計算機教育與思維能力的培養

摘要：大學生在信息科學與信息技術方面的素養已成為他們進入社會的必備條件之一，本文闡述了在計算機教學中如何運用計算機發展歷程、計算機解決問題思路，以及程序設計思想來熏陶和培養學生，以提高學生的思維能力和IT素養。

關鍵詞：計算機教育；思維能力；信息素養

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

大學生在四年學習中，應該從思考中確立自我，從學習中尋求真理，從獨立中體驗自主。為此在計算機教學過程中，我們認識到不僅教學觀念需從傳遞知識結構向培養學習技能、信息素養和應用能力轉化，使非計算機專業或文科學生掌握計算機知識并應用到專業領域的能力，而且還需要將計算機發展、計算機解決問題的方式傳授給學生，讓他們了解計算機技術的歷史與變化、計算機是如何滿足人類的需求并給人類帶來進步和發展的。因此，我們從以下幾個方面著手培養學生。

1計算機技術發展過程展示了社會的需求、人類進步與成就

首先，從計算機發展歷史讓學生認識學習計算機與人類需求是緊密相關的。

1.1計算機軟件

當科學技術經過百年風雨，從原子走向比特，從牛頓的歐幾里德空間走向愛因斯坦的相對空間，再走向數字化和信息化時代之際，請環視一下周圍的世界，可以通過條形碼信息系統來辦理書店買書或圖書館借書手續；可以用信用卡到某商場購物并付款；或通過路邊二十四小時服務ATM機取款以解燃眉之急；也可以去指定銀行付每月電話費而無需去電話局；各銀行的聯網、Email、共享Internet或互聯網信息、網上教育以及移動電話，哪一個不依賴計算機軟件來實現！讓學生體會到計算機在如今社會的重要地位、功能與高效率，認識到現代文明與世界已經離不開計算機，各個行業都需要通過計算機軟件來實現應用。

1.2存儲設備

計算機的存儲介質，先描述軟盤，它是便于攜帶的一種存儲介質，其軟盤鼻祖是8英寸軟盤，在60年代末70年代初期，由IBM公司研制成功的，但缺陷就是體積過大，攜帶很不方便，于是5.25英寸軟盤就誕生了，從此這種軟盤成為電腦的最佳移動存儲設備，容量達到360KB。5.25英寸軟盤一直持續到90年代，后來終于被另一種體積更小、容量更大的產品替代了，那就是1.44MB的3.5英寸軟盤。

計算機硬盤設備隨著集成電路集成度增加而不斷發展，主要表現在讀寫速度與存儲容量，以及體積容量方面。二十年以前，獲得一個40MB的硬盤欣喜如狂，現在160GB、250GB配置的臺式機與筆記本電腦多如牛毛。

同時，計算機的存儲設備由磁介質到光盤，由CD到DVD，從固定的到移動硬盤；其存儲器具有隨機存儲器、只讀存儲器、虛擬存儲器、高速緩存存儲器等模式。在教學過程中，從存儲設備每一步的進步與革新引導學生去體會IT技術的是逐步發展的，從無到有，不斷完善，在解決層出不窮的矛盾與新問題的過程中誕生的。

1.3中央處理器CPU

通過下表向學生展示PC機的“大腦”中央處理器CPU的發展過程，在三十多年的歲月里，CPU如何從處理信息的4位字長發展到64位，其慢長的發展史融入了計算機行業專家多少心血。每一個新的CPU誕生解決了新的問題，迎合了新的社會需要，然而又發現有其不足、不盡人意的問題，又開始新的一輪研究和探索，其過程在不斷改進不斷完善。它的頻率像燈炮的瓦數一樣，是一個參數，來衡量它的速度性能，頻率越高速度就越快；它的字長意味著同時可以并發處理更多的數據位數，字長越大速度就越快；而具有了高速緩存就意味著多任務處理能力更為強勁，處理的時間將會大大縮短。在我們擁有四核CPU時，專家又在全力研制最新、最快、最好的中央處理器產品獻給消費者，展望CPU未來，前景一片光明。

1.4其他設備

隨后講述打印機的發展，即打印機從擊打式到非擊打式，從針式到噴墨、激光等的歷程；講述操作系統從DOS到Windows，從單用戶單任務到多用戶多任務，從文本方式到圖形化界面的轉化，以及更新換代版本升級來進一步展示計算機的光輝發展史。

