論大學計算機課程計算思維能力培養的人本位回歸

衷克定

摘 要：以計算思維能力培養為切入點的“大學計算機”基礎課程教學改革需要面對的是沉積了多年的教學觀念的慣性，以思維模式轉換來成就能力培養。教學觀念的改變是一個根本性的改變，而絕不僅僅是教學內容層面的添加取舍。如何看待培養對象與如何理解計算思維能力培養的意義是課程改革的關鍵環節。本文結合教育部高教司大學計算機課程改革項目實施過程中對師范類院校計算機基礎教學改革的研究及其思考，從人本位視角來解讀大學計算機課程計算思維能力培養過程中的一些觀念和構思，探究計算思維能力培養中人本位的價值取向及其作用意義，探究人本位理念下的教學觀念轉變的基本構成。

關鍵詞：大學計算機課程；計算思維；人本位；理性探究；思維能力；自主建構

大學計算機基礎教學是以培養大學生綜合素質和創新能力，培養復合型創新人才為目標的[1]。這是一種社會價值取向以人本價值為落腳點的表述。毋庸置疑，課程教學的目的是要使培養對象適合社會發展的需要。與此同時還可以看到教學活動最終還是要落實在人的本位，強化原本存在于人類思維中的計算思維的意義和作用[2]，計算思維能力的培養的本質也是為了人的本性和本能的自然發展，提升人的內在價值和地位。

計算思維的發展使得人類文明和生產力擺脫了時間和空間的束縛，達到了僅靠邏輯思維和實證思維無法企及的高度。計算思維能力培養的主旨就在于關注學習者的一種特殊形態的思維特征，而不是計算機的思維，也不是教師的思維。計算思維的主體是人，是學習者。其能力培養活動是一種把人的發展作為目標的課程教學，更注重人的個性發展及其需要的滿足，尊重學習者在教學活動中的主體地位。盡管在教學活動中關注學生成長的提法已為老生常談，但近期的研究反映的問題是：在大學計算機課程的教學實踐中，教師關注知識、關注操作、關注結果、關注任務的完成，而知識結構中關鍵節點的思維特征、操作技能中的智能要點、思維路徑上的歧途誤區以及學習任務設置的思維訓練的根本意圖之所在是否得到足夠的關注？簡言之，教與學活動中教的各個環節得到足夠的重視，有過之；而學的各個環節的關注，尚不足。教師致力于教書環節，卻忽視了育人本質。

一、大學計算機課程教學中教學觀念的慣性

我國大學計算機課程全面開設起步于20世紀80年代，是人才培養新模式的開端。在第三屆世界計算機大會上提出了“程序設計是第二文化”，力圖在編寫和調試程序中強化訓練邏輯思維能力，培養科學解決實際問題的能力。其形成的計算機課程觀的文化性主題曾經廣泛且深入地影響著我國大學計算機課程。而后的第四屆世界計算機大會則從實用主義出發給予了工具論的導向，課程從程序設計語言的訓練轉化為計算機的工具應用，從對計算機應用程序的內在文化性關注轉向外部表象[3]。高校包括文科類在內的所有學科門類都開設了計算機應用基礎的各類課程，操作系統、文字處理、電子表格、數據庫以及后來發展演化最為迅速的多媒體技術和網絡技術應用。在那個時期的短短數年中大學計算機課程從僅有少數學生可以接受和學以致用的計算機程序設計課程繁衍成為所有大學生都要求學習的實用內容，成為公共必修課，隨后的二十多年中一如既往。我們項目研究的多所院校的現實情況反映：在這個發展沿革過程中相當一些高校，尤其是文科類學科門類的大學計算機課程逐漸形成了一些慣性傾向。具體表現為：

隨著技術迅猛發展，技術門檻降低形成了新技術新產品更新周期變短，功能趨于智能化，技術實現趨于簡單化、傻瓜化，完成非常復雜的任務可以用極其簡單的操作來實現。學習者根本不必過問加工過程，只關心“怎么做”，而不必去關心其后的“為什么這樣做”，久而只知其然卻不究其所以然。對此，教師逐漸適應，并習以為常，而學生受其影響原本思維中潛在的理性、探究性逐漸退化。

