王 華，梅 強

（江西工程學(xué)院 江西 新余338029）

計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革

王 華，梅 強

（江西工程學(xué)院 江西 新余338029）

計算機作為當前主流的應(yīng)用設(shè)施被廣泛投入到各個行業(yè)中，而其高效率、高精度、信息化等優(yōu)勢體現(xiàn)著其優(yōu)秀的能力，為了能夠符合時代的發(fā)展，我國也開展了計算機基礎(chǔ)課程教育，希望能夠以此來為當前各個階段的學(xué)生在計算機的應(yīng)用方面打下良好的基礎(chǔ)。而大學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力的重要階段，計算機基礎(chǔ)課程的內(nèi)容不能夠只局限于操作等方面，更需要培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力。大學(xué)生只有擁有科學(xué)、規(guī)范的計算思維理念，在學(xué)習(xí)計算機基礎(chǔ)課程時才能夠以正確的方式對待，學(xué)習(xí)效率也將進一步提高。本文將通過分析當前大學(xué)生計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的困難，系統(tǒng)性的分析計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革。

計算思維；大學(xué)計算基礎(chǔ)；課程教學(xué)

0 引言

自從2010年多所高校提出有關(guān)計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展的相關(guān)戰(zhàn)略提議之后，國內(nèi)普遍高校對于以計算思維作為基礎(chǔ)的新型的計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革有了廣泛的認知。在2011年召開的大學(xué)計算機課程報告論壇中，很多高校也針對這一教學(xué)改革提出了自己的看法。就當前時代背景而言，普遍高校對于以培養(yǎng)計算思維能力作為基礎(chǔ)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的改革是有充分認知的，但是如何將認知付諸于實踐，特別是在對內(nèi)容的重新規(guī)劃以及組織方面，仍然需要以一個成熟了眼光來對待。

1 大學(xué)生計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)

根據(jù)從多所院校取得的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容安排來看，很多院校設(shè)置的計算機基礎(chǔ)課程涉及的知識點非常廣。課程學(xué)時基本相同，模塊之間沒有太多的聯(lián)系性，也就是說可以先從模塊一開始講，也能夠從模塊三開始講，沒有一個內(nèi)容的集成性質(zhì)，缺乏強有力的系統(tǒng)性。而這樣的課程安排會同時給學(xué)生和教師帶來很多困難。就教師而言，因為有各自不同專業(yè)的研究領(lǐng)域，因此想要做到對每一個模塊都有深刻的認知是十分困難的。這也就表示如果教師想要真正的將知識點講解透徹，就需要花費非常多的時間進行研究，這給教師的工作提出了很大的挑戰(zhàn)。而如果不花費大量的時間，就意味著一些知識點難以全面的傳授給學(xué)生，那么知識點的設(shè)置就變得沒有存在感。而對于學(xué)生而言，因為知識點多、概念復(fù)雜，很容易讓一些基礎(chǔ)本來就薄弱的學(xué)生更加難以理解，這樣就容易出現(xiàn)很大的教學(xué)問題。

通過多方的教學(xué)效果反饋、學(xué)生教師提供的信息，當前大學(xué)生計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)有以下幾點：首先，課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當將程序及軟件的應(yīng)用作為主要內(nèi)容，還是講基本原理與理論作為主要教學(xué)內(nèi)容；其次，面對龐大的知識體系，教師該如何銜接或是過渡知識點之間關(guān)系；最后，如何讓學(xué)生對所學(xué)知識有一個深刻的了解，并學(xué)以致用。

2 計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程改革重點

計算思維指的是應(yīng)用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。同時也有這樣一種解釋，即計算思維需要建立在計算過程的能力以及限制之上，并且通過人或者機器執(zhí)行，其內(nèi)涵在于并不是所有的計算過程都是要靠計算機完成的。進一步來說計算思維的核心方法是“構(gòu)造”。“構(gòu)造”范圍三種形式狀態(tài)：對象構(gòu)造、過程構(gòu)造以及驗證構(gòu)造。對象構(gòu)造指的是面向計算過程中如指令以及硬件系統(tǒng)等對象；過程構(gòu)造指的是以對象的計算形態(tài)作為基礎(chǔ)的構(gòu)造；驗證構(gòu)造則指的是針對上述兩種構(gòu)造的有效分析。所以，計算思維的核心內(nèi)容就在于培養(yǎng)其構(gòu)造能力。而之所以將計算思維融入到大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革中，是因為計算思維能夠反映計算機學(xué)科最本質(zhì)的特征以及最核心的方法。讓學(xué)生能夠?qū)τ嬎銠C學(xué)科有一個最根本的了解。而處于大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中的計算思維能力的培養(yǎng)不同于計算機專業(yè)技術(shù)能力的培養(yǎng)，它不需要更不可能涉及到計算思維的方方面面，而是需要基于普遍學(xué)生的需求，培養(yǎng)他們最根被的計算思維能力，即對計算機的認知能力、掌握判斷以及選擇計算機工具和方法的能力和引用計算機解決專業(yè)問題的能力。

計算思維是以計算機為基礎(chǔ)并且具備鮮明的時代特征，因此，計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程改革需要順應(yīng)計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。而改革的重點應(yīng)當放在以下兩個方面：回歸到計算機原理教學(xué)以及培養(yǎng)應(yīng)用計算機解決計算問題的能力。

應(yīng)用計算機解決相關(guān)的計算問題是計算思維的一個重要體現(xiàn)，這其中有兩方面重要的內(nèi)容：“利用計算機”以及“解決問題”。因此，大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)當將這兩方面作為主題進行教學(xué)改革。

