培養電子信息類學生的計算思維認知探索

摘 要 針對電子信息專業的學生的計算機學科要求，怎樣體現計算機學科與學生專業的關系，計算機基礎課程如何有效地為后續專業課程提供服務問題，我們提出一種在計算機基礎課程的教學中為學生建立一種計算思維模式，加強以計算思維能力培養為核心的計算機基礎課程和教學內容的研究，牢固確立計算機基礎教學的基礎性地位，使之與數學、物理等課程一樣，作為大學通識教育的一個基本組成部分，著實培養學生的計算思維能力，使之成為新時期創新人才不可或缺的基本素質。

關鍵詞 計算思維 計算機通識教育 計算機認知

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

1 研究現狀與背景分析

隨著國家對中小學生的普及教育，使得絕大多數大學生具有了一定的計算機應用水平，如建立電子文檔，上網查找資料等；然而，這些技能遠遠不能滿足大學里專業技術對計算機應用的要求。但是，很多學生又看不到自己的差距，同時還自以為是認為自己是一名信息科學技術類的大學生，導致現在普遍存在對計算機學習興趣嚴重下降的趨勢。因此，作為一門重要的基礎性課程——計算機基礎課程，各專業對它的要求涉及廣泛，加之計算機及其應用技術的發展日新月異，這些綜合、復雜的因素給“計算機基礎”課程的教學帶來了很大的挑戰。

作為一所電子信息類特色鮮明的大學，我校在信息處理領域有較為深厚的積累。這些為計算機基礎教育提供了堅實的基礎，培養了一批IT領域優秀的一線教師，在此基礎上，我們在過去的三年里，初步實施了一些計算機教育改革的嘗試，將計算機文化基礎課程進行機房上課，要求老師精講多練，機房授課現場實踐上機考試，對一名本科生所需的計算機專業基礎進行了有效的培養，讓他們了解計算機的計算過程、計算能力以及相關專業課程需要的基礎知識，熟練掌握了日常學習和工作中需要的一些軟件。

目前，國家明確定位計算機基礎課程是和數學、物理等同地位的基礎課程，作為大學通識教育的一個基本組成部分。計算機不僅為不同專業提供了解決專業問題的有效方法和手段，而且提供了一種獨特的處理問題的思維方式。因此要求大學第一年計算機課程的構建應該為電子工程、通信安全、社會科學、生物醫學、機電工程、數學建模等提供切實的幫助。為此，培養復合型創新人才的一個重要內容就是要潛移默化地使他們養成一種新的思維方式，運用計算機科學的基礎概念，對問題進行求解、系統設計和行為理解，即建立計算思維。這個概念首次被提出是在2008年美國的CDI計劃中（Cyber-Enabled Discovery and Innovation，計算使能的科學發現和技術創新），該計劃旨在通過“計算思維”領域的創新和進步來促進自然科學和工程技術領域產生革命性的成果。

2 計算思維模式的建立

（1）通過對多媒體部分的圖像、音樂、視頻等是如何計算實現，讓學生感知計算機如何完成這些有意義的任務。具體做法是：增加多媒體方面流行的Photoshop、抓圖軟件FastStone Capture等；網絡應用方面的flash、frontpage等的基本用法的普及；還有專業基礎方面需要而且簡單易學的matlab、vb等軟件，讓學生了解課程中的數學、物理等問題如何通過計算機實現求解。從而提高學生的計算機學習興趣和為個性化創造力奠定基礎，通過這些引出計算機內部數據表示的重要性。

（2）該項目在數據的表示方面，強化計算機中數據表示的理論深度，為C語言中變量以及運算指令等的學習做好鋪墊；同時引入計算器中加法器的原理讓學生了解到強大的計算實際上是通過簡單的 “與非門”、“異或門”等實現，可以激發以后掛有數字電路課程的興趣。

（3）關于計算機組成部分體系該課程與通信、微機原理與接口設計、智能控制與自動化等的關系，打破之前僅僅介紹計算機的軟硬件構成單調的學習方式。針對計算技術，延拓到如何進行大規模復雜數學問題的求解，如何進行科學計算，比如matlab如何為科研進行有效服務，網絡計算如何讓我們體會無時不在的移動通信感受等。

（4）常規的辦公軟件部分，word以本科畢業設計為例，達到按要求撰寫專業學術論文水平，PPT以自己專業的成果進行展示，能圖文并茂地準確描述自己的想法與成果，execl掌握常用的公式計算、應用等功能。

3 計算機基礎課程新的教學模式

計算思維的學習如何下手？西安交通大學的馮博琴教授總結為三步曲：信息的表示、算法到計算理論：可計算性與復雜性。我們據此將教學模式做如下改進：

（1）更新教學觀念，注重動手能力，結合專業需求，提高學生計算思維能力?；诂F有的計算機文化基礎課程教學上存在的一些不足，我們嘗試通過“模塊化”教學的思想提高教學效果，可以使不同層次的學生既能達到課程的教學要求，又能掌握自己關注和實用的技能，結果使學生在課程結束后能較快地達到后續課程的計算要求。（2）適應新形勢，教學內容及時更新。圍繞計算機文化基礎課程的基礎性、服務性的目的，在教學內容和實施上，考慮新穎性和多樣性，在原有辦公軟件的基礎上，增加能夠表現學生創造力和個性的實用性軟件教學，如，多媒體方面流行的Photoshop、抓圖軟件FastStone Capture等；網絡應用方面的flash、frontpate等；還有專業基礎方面需要而且簡單易學的matlab、vb等軟件。（3）加強教學資源一體化建設，改革考核方式，建立網絡化教學環境。針對我校兩個校區師生間溝通不暢的問題，借助南北校區校園網覆蓋全面的優勢，盡快建立基于網絡的教學資源庫（案例、教案、錄像、各類素材），充分實現教學資源共享。

4 結束語

通過從教學觀念、教學內容和思維模式上改革，期望學生能夠對計算機的課程有一個新的認識，同時能夠為學生建立一個正確的計算機邏輯思維方式，這些將為學生今后的計算機課程及其專業課程的學習打下良好基礎，進一步使得我們的計算機基礎課程教學更具特色。

參考文獻

[1] 楊玉良.深入實施通識教育培養未來社會中堅.中國高等教育.2010（19）.

[2] 馮博琴.大學計算機基礎.北京：清華大學出版社，2009-05-01.

[3] 李瑩.淺談計算機教學改革的幾點思考.高教研究，2010（8）.