摘要：分析計算思維能力培養(yǎng)途徑及存在的問題，從實踐教學理念、實踐教學平臺建設規(guī)劃和建設內(nèi)容等3個方面闡述了基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺建設的問題。

關(guān)鍵詞：計算思維；能力；實踐教學；平臺建設；非計算機專業(yè)

0 引言

計算思維是克服“狹義工具論”的有效途徑，也是解決其他信息科學技術(shù)難題的基礎。目前，它仍主要停留在宏觀的概念上，而如何將其落實到人才培養(yǎng)具體實踐中才是計算思維能力培養(yǎng)的焦點問題，這也需要學術(shù)界和教育界從不同角度探尋有效的方法。新西蘭canterbury大學的教授和兩位中小學教師，依據(jù)自己的實務教學經(jīng)驗設計了不需要計算機實體就能展示計算機深奧原理的活動用于開發(fā)中小學生的計算思維能力，但這種教學不能適應高級人才應具備解決復雜問題所需的計算思維能力的培養(yǎng)要求。因此，探尋針對大學生的計算思維能力培養(yǎng)的有效途徑，仍有待持續(xù)的研究和努力。西安交通大學馮博琴教授針對我國高校在計算思維能力培養(yǎng)上遇到的困難，提出了如何讓計算思維“落地”的思考；著名計算機教育家譚浩強教授提出在面向應用基礎上培育計算思維能力的思路；這些研究成果對我國高校計算思維能力的培養(yǎng)指明了方向。筆者則從教學研究層面探討了非計算機專業(yè)大學生計算思維能力培養(yǎng)的策略問題。并在此基礎上，探尋高校非計算機專業(yè)大學生計算思維能力培養(yǎng)的途徑。

1 計算思維能力培養(yǎng)的途徑及存在的問題

計算思維與數(shù)學思維、實驗思維一樣，需要經(jīng)過長期的訓練才能將其內(nèi)化于學習者的思維中，這需要采取一系列有針對性的方法來實現(xiàn)，落實這些方法的途徑主要有課堂教學、實驗教學和社會實踐等。課堂教學講授基本原理，實驗教學對基本原理進行驗證，社會實踐拓展基本原理的實際應用，三者相輔相成。計算機科學作為一門理論性和應用性很強的學科，三者的有效結(jié)合尤為重要。計算思維能力的培養(yǎng)就是通過有效的方法和途徑讓學習者能夠充分理解和掌握計算機科學的基本原理和基本方法，在此基礎上自覺地運用計算機科學思想去觀察、思考和解決實際問題。

計算思維尚未形成完善的理論和實踐體系。因此，當前關(guān)于計算思維能力的培養(yǎng)仍處在不斷探索的階段，針對計算思維能力培養(yǎng)的方法和途徑大多還是借用其他思維能力培養(yǎng)的方式，缺乏自身有效的能力培養(yǎng)體系。在借用其他思維能力培養(yǎng)方式時，一般是對這些思維能力培養(yǎng)的方法和途徑做局部調(diào)整或修改，往往忽略了計算思維的特點，缺乏對計算思維能力培養(yǎng)的全局和系統(tǒng)的把握，這是計算思維能力培養(yǎng)途徑存在的主要問題。這就造成在計算思維能力培養(yǎng)過程存在一些片面的理解，形成“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的局面。比如，強調(diào)算法在鍛煉計算思維中的作用時，忽略掉計算機基本操作技能的訓練，這種失衡的計算思維培養(yǎng)方法未必能很好地將計算機科學的一般方法傳授給學生，并促進他們解決實際問題特別是來自交叉學科的問題；同樣，過度強調(diào)計算機操作技能的訓練會致使學生對計算機科學的認識淡化，無助于計算機技術(shù)中最重要的核心思想與方法的掌握，學生很難自主地將專業(yè)知識與信息技術(shù)融合。

2 實踐教學平臺的構(gòu)建

高校非計算機專業(yè)課程設置和教學時數(shù)均相當有限，要想在有限的時間內(nèi)通過有限的課程來培養(yǎng)學生的計算思維能力，就必須做好課堂教學和實踐教學平臺間的相互配合。實踐教學平臺作為開放的、自主的學習平臺，能在相當程度上克服課程內(nèi)容和上課時間的限制，并能給學生提供一個自由發(fā)揮的空間。

目前，由于多種因素我國一些高校過度突出課堂教學的主導地位，弱化了實驗教學和社會實踐在人才培養(yǎng)中的重要作用，還沒有建立起課堂教學、實驗教學和社會實踐三者真正統(tǒng)一的實踐教學平臺。一些人對實踐教學平臺的認識還只是停留在技術(shù)層面，提到實踐教學平臺馬上想到建沒實驗室、購置或開發(fā)教學軟件等具體技術(shù)實現(xiàn)，卻忽略了有針對性的實驗教學和社會實踐的理念、目標和定位，忽略了課堂教學、實驗教學和社會實踐的有機結(jié)合，也忽略了人（理論課程教師、實驗教師、學生）的因素，更忽略了實踐教學平臺的高效運行管理。因此，實踐教學平臺建設是一個綜合的工程，需首先確立明確的教學理念、目標，并以此指導實踐教學平臺的建設、運行和管理；其次，科學規(guī)劃和整合課堂教學、實驗教學和社會實踐使三者有效配合；再次，根據(jù)本校的師資情況及學生特點，建立相應的保障機制和有針對性的實踐教學。

