計算思維對高校計算機課程教學思維的影響

何英 胡之騏

摘要：在基礎教育教學過程中，教師面臨的一個問題是如何采取合理的表達方式，按照一定的語法和語義規則說明獲得結論的理由，讓學生相信自己提出的結論。按照計算思維的特征，可以采取確定問題集合、達成目的策略、按照邏輯線索授課、根據需要提供有助于學生理解知識點的相關信息等方式達到教學目的。

關鍵詞關鍵詞：計算思維；教學思維；計算機課程；教學改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.161401

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）007019802

思維模式是哲學領域認識論研究的重要一環，前人已經作過多種總結，筆者傾向于將計算思維視為與理論思維、實驗思維并列的三大基本思維模式 。圖靈獎獲得者卡普認為，自然問題和社會問題內部蘊含豐富的屬于計算的演化規律，這些演化規律伴隨著物質、能量以及信息的變換。也就是說，人文社會科學領域的問題也可以如自然問題一樣，通過其中信息的變化用適當的方式呈現出來。計算思維是人類科學思維中以抽象化和自動化，或者以形式化、程序化和機械化為特征的思維形式。

在教育領域，教學思維是實現教育目的的關鍵所在，也是教學效果實現的手段。我國學術界已有一些對于教學思維的反思，但大多是對既有思維方式本身的完善和改進，新的思維方式引入不多見。比如，有學者認為，教學思維方式是人們用以把握、描述、理解和解釋教學世界的概念框架的組合方式和運作方式。對于教育領域的問題和現象來說，教學思維方式決定了其思考視角、解釋方式以及研究范式，同時對教學實踐來說，合理的教學思維方式可以提高教學效果。也有學者認為，教學思維植根于大學教育活動中，對于理解、施教具有方向性價值。思維方式規定著教學本質、教學過程、教學內容、教學方法以及師生關系等問題，深深地隱藏在教學實踐過程中，決定著怎樣思考和處理教學問題，決定著教學問題思考的廣度和深度，以及實施教學計劃的方案與措施。

教學思維具有一定的獨立性，來自于作為社會成員教師的一般性思維方式，并將這種思維方式應用于教育教學領域，形成對教育教學現象、本質和規律的一種認知模式。它能夠對教師的教學實踐起到指導作用，對教學效果作出一定的預期，具體體現為一種教師的素養。

2計算思維對教學思維的啟示

教學過程中，教師必須盡量使學生準確無誤地了解自己所表達的知識，這種知識往往是以一種結論的形式呈現，那么教師就面臨一個問題——如何采取合理的表達方式，按照一定的語法和語義規則說明獲得結論的理由，讓學生相信自己所提出的結論，這就涉及到對計算思維的應用。

計算思維應用于教學思維步驟：

（1）確定問題集合，教師對于所要教授的知識必須確定一個問題集合。當下主流教學理念是一種探究式和理解式教學，讓學生參與到知識的教授進程中，通過問題來引發學生的思考是最有效的方式。教師在授課之前需要對教授的知識有一個邏輯線索，在這個線索的每一個“節點”上設置難度適當的問題，最終將所有問題形成一個集合，這個集合的特征體現在所教授的知識內涵與外延上。比如，小學低年級數學課問題集合體現為能呈現數字、四則運算法則等知識點，通過引入客觀事物的數學特征來確定問題。教師必須確定該集合中哪些問題可以選擇、每種選擇的有利因素和不利因素是什么、最佳的問題方案是什么等。

（2）達成目的的策略，設置總目標與分目標。教師在授課前還需要確定授課目標。目標的設置應按照知識點的邏輯線索確定，每一個“節點”對應相應的分目標，或者說每一個分目標都應該有對應問題來引導學生達成。此外，教師必須明確實現分目標的步驟。

（3）按照邏輯線索授課，確定明確的話語表達系統。在教學過程中，教師的講授順序應該按照之前所設定的問題集合，依循知識點的邏輯線索進行，確保每一個“節點”能夠銜接。教師還必須對知識點和邏輯線索進行反思，比如提供的問題和有關知識點的論據是否切合，能否找到更好的問題和論據等。另外，因為計算思維的核心是語義的確定性，即在理解上不會出現因人而異、因環境而異的多種可能性，所以教師有必要在教學話語層面對知識點的表達作出規定，這在人文社會學科課程中非常重要，比如在講授“教學思維”這一概念時，必須與“教育思維”等概念明確區分開來。

（4）提供有助于學生理解知識點的相關信息。根據“最近發展區”理論，教師可根據學生需要和知識點內容提供相關信息，這些信息必須和所教授知識點有邏輯聯系，在難度和數量適當的前提下能夠幫助學生更好地掌握知識點。

3計算思維應用

（1）對知識點的反思。教師首先必須熟悉教學內容的知識點，能對知識點進行反思。表現為能夠厘清知識點之間的邏輯關系，按照此關系將相關教學信息拓展開來。其次對知識點分層，按照每個“節點”設置相應問題。對講授的知識內容進行反思有助于加深對教學內容的認識，更加有把握地教學，同時能通過問題引發學生興趣，避免學生厭學。

（2）選擇合適的提問時機，將學生引入邏輯思路。教師要實現教學目的就必須引發學生的興趣并成功將其引入架設好的邏輯思路中，利用明確界定的概念串起各個知識點，最后導出明確的結論。這一環節是利用計算思維進行教學的關鍵環節，目的在于架起教師和學生進行教學內容溝通的橋梁。

（3）通過明確的結論讓學生獲得正確的認識。計算思維作用下所獲得的結論具有有限性的特征，即結論的表達方式是一種有限的形式。教師所要傳授的內容與相關的學科知識相比只是一小部分，其結論也必然有局限性，相關結論在學術上存在著爭鳴的可能性。因此，教師必須對自己得出的結論進行辯護，通過推理和經驗證明該結論的合理性與正確性。

（4）進行拓展層面的師生交流。因為條件限制，很多時候必須給學生一個明確的結論。關于此結論在學術領域中的爭論，可以通過師生之間的課后交流得到拓展，比如生物課上教師必然要以達爾文“進化論”作為正確的理論根據得出結論，但課后大家可以對其它相關理論進行討論和交流。

4結語

計算思維是與邏輯思維、實證思維并列的思維方式，雖然在學校教學層面運用還不顯見，但可以預言，它必然會成為今后又一主流思維方式。

要在教學體系中體現計算思維，還需思考以下問題：計算思維除了目前能確定的有限性、確定性特征外，還具備哪些組成部分？如何在教學實踐過程中培養師生的計算思維？計算思維對當前的教學內容來說是否意味著改變？如何在當前的教學實踐中明確把計算思維“講”出來？這些問題有待后續研究。

參考文獻：

朱亞宗.論計算思維——計算思維的科學定位、基本原理及創新路徑[J].計算機科學，2009，36（4）：5355.

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