隨著應用領域泛化，專業特征淡化造成教師認為“應知應會”的知識越來越多，且越多越好，只要有一點兒可能將來會用到的都要列入課程要求。大學計算機課程的邊界無休止地被突破，最后變為只要是用計算機操作來完成的事物都是大學計算機課程的領域知識。計算機學科專業特征趨于模糊，學科思維特征不鮮明。學生對本學科領域知識的特定思維規律的感悟及其能力生成被日新月異的功能所淹沒了。

培養目標發生了漂移，實用主義工具論的觀念羈絆了計算機科學與技術學科智慧的生成。鼠標菜單占統治地位的教學活動偏離了教學中主體自主活動的本質，學生被開發商制造的軟件操作規則所牽引甚至奴役，成為被控制、被制約和被審查的對象，沖淡了知識學習中自我生成的成分。學習活動被教學程序編排得環環相扣滴水不漏，學習者的自主性、建構性無施展的空間。

上述慣性傾向不一而足，卻造成學習者在人本需求方面饑饉薦臻。理性、探究性是出于學習者對計算機科學與技術的最初認知興趣和動機，思維活動是學習者認知過程的主要智力活動，自主建構是學習者認知活動的必要條件。20世紀70-80年代發展起來的動機研究理論——自我決定理論把人格整合進好奇和探究行為理論中，指出：理性和自主性構成了內在動機的基礎[4]，成為主體活動的基本需求。事實上，一些學科沿革的思維定式形成的慣性恰恰抑制了這些人本需求，教書的同時卻忽略了育人。

二、大學計算機課程人本位價值取向的主旨

教育的人本位價值取向把人視為教育目的的根本，尊重人的生命本真、個體差異，挖掘人的發展潛能。反對將人功能化或拘囿于局部技能，而要求人首先能表現其真實面目，強調內悟，厚德修身，學習者各得其心，并進而成為自身行動的主體。正如燕京大學校訓所云：Freedom Through Truth For Service （因真理，得自由，以服務），亦即所謂“乘如實之道而來成正覺”。

教育的社會使命和功能是通過培養人才得以實現的，現實中的教育除了內在的目的性價值以外同樣也存在其他各種外在的工具性價值。但是，一切外在的工具性價值必須建立在人的內在的目的性價值的基礎之上，兩種不同的價值在教育價值體系中的錯位，是造成當今教育危機的一個重要原因[5]。

就人的認知活動規律來說，注意、感知、思維、記憶、語言等認知行為總是以前面曾論及的理性探究、思維活動、自主建構等心理活動為承載的。人對事物的好奇和探究欲望是人的本性，并非外部強加于人的，人學習任何知識的最原始內部動機就是出于探究欲望。而各種類型的思維是使探究這一認知過程得以延續的基本驅動，是在各種思維訓練的實踐中生成的內部構造。這種構造必定是自主實現的，不可省略和替代，更不存在跨越。故人的認知活動是一種人本位的活動，這在心理學學習理論中是有充分的論證和實驗支持的。

大學計算機課程教學基本宗旨和規律也概莫能外，不僅僅是知識的習得，更重要的是教學中人的整體全面發展。2012年末，教育部高等教育司立項批準的“以計算思維為導向的大學計算機基礎課程研究”項目，明確提出要推動“以大學生計算思維能力培養為重點的大學計算機課程改革”[6]。作為計算思維能力培養的必要條件，理性探究、思維活動和自主建構是其人本位體現。

1.理性探究的人本位理解

人的學習緣于對意義的追求，意義之于人，是理性探究的追求目標和原動力。奧蘇伯爾針對學習材料與學習者原有知識結構的關系將學習劃分為有意義的學習和機械學習[7]，而前者是可以實現知識建構的，成為學習者知識和能力體系中的一個有機組成部分。如果學習者被動地執行教師的指令而并不明確其意義，具體的講就是忽視學習者自己的生活、價值追求和已形成的知識體系，就有一種“被驅趕”的感受，就無法實現其意義，就難以完成建構，難以形成學習者探究的理性。