2.1 實踐教學理念的樹立

基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺的首要任務是有意識地引導學生通過該平臺自主地學習、思考和探索，培養(yǎng)學生的計算思維能力，促進“以計算思維能力培養(yǎng)為核心”的實踐教學理念的形成。“以計算思維能力培養(yǎng)為核心”的實踐教學理念不是單純地將計算機作為工具僅傳授給學生操作的方法，而是要通過應用計算機幫助學生建立起計算思維的方式。這種教學理念糾正了當前教學中存在的學生能“照葫蘆畫瓢”就算學會計算機的教學目標誤區(qū)，并扭轉(zhuǎn)了學生學習中存在的“會玩計算機”等同于“會用計算機”的認識誤區(qū)。這種教學理念不僅要讓學生“知其然”，而且要促進學生進一步探索以求“知其所以然”，后者才是計算思維能力培養(yǎng)的焦點；這是因為計算機中有些操作比較容易實現(xiàn)和完成，學生很容易獲得滿足感，進而失去繼續(xù)探索的動力，甚至根本就沒有形成進一步探索簡單操作背后計算機科學本質(zhì)的思想意識。比如，計算機中“保存”的操作（ctrl+s）很簡單，很多學生運用很熟練甚至將其作為習慣性動作，但很少去關(guān)注這一操作的實質(zhì)：將信息由內(nèi)存?zhèn)浞莸酵獯?；如果理解這一操作的實質(zhì)，在學習算法語言時就能更好地理解變量實質(zhì)，促使知識融會貫通。兇此，“以計算思維能力培養(yǎng)為核心”的實踐教學就不能只停留在表面的操作技術(shù)上，更應致力于引導學生探索計算機科學內(nèi)在的本質(zhì)。在解決實際問題時，懂得計算機操作和相應技術(shù)原理本質(zhì)的學生要比只會計算機操作的學生思路寬、手段多，這也是具有計算思維能力與不具備計算思維能力的學生的區(qū)別。

2.2 實踐教學平臺建設規(guī)劃endprint

在實踐教學理念的指導下，我們要考慮實踐教學平臺建設的規(guī)劃問題，即我們要建什么樣的實踐平臺。好的實踐平臺是構(gòu)建計算思維能力培養(yǎng)體系的重要前提。我們應充分分析計算思維的特征，結(jié)合學校實際情況和學生的學習特點，遵循教育學基本規(guī)律，制定科學、系統(tǒng)的實踐教學平臺建設方案，并在此基礎上力求建設符合思維發(fā)展規(guī)律的計算思維能力培養(yǎng)體系。

1）全面分析實踐教學平臺的基本要素。

從系統(tǒng)學角度講，一個完善的實踐教學平臺應是一個完備的系統(tǒng)，包含支撐實踐教學活動正常開展的所有要素，如實驗教學的師資、保障機制、軟硬件等。當前，多數(shù)實踐教學平臺建設研究主要是針對如何建設實驗教學軟硬件而展開的，這屬于實踐教學平臺的基礎性建設，是不可缺少的，但不能以偏概全地認為這就是我們要建設的基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺。如何建設一支高素質(zhì)的實驗教學師資隊伍和相應的保障機制是建設基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺的關(guān)鍵，把握了這個關(guān)鍵點，所建設的實踐教學平臺才能正常的發(fā)揮其功能；否則，就算配置了再先進的實驗設備，由于缺乏高素質(zhì)的實驗教學師資和相應的保障機制，這些由實驗設備“堆砌”成的實踐教學平臺也很難為實踐教學服務，更不用說培養(yǎng)學生的計算思維能力了。

2）確立實踐教學平臺建設的基本原則。

基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺需本著“開放性、互動性和可拓展性”的基本原則去建設。開放性包括時間、空間、內(nèi)容和角色上的開放性，時間和空間開放性是讓學生隨時隨地能夠使用實踐教學平臺，內(nèi)容的開放性是能夠為學生提供一個根據(jù)自身需要自主選擇學習內(nèi)容的機會，角色的開放性是讓學生能夠以設計者的角色參與實踐活動并主導自己的學習；目前大多數(shù)的實踐教學平臺在時間、空間和內(nèi)容的開放性方面做得比較好，但在角色的開放性方面還有一定的缺失，這是由多種主觀因素（教師的責任心等）和客觀因素（產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)等）造成的。角色的開放性在計算思維能力培養(yǎng)中具有重要的地位，能更好地促進學生深切體會實踐活動中蘊含的科學精髓?；有栽瓌t是指實踐教學活動中師生的雙向交流，師生暢通的互動交流能夠及時發(fā)現(xiàn)學生學習過程中的共性問題和個性問題，幫助學生解決問題，從而提高學生的學習效率和教師的教學效果?？赏卣剐允侵笇嵺`教學平臺的整體框架可根據(jù)教學需要進行動態(tài)的、有針對性的擴展與實踐教學內(nèi)容的再開發(fā)，以滿足學生進一步學習和探索的需求。

