人類服務(wù).計(jì)算思維只是讓人類利用好計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，而絕非扼殺人類的想象力和情趣.這是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中一定要注意的問(wèn)題，絕不能將學(xué)生培養(yǎng)為“活計(jì)算機(jī)”，否則將會(huì)是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)最大的失敗.

3）計(jì)算思維是現(xiàn)代社會(huì)中每個(gè)人都必須掌握的一門根本技能.計(jì)算機(jī)也絕不是一些硬件軟件的組合體，計(jì)算機(jī)的概念將會(huì)被廣泛的運(yùn)用于現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，來(lái)幫助人們管理、交流和解決問(wèn)題.

2 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的原則

雖然在中國(guó)的大學(xué)都開設(shè)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程，但實(shí)施過(guò)程中還存在著很多的問(wèn)題.中國(guó)大學(xué)生的計(jì)算思維水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的大學(xué)生相比仍有很大的差距.因此，中國(guó)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育必須改變機(jī)械、枯燥的教學(xué)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維為教學(xué)的主要目的.在教學(xué)中，堅(jiān)持以計(jì)算機(jī)學(xué)科中的基本問(wèn)題和知識(shí)作為導(dǎo)向，引入一些能引起學(xué)生興趣的經(jīng)典案例，通過(guò)練習(xí)來(lái)強(qiáng)化學(xué)生的理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的了解和運(yùn)用，一切教學(xué)活動(dòng)都要圍繞著提高計(jì)算思維這個(gè)原則來(lái)進(jìn)行[5].

3 培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維的有效措施

在大學(xué)階段，學(xué)生的計(jì)算思維主要是通過(guò)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程來(lái)培養(yǎng)的.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)被視為大學(xué)生必須掌握的一門基礎(chǔ)課程，在此課程中既有基礎(chǔ)知識(shí)和技能，也包含了網(wǎng)絡(luò)信息操作和數(shù)據(jù)庫(kù)處理等內(nèi)容.在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維.

3.1 加強(qiáng)教學(xué)的針對(duì)性

要培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算思維，首先就要加強(qiáng)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的針對(duì)性，對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的教學(xué)內(nèi)容要有正確的理解.教師在教學(xué)的過(guò)程中要根據(jù)教學(xué)和學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)，靈活的使用教學(xué)方法，改變大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程枯燥的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.在教學(xué)過(guò)程中要將培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維放在首位，適當(dāng)?shù)慕o學(xué)生提出一些專題，讓學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)進(jìn)行思考和交流，發(fā)揮計(jì)算思維的實(shí)效性，改變傳統(tǒng)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中教學(xué)過(guò)程模糊散亂的現(xiàn)象.

3.2 在課程中加大程序設(shè)計(jì)的比重

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中，培養(yǎng)計(jì)算思維的重點(diǎn)課程就是程序設(shè)計(jì).程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較復(fù)雜，其課程內(nèi)容主要包含了3個(gè)方面的內(nèi)容：編程、算法和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言.其中程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編程的難度比較大，而算法涉及到了疑難問(wèn)題的具體解決辦法.程序設(shè)計(jì)的難度較大，內(nèi)容也比較多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定的難度.很多高校對(duì)程序設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容都不太重視.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，就必須從最基本的思維角度開始，循序漸進(jìn)地訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力，加大程序設(shè)計(jì)在整個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中的比重，保證學(xué)生學(xué)習(xí)的課時(shí)量，給學(xué)生充分的時(shí)間來(lái)進(jìn)行思考.只有這樣，才能在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中體現(xiàn)出計(jì)算思維的培養(yǎng)過(guò)程[6].

3.3 教學(xué)內(nèi)容要經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的教學(xué)內(nèi)容非常多，如何編制教學(xué)內(nèi)容才能引起學(xué)生的興趣，符合學(xué)生認(rèn)識(shí)事物和培養(yǎng)能力的規(guī)律，這是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要方面.在設(shè)計(jì)和編制教學(xué)內(nèi)容時(shí)，必須將培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力放在首位，將基礎(chǔ)知識(shí)的傳授、技能的培養(yǎng)和計(jì)算思維的養(yǎng)成融會(huì)貫通到教學(xué)中去，讓學(xué)生的計(jì)算思維能力在學(xué)習(xí)與訓(xùn)練的過(guò)程中得到提高.例如，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)基本操作的學(xué)習(xí)中，教師可以適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生進(jìn)行知識(shí)延伸，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)操作與運(yùn)行的原理.再例如教師在講授計(jì)算機(jī)安全的時(shí)候，也可以適當(dāng)?shù)慕榻B驗(yàn)證碼的起源與具體作用，拓展學(xué)生的計(jì)算思維[7].