當前時代的計算機具有相當復(fù)雜的系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于多個方面，也可以從多個角度進行使用。它既能夠像玩具一樣，通過簡單的操作來找到樂趣；也能夠像復(fù)雜的公式定理一樣，需要深入的研究才能夠使用。而針對這樣一個多層次的特性也出現(xiàn)了不同的教學(xué)理念。因此，大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)當將自身定位在一個合理的位置，而不是僅僅將計算機作為一個簡單的工具進行教學(xué)。例如，在開展“利用計算機”這一課題時，大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育需要從計算機的原理角度組織教學(xué)內(nèi)容并開展實驗驗證。要說明的是，這種定位方式并不是改革創(chuàng)新，而是真正的把大學(xué)計算機回歸到同大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)化學(xué)同樣基礎(chǔ)性地位的過程。而大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程還應(yīng)當深入展示計算機“解決問題”的強大能力，即解決抽象問題、通過應(yīng)用程序解決問題等等。

3 具體案例實施

需要明白的是，基于計算思維的計算機基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容改革并不只是把教學(xué)的內(nèi)容體系進行適當樹立，更需要組織好各個內(nèi)容，讓學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)明白計算思維的基本方法。

而問題引入的教學(xué)方式因為在其他學(xué)科中有良好的表現(xiàn)，因此可以在計算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)組織中應(yīng)用這一方式，通過引入問題、思考問題、解決問題，讓學(xué)生明白問題的核心以及核心解決方法。下面也將以“計算機網(wǎng)絡(luò)”這一教學(xué)內(nèi)容作為案例，系統(tǒng)性的分析基于計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程該如何組織實施。

首先，引入問題。網(wǎng)絡(luò)是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺，通過它把各個點、面、體的信息聯(lián)系到一起，從而實現(xiàn)這些資源的共享。它是人們信息交流使用的一個工具。那么網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將要解決的根本問題是：收發(fā)端的識別（即確認是誰收發(fā)的消息）、內(nèi)容的識別（即發(fā)送的是什么消息）、信息傳播的途徑、信息傳遞的安全性以及完整性等。這是計算機網(wǎng)絡(luò)部分的主要內(nèi)容，而每一個內(nèi)容都可以引發(fā)出一些問題來探討。所以，網(wǎng)絡(luò)中的各知識點本身都是問題引發(fā)出的，也需要通過問題的引入讓解決方案更加具有針對性。

其次，問題的解決。解決問題最重要的就是理清思路，只有思路清晰才能知道每一個環(huán)節(jié)需要做什么，進度才能夠更加有所保障。而在“計算機網(wǎng)絡(luò)”這一教學(xué)內(nèi)容中，其核心思路在于“約定”，不同機器之間如果有了統(tǒng)一的約定，那么就能夠在后續(xù)的傳收信息中更加便捷的識別出對方。而所謂的“約定”，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中就是各類協(xié)議。因此，協(xié)議往往伴隨著通信，通信往往伴隨著網(wǎng)絡(luò)。而面對如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，如果協(xié)議太過復(fù)雜只會影響信息傳輸?shù)乃俣龋虼司W(wǎng)絡(luò)設(shè)計者需要通過把通信問題劃分成若干個小問題，并設(shè)計對應(yīng)的協(xié)議，保證每個協(xié)議的設(shè)計、分析以及編碼和測設(shè)都比較容易。這種思想的重要體現(xiàn)就是網(wǎng)絡(luò)的分層模型，例如，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍就分為了局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等等。

接著，進一步探索。對計算機網(wǎng)絡(luò)的進一步探索首先需要進一步發(fā)問。因為作為網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計者必須要考慮一個事件的各種狀態(tài)，例如IP作為實現(xiàn)收發(fā)端識別的基本方法，如果IP地址枯竭，就要求新的解決方法。因此，就需要通過進一步探索思考，提出多種情況的解決方式，從而適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的各種情況。

總的來說，計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革希望通過在教學(xué)內(nèi)容以及課堂組織等多個教學(xué)環(huán)節(jié)中融入“計算思維”的概念，讓學(xué)生能夠深入的理解計算機這門學(xué)科的真正內(nèi)涵，而不是單單的將它作為一個利用的工具，而是逐漸提升自己通過計算機分析問題以及解決問題的意識和能力。

4 結(jié)論

計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革需要多方面的努力，并針對教學(xué)內(nèi)容、課時安排、教學(xué)方式進行一系列的優(yōu)化。而這并不能夠一蹴而就，需要長期的實踐才能夠真正的達到效果。而這離不開各個高校的領(lǐng)導(dǎo)及教師的重視，只要有多方面的共同努力，學(xué)生才能夠?qū)Υ髮W(xué)計算機基礎(chǔ)課程有更加深入的了解。

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Teaching Content Reform of College Computer Basic Courses under Condition of Computational Thoughts

Wang Hua Mei Qiang
(Jiangxi College of Engineering,Xinyu 338029 China)

Computer facilities are widely used as the current mainstream into various industries, and the advantage of high efficiency, high precision and information embodies its good ability, in order to conform to the development of The Times, our country also carried out computer basic courses education, hope to be able to to for current students at various stages in the application of computer to lay a good foundation. The university as an important stage of cultivating students' professional ability, the content of computer foundation course can not only limited to the aspects such as operation, more need to be calculated to cultivate students thinking ability. College students only have a scientific, standardized calculation concept of thinking, in learning basic computer courses to treat in the right way, the learning efficiency will be further improved. This article through the analysis of current situation of basic computer courses teaching university faces difficulties, systematic analysis and calculation of thinking under the condition of college basic computer course teaching content reform.

Computational thinking; University of calculation basis; Course teaching

C32

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.048

本文著錄格式：王華，梅強.計算思維條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革[J].軟件，2016，37（12）：224-226