2計算機解決問題的方法與過程的啟發

從計算機及其設備的發展過程，認識到整個計算機的發展都體現了人類發現問題、提出問題、思考問題和解決問題的過程。因此在教學中，使用計算機解決問題的方法培養學生解決問題思維的靈活性、創造性和個性，讓學生擁有良好的思維習慣和專業方法工具來解決學習工作中的問題，并認識到人經常會碰到新問題，這些問題以前我們可能沒有遇到過，或者缺乏經驗。例如，計算機技術日益更新，新的設備、新的軟件層出無窮，版本升級，面對更新換代產品或軟件，學生往往會說：“這個我沒有學過”或者“這個沒有用過”。為此提供一些解決問題基本原則和方法，即常說的5W2H，其思路對解決問題有所幫助！它們是：

第1個W：What——是什么？如何定義？具有什么功能？

第2個W：Who——由誰來執行？需要什么條件或前提？

第3個W：When——什么時候發布？什么時候停止應用？

第4個W：Where——從哪里來或出處？

第5個W：Why——為什么誕生？解決什么問題的？

第1個H：How——如何實現或操作？

第2個H：How much——能實現哪些功能？做到什么程度？

大學生應當要求自己去“理解”新知識并善于提出問題。對每一個知識點，都應當多問“為什么”等5W2H問題。這些思考法能有效的分析、推理、辨別和解決問題。事實上，很多問題都有不同的思路或觀察角度。在學習知識或解決問題時，不要總是死守一種思維模式，不要讓自己成為課本或經驗的奴隸。只有這樣，學生潛在的思考能力、創造能力和學習能力才能被真正激發出來。同時，注意思路要收斂，不要過度發散，發散是創造力的源泉，而收斂是解決問題的指南。

3程序設計思想與人生歷程的關聯

3.1三種邏輯結構

當講授編程語言時，提倡循序漸進由淺入深先易后難的教學方式。然而對于非計算機專業的學生，初期是較難理解和掌握的，尤其是三種邏輯結構：順序、選擇、循環。為此我們是這樣來引入的：

程序的順序結構如同按時間安排每天的行程或各種活動一樣，有一個時刻表，先做什么再做什么，有一定順序，從早到晚，即按照時刻表，從上到下執行。

程序的選擇結構如同人生道路的十字路口，需要選擇。例如，高考生的大學學校選擇，專業是按照愛好興趣還是就業情景來選擇，是出國留學還是國內讀研，等等，人生之路面臨著許多選擇。計算機程序執行時面臨不同條件或環境有著不同的選擇，將執行不同的語句。

程序的循環結構好似每天周而復始的生活，例如吃飯、學習或工作、睡覺。這些將不斷重復，日復一日，月復一月，年復一年。同理，計算機將對重復工作采用循環結構來實現。

計算機是解決現實生活的，來源于現實世界，回歸于現實世界，因而同現實生活一樣有著順序、選擇和循環的方式，這樣學生能更好地理解計算機編程的三種結構，主動學習，牢固掌握。

3.2從現實世界抽象到計算機領域

既然計算機是解決現實問題的，那么就可以使用自然語言來描述，然后抽象到邏輯領域，并用流程圖來表示，最后在計算機編程環境中用程序語句實現邏輯。例如，對學生成績分四個等級的評價。

自然語言的描述：

如果成績是85分或以上者，則為優；

如果成績是70-84分者，則為良；

如果成績是60-69分者，則為及格；

如果成績是60分以下者，則為不及格。

邏輯關系（流程圖）：

程序語句實現：

通過從自然語言到程序語言，由淺入深的引入，學生能盡快進入編程領域，理解程序設計思路，嫻熟自如地設計程序。同時，在程序設計過程中也培養學生嚴謹的科學態度，一旦程序語句含有拼寫錯誤、標點符號使用不當，都會產生語法錯誤或者執行不正確，這樣學生就能做到選擇精確的程序語言完成準確的操作。調試程序時，清楚要做什么，正在做什么，已經做了什么，想想還可以做什么來完善，等等。

4結束語

大學生在學習計算機知識的過程中，若從計算機發展歷程中獲取啟發，且吸取計算機技術解決問題的思維模式和經驗，學會獨立思考、推理、比較、辨別與分析問題、解決問題，就能夠提高自己在就業市場的競爭能力。

參考文獻：

[1] 譚浩強. 堅持正確方向，開創新的局面[J]. 計算機教育，2004，(9):6-7.

[2] 鄧文新. 如何培養學生分析問題和解決問題的能力[J]. 計算機教育，2005，(10):32-34.