從人本位角度來理解有意義的學習就是應當尊重學習者對意義的追求。在大學計算機課程的計算思維能力培養方面，由于人類可以運用計算思維求解問題、管理工作和日常生活[8]，所有欲求解的問題以及相關的工作和生活蘊含了探究的意義，是學習者學習行為的行動目標，同時也是其內在驅動力。毋庸諱言，我們司空見慣的教學中按照某軟件命令菜單從上到下，從左到右的介紹功能，就很少體諒學習者對這種缺乏邏輯和理性的說教的苦衷。突出理性探究的意義，將學習者送上理性探究的軌道是整個能力培養活動的開端，也是基本保障。

2.思維活動的人本位理解

陳國良院士指出：科學思維（簡稱思維）一般指的是理性認識及其過程，以反映事物的本質和規律[9]。計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行的一系列思維活動[10]。任何學科的形成皆有其形式邏輯規律和規則，對其學科本質規律探究的智力活動就是一種理性思維活動。學習者在學習活動中需要通過一系列這樣的活動實現對學科本質和規律的理解、感悟、歸納和提升，最終形成的不僅僅是概念和技巧，而是結構化的知識和內化的能力。能力是思維的高級產物，而概念卻不是。當一個學科在飛速發展時期，學科的邊界卻由于其應用領域的擴張而不斷向外延伸，但應當清醒地看到，其基本規律卻是穩定的，本質上沒有改變。處于該學科的學習者最需要認識的就是其本質規律以及其思維邏輯。而這一思維加工過程是不可以用行為操作替換、混淆的。學習者此時處于高級認知活動中，很容易被現象所迷惑，被非本質的事物掩蓋本質規律。

從人本位角度來理解就是要尊重學習者認識和思維的規律，要留給學習者思維的時間和空間去探究學科的本質規律。在高教司課改項目的實施過程中，對二十多所（師范類）高校的課程大綱和教材的分析反映出一個突出的問題，就是概念、操作、任務和練習基本填滿了全部課程教學。而所謂課后練習和思考題既不合理，也不具備落實意義，對學科的理性思維活動基本處于懸掛狀態。需要呼吁的是：教師應當充分認識和尊重學習者在課程中的思維活動和思維規律，這是形成對學科基本規律認識的必要條件。盡管思維是隱性的學習行為，但肯定是認知活動的核心成分，決定性的成分。

3.自主建構的人本位理解

思維活動的主體是學習者，學習者根據其自己的知識結構和認知特征運用自己恰當的方法去分析和推理。其中自主性是學習者進行該活動的前提條件，自主性包括了學習者的自我導向、自我激勵和自我監控。建構主義學習理論把學習解釋為主客體之間的交互：與周圍環境的互動，亦即“活動”決定了發展[11]。與學習者本身相對應的學習材料、學習工具甚至教師都屬于“周圍環境”，決定學習行為（這里主要指的是智力活動）的應當是主體，而不是環境。自主建構過程中經歷了認知結構的同化過程，學習者的新知識獲得了意義，舊知識也產生了新的意義，這就是意義學習。全部過程中學習者對自主和自由具有本能的需求。

從人本位角度來理解自主建構就是在主客體互動的思維活動中，自主和自由是人的本體需要，同時也是產生自主建構的必要條件。當這些得不到滿足時，學習者的思維活動就是被動的、受制約的、沒有真正發生的。在與高教司課改項目實驗校的一線教師互動的過程中，就學生自主知識建構問題的交流反映出部分教師對此的理解有一定的偏頗。例如將課前預習、課中分組討論和課后練習認為是自主學習。很多教師傾向于在認為非重點、非難點的知識處允許學生自主，而重點和難點的知識點一律采取教師講授或演示操作。但在涉及學生自主思維問題時卻基本無暇顧及。教師們也有自己的難處：課時緊、內容多、任務重、考試要求高，故只能教師包辦。在一些以計算機等級考試證書為目標的學校，學生的學習方式更是采用教師強灌和針對性做題。在學生調查方面也多反映大學計算機課程只教會操作，其他什么都不用想。上述問題實際距離教育部關于計算思維能力培養的目標要求相差太遠。必須認識到，要放權，把自主建構權還給學習者。學生可以做的事情教師就放手，盡可能給學生提問和討論的時間，該學生自己想的問題還得讓其自己想。