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的課時(shí)總是有限的，要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心編排和設(shè)計(jì)，盡量觸發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，這比單純的知識(shí)傳授和基本技能培養(yǎng)更加重要.

3.4 改善教學(xué)方法，提高認(rèn)知能力

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，學(xué)校教授的很多基礎(chǔ)知識(shí)和技能遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生畢業(yè)后所要面對(duì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)要求，因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育不應(yīng)當(dāng)將目光僅限于這些知識(shí)和技能的傳授上.枯燥的課程會(huì)抵消學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)的興趣，造成思維的僵化，不利于學(xué)生在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的繼續(xù)學(xué)習(xí)，因此，在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中，教師要多鼓勵(lì)學(xué)生，教學(xué)的方法也要靈活多樣，既有教師的講授，又有學(xué)生的上機(jī)操作，還可以使用例如討論組、課題、小論文等教學(xué)方式，組織學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)方面的嘗試[8].計(jì)算思維本來(lái)就是一種靈活的、多樣化的思維，教師要能夠接受學(xué)生的不同答案，多鼓勵(lì)、少打擊，啟發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維，開拓思維空間，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維和傳統(tǒng)思維進(jìn)行橫向比較，發(fā)現(xiàn)計(jì)算思維的優(yōu)越性，使學(xué)生自覺(jué)自愿地去接受計(jì)算思維、培養(yǎng)計(jì)算思維.

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)技術(shù)作為第三次科技革命的核心，對(duì)當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，計(jì)算思維已經(jīng)成為了當(dāng)代人學(xué)習(xí)和生活的重要工具，也是現(xiàn)代社會(huì)每個(gè)人都必須具備的基本能力之一.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的最終目的就是培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算思維.計(jì)算機(jī)技術(shù)層面的更新日新月異，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育如果僅僅局限于知識(shí)的傳授和基本技能的訓(xùn)練，是無(wú)法滿足學(xué)生畢業(yè)之后的工作和學(xué)習(xí)需要的.只有大學(xué)生具備了良好的計(jì)算思維，能夠獨(dú)立運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)解決工作生活中遇到的各種問(wèn)題，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育才能夠算是成功的教育.

[1]辛睿文.淺論計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法創(chuàng)新[J].河套大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（3）：64-66.

[2]明德廷，李娟.高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)新模式的探討[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012，（1）：174-177.

[3]陳薇.高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的探索與研究[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011，（4）：183-185.

[4]張林.“非零起點(diǎn)”的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐探索[J].教育與職業(yè).2013，（32）：83-84.

[5]華曉宇.高職院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].寧波教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（3）：43-45.

[6]紀(jì)良浩，張敏，何苗.對(duì)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的探討[J].重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（1）：122-123.

[7]尹志軍.關(guān)于高校計(jì)算機(jī)教育改革的思考[J].教育理論與實(shí)踐，2012，（12）：52-53.

[8]馬愛(ài)華.高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革分析與思考[J].教育理論與實(shí)踐，2012，（24）：63-64.

（責(zé)任編輯 李健飛）

A Study on Cultivation of Computational Thinking in College Computer Foundation Education

ZHANG Mei
（Department of Computer，Yangquan Teachers College，Yangquan，Shanxi 045000，China）

Computational thinking is one of the three major thinkings in the process of human civilization.For college students，the major objective of computer basic education is to cultivate their computational thinking，that is，to cultivate their independent computational thinking to solve the problem，and to develop their creative ability.This paper mainly discusses the current situation of college computer basic education，main content of computational thinking，and effective measures of training students in computational thinking.It aims to change the drawbacks of computer basic education，link the thinking with computer elementary education，arouse their learning initiative，and improve their computational thinking abilities.

basic computer education；computational thinking；cultivation

TP311.11；642.41

：A

：1673-1972（2014）06-0109-03

2014-06-26

張梅（1982-），女，上海人，助教，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究.