2.3 實踐教學平臺建設內(nèi)容

實踐教學平臺建設的內(nèi)容主要包括實驗教學隊伍建設、實踐教學保障機制建設、軟硬件平臺建設等3個方面。

（1）實驗教師隊伍建設是實踐教學平臺建設內(nèi)容的關(guān)鍵部分，一支高素質(zhì)的實驗教師隊伍能夠確保實踐教學的質(zhì)量，但高素質(zhì)的實驗教師隊伍建設面臨諸多困難，需要投入更多的精力。實驗教師隊伍建設首要任務是組建一支穩(wěn)定的專任實驗教師隊伍，目前一些高校的專任實驗教師比較少，很多實踐教學活動是由理論課教師兼任指導，造成實踐教學的深度不夠，因此建設穩(wěn)定的實驗教師隊伍是當務之急。其次，加大培訓力度進一步提高實驗教師的信息素養(yǎng)，提高教師的計算思維能力，以適應計算思維能力培養(yǎng)的要求，給學生提供一個高起點的學習臺階。

（2）實踐教學保障機制建設是實踐教學平臺的軟環(huán)境建設，主要涉及各種保障實踐教學的制度建設，包括實驗師資建設制度、實驗教學管理制度、實驗教學評價制度與實驗教學經(jīng)費管理制度等。對于大多數(shù)高校而言，這些制度保障體系已經(jīng)建立起來，但有些制度可能在計算思維能力培養(yǎng)卜的針對性不強，需要做一些科學的修正或補允，比如學生實驗考核和評價制度等；根據(jù)實際需要還需創(chuàng)新建設一些保障實驗教學的制度，比如穩(wěn)定實驗教師隊伍的制度（當前高校實驗課程和實驗教師在一定程度上沒有得到重視，造成優(yōu)秀教師不愿從事實驗教學而流向理論課堂）。總之，需要通過一系列的制度建設形成一個完整的實踐教學保障體系，規(guī)范實踐教學基本過程，保證實踐教學的質(zhì)量。

（3）軟硬件平臺建設是實踐教學平臺的基礎性建設，主要包括實驗室建設、社會實踐基地建設、教學運行管理系統(tǒng)和教學軟件的開發(fā)或購置。在建設軟硬件平臺時，應充分地分析和考察當前學生的生活與學習習慣，采取貼近其生活方式的方法建沒實驗教學平臺，這樣的平臺會更好地發(fā)揮積極作用。比如，采用云管理方案建設實驗平臺，學生和教師可以在手機、平板電腦等移動終端上方便地訪問教學資源，也方便了學生和教師問的交流互動；再如，開發(fā)教學軟件時，多給學牛提供一些計算機科學經(jīng)典案例的“半成品”，激發(fā)學生在理解技術(shù)原理基礎上根據(jù)自己的需求去將“半成品”開發(fā)成功能完善的“成品”等。這些都是引導學生自覺學習和探索的舉措，對提高學生學習效率和教師教學效果都有積極的作用。

3 實踐教學平臺運行管理

實踐教學平臺建設的目的是能夠為實驗教學提供高質(zhì)量的服務，它科學、高效地運行是實現(xiàn)這一功能的重要前提。特別是對于高校非計算機專業(yè)的學生來說，計算機課程學時相當有限，教師欲鍛煉其計算思維能力，就更加迫切地需要實踐教學平臺，因此，基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺的運行管理更顯得重要?；谟嬕凰闼季S能力培養(yǎng)的實踐教學平臺的運行管理不僅體現(xiàn)在技術(shù)維護上，更體現(xiàn)在高效利用上。只有科學、合理的利用實踐教學平臺才能最大程度地發(fā)揮其作用，才能利用其去挖掘?qū)W生的計算思維潛能，培養(yǎng)學生的計算思維能力。對于實踐教學平臺的管理要摒棄“重建設、輕使用”的現(xiàn)象，不能將教學內(nèi)容或案例等教學資源僅掛在網(wǎng)上即可。

4 結(jié)語

當前，高校的計算機教育在一定程度上仍停留在致力于計算機技能培養(yǎng)的層面，尚未重視和全面開展計算思維能力的培養(yǎng)。在今后的研究中將進一步深入探討計算思維能力培養(yǎng)的有效途徑，科學地規(guī)劃，系統(tǒng)地建設基于計算思維能力培養(yǎng)的實踐教學平臺，以提高學生的綜合思維能力和利用信息技術(shù)分析、解決問題的能力。

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（編輯：趙廓）endprint