三、大學計算機課程計算思維能力培養的人本位回歸實踐

2013年初高教司課題立項啟動后，項目組在最初的現狀調研中發現了本文前述的那些傾向。一直就大學計算機課程計算思維能力培養的人本位回歸的思路而探索有效的途徑。通過不懈努力，盡管在某些方面還差強人意，但還是做了一些令人歡欣鼓舞的嘗試。實施的途徑主要集中在教學內容重構、教學方法嘗試、教材及教學資源建設、評價及考試方式改革。這四個方面的改革最終還是圍繞著學習者理性探究、思維活動和自主建構的人本位回歸價值取向展開的。

1.關于學習者理性探究的人本位支持

大學計算機課程的學習屬于非零起點、非同起點的學習。不同的學習者對知識體系各部分內容的理解和興趣是不一樣的，因此動機強度也不盡相同。教學第一步不是要學習者處于同一起點，也不是要強化學習動機，而是要使學習者在總體知識結構中找到自己的關注點，從而確定學習意義。教學內容要重構，不能是分立的碎片式堆砌，而要有結構，結構中體現其意義。例如：文字處理知識的講授中，設定一個學術論文格式編輯的總體任務，將加注釋、標題設置、封面生成、分節、建立目錄、建立頁眉頁腳等若干知識點合成一個學術論文格式編輯的總體活動[12]。學習者在總體任務中可以了解到這將是今后編寫學術論文的主要操作技能，而自己在哪些方面還不熟練，可以從哪個點切入。與其相對應的是教材在每章的起始都提供本章的知識結構圖，對知識點之間、知識單元之間以及知識領域之間的關聯，對上下位關系、并列關系以及網絡關系有一定的領悟，厘清其關系中的因果性、共存性、共通性、互動性等。為了使每個知識點和技能點都可以成為學習者選擇性學習的對象，我們錄制了屏幕操作講授的微課程：“計算機應用基礎”“多媒體及網頁開發技術”和“程序設計語言”三門課程共計297段（累計121小時）。這些內容可以選擇性的在課上使用，而多數情況下是介紹給學生在課內或課外觀看。此外，作為課程的評價環節最為普遍有效的就是考試。我們利用無紙化考試系統開設平時自評自測，學習者對自己知識掌握的情況可以隨時測試，抽的題接近考試難度，真做真判。學習者無論出于練習的目的還是出于考試演練的目的，都可以隨時使用評測系統。為此對評測系統做了大規模試題庫，客觀題超過2000道題，主觀題接近500道。

上述僅為學習者理性探究的必要條件，為創設一個氛圍使學習者參與探究，教師和助教還通過課程平臺的論壇組織了專題討論區，很多學習者從最初的偶爾瀏覽，到經常性的“潛水”，到后來的真正有問題請教和主動為別人答疑解惑。主持一個專題版塊的人變得越來越多。對學習的意義的理解逐漸提升，從知識技能到情感態度的升華是帶有根本性的改變，貫穿其中的是學習者人本位價值的體現和尊崇。

2.關于學習者思維活動的人本位支持

大學計算機課程的學習究其本質還是要突出其智力活動中的特定屬性的思維——計算思維。計算思維的特征反映在對研究對象的形式化、程序化和機械化的抽象表示，是大量自然現象中的計算科學本質。從現象到本質的過程必須經過思維活動，這是學習活動的核心。從所學習的知識中抽象出更加規律性的特征屬性，這些屬性源于概念，高于概念，可以指導和統整概念。例如在“多媒體及網頁開發技術”課程中注重引導學生在網站的總體設計、數據流量、處理響應、存儲、檢索、負載均衡與瓶頸、反應時間等方面對計算與策略進行分析與評估、歸納與總結。使教學從知識傳授、操作訓練等陳述性知識層面延展到策略性知識層面。其中涉及的思維活動就具有可以在其他場合運用的遷移特征屬性了。在此過程中的關鍵環節需要教師點撥，而大多數思維活動還是由學習者自己完成，教學設計和教學方法方面注重給學習者一定的時間和思維空間余地，從而避免由教師設計一系列的操作任務，學習者只有依次完成，無暇思慮其引申價值。在此對教師提出了更高的要求：教師要發掘課程知識的內隱價值，幫助學生體驗課程知識的內在規律性價值，而不僅是對課程知識的技術化傳遞，導致簡單、機械的功利化價值取向的教學。

尊重學習者的思維規律不單純是給予其一定的包括時間和適當任務及其問題的思考機會，更重要的是應當營造一個尊重學習者人本位的知識觀氛圍，在師生之間，生生之間的學習互動采取容錯性知識建構觀[13]。應當指出：在教學活動中排斥與教科書或標準答案不相符合的意見、觀點和想法，所締除的不僅僅是與其相異的“錯誤”，實際上是屏蔽了學習者進一步思維探究的實踐活動。容錯性知識建構的觀點就是對知識進行高層次統整和全局性建構的基礎上，容忍各種有共性、互補性、啟發性和局部合理性的觀點共存的建構活動。

3.關于學習者自主建構的人本位支持

自主建構的本意是學習者根據自己的需求和特點進行思維活動。強調的是學習主體——學習者不受其他與學習材料無關的因素的干擾和控制，實現主客體交互。在高教司課改項目實驗中這一點是教法改革的最大屏障之一。教師出于職業本能以及高度的責任感，總希望做得更多、更全面、更突出重點和降低難點，包辦的現象在所難免。鑒于此現狀，要抓根本就要從教學評價考核方式上加以疏導，考核方式變了，學生更容易轉彎。重平時、重創作、重發散性思維、重實際問題解決，就減輕了課程大綱的壓力，減輕了應試的壓力，削弱了教師的控制，從而促進了思維活動，提升了研究性建構。

自主建構的含義不僅是去掉制約其主動性的控制因素，同等重要的是提供自主的快捷便利條件。由于學習者產生問題的時間、地點和場合是隨機的，不確定的。因為其產生問題是受到一定的條件和機會的觸發的，隨時隨地可能發生，從而就產生了學習者的即時需求。即時需求的特點是短暫而強烈，但隨時間的衰減也是很顯著的。一旦過了其興奮期就淡化了，即使沒解決也變得不重要了，可以忽略了。此時，如果有條件得到解決，對學習者將維持其興奮期。但要待到下一次課堂或答疑，或是找到計算機和網絡去查詢，也可能延誤到衰減期，學習者的求知欲望降低了許多。結合此類問題，我們在網絡課程中建立知識管理機制，使學習者可以從多個角度，縱向（章節順序）、橫向（知識關聯）、材料類型（文本材料、多媒體材料、實踐材料）和超鏈接等方面為學習者提供資源獲取的方便，提高學習者查找自己關心的知識點、技能點的效率，大大提升了網絡課程的用戶體驗。同時在教材方面運用了數字課程教材手段（真正的立體教材），將多媒體微視頻和數字課程中所有資源全部放在了“愛課程”網站的“視頻點播”欄目中供學習者自由觀看。微視頻以二維碼的形式放在紙質教材中，利用手機掃描后即可觀看視頻和獲取資源。在已出版的《多媒體及網頁開發技術》教材中共收錄多媒體微視頻159個，共計10G；數字課程中資源243個，共5G。實現了隨時隨地學習（泛在學習U-learning和移動學習M-learning），大大提升了自主建構的效率。

大學計算機課程計算思維能力培養的人本位回歸可以認為是：把學習主體的價值和需求放在首要位置，關注其人本需求、情感體驗、基本規律和人性發展，從而使教學活動真正能促進其全面發展。回歸教學活動中人存在的價值和意義，使技術理性在理性探究、思維活動和自主建構的過程中接受人本位價值理性的指導。 （下轉第84頁）