計算機應(yīng)用型人才的計算思維培養(yǎng)探討

趙海燕孫茜

（1.成都東軟學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)系 四川省成都市 611844 2.四川電力設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司 四川成都 610041）

計算機應(yīng)用型人才的計算思維培養(yǎng)探討

趙海燕1孫茜2

（1.成都東軟學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)系 四川省成都市 611844 2.四川電力設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司 四川成都 610041）

在當(dāng)今社會中，計算機取得了迅速的發(fā)展，同時與其他學(xué)科之間的交叉也在不斷的擴大范圍，對于這一方面研究的深度以及廣度同樣在不斷的增加，并且社會對于計算機應(yīng)用型人才的要求也越來越高，需求量也在越來越大，為此，本文對于計算機應(yīng)用型人才的計算思維培養(yǎng)進行了深入的探討。

計算機；應(yīng)用型人才；計算思維

引言

計算思維是對其他信息科學(xué)技術(shù)難題進行解決的基礎(chǔ)，同時也是克服“狹義工具論”的一個有效途徑。但是就當(dāng)前的實際情況來看，對于計算思維的研究還處于一個實踐初步探索以及理論研究的階段，還沒有形成完善的實踐以及理論體系。在教育過程當(dāng)中，通常都不強調(diào)計算思維能力的培養(yǎng)，而是將其作為一個工具來進行學(xué)習(xí)。這種對計算機的工具教學(xué)以及軟件教學(xué)過度強調(diào)活淡化學(xué)生對計算機科學(xué)的認(rèn)識，不利于掌握計算機技術(shù)中最重要的方法以及核心思想，學(xué)生也很難將信息技術(shù)與專業(yè)知識進行自主的融合。為此，教育界以及學(xué)術(shù)界所面臨的一個重要挑戰(zhàn)就是既能夠讓學(xué)生掌握必要的工具，又能讓計算思維主見的成為學(xué)生的自覺行為，從而幫助學(xué)生能夠有利于計算機問題求解意識的建立。

1 計算思維的簡介

美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授于2006年在ACM雜志上提出，計算思維是每個人的基本技能，在培養(yǎng)解析能力時，我們應(yīng)當(dāng)使每個孩子不僅掌握算術(shù)、寫作和閱讀，還要學(xué)會計算思維。在他看來，計算思維是通過計算機科學(xué)的基本概念的運用來設(shè)計系統(tǒng)、求解問題和理解人類的行為，同時也是信息時代條件之下創(chuàng)新的需要。要想培養(yǎng)出創(chuàng)造性的人才，在教育方法以及思想上都應(yīng)該努力的擺脫傳統(tǒng)教學(xué)的偏見，運用高效的思維讓學(xué)生去思考。也就是說計算思維同教學(xué)思維有著一定的類似性，都是一種形式化的描述思維，體現(xiàn)著規(guī)整的、形式化的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S。其主要的特征表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）計算思維不是刻板的，而是根本的技能。根本技能是為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職，而不是對技能的機械重復(fù)。

（2）計算思維不是程序化，是概念化。計算思維并不只是簡單的對計算機進行編程，同時也要求能夠在抽象的多個層次上思維。

（3）計算思維不是計算機，而是人的的思維方式。計算思維并不是要讓人類如同計算機一樣進行思考，而是人類求解問題的一條途徑。與沉悶且枯燥的計算機比較而言，人類富有想象力且聰穎。使用計算思維來對計算設(shè)備進行控制，從而就能夠在計算時代之前不敢解決的問題用自己的智慧解決。

（4）計算思維不是人造物，是思想。計算思維在我們的生活當(dāng)中時時刻刻的都相互接觸，更重要的是接近和求解問題、與他人互動和交流、管理日常生活，計算的概念無處不在。

（5）計算思維是工程和數(shù)學(xué)思維的融合與互補。在本質(zhì)上，計算機科學(xué)源于數(shù)學(xué)思維，與其他的科學(xué)相同，其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。由于已經(jīng)建造的是現(xiàn)實存在的軟件和硬件，從本質(zhì)上計算機科學(xué)又源自工程思維，這些基本計算工具的限制又使得人不能只是數(shù)學(xué)性地思考，應(yīng)該進行計算性地思考。

（6）計算思維是面向所有地方，所有的人。當(dāng)計算思維不再表現(xiàn)為一種顯式哲學(xué)，而是真正融入人類活動的整體時，它就將成為一種現(xiàn)實。計算思維的概念的提出已經(jīng)得到了眾多人士的共鳴，如PatPhillips對計算思維用于美術(shù)、數(shù)學(xué)、計算機、生命科學(xué)、社會學(xué)、物理等學(xué)科教學(xué)的策略進行了相應(yīng)的綜述。

培養(yǎng)聰明的學(xué)習(xí)者是計算思維教學(xué)的核心理念，為此教師不僅要教會學(xué)生發(fā)現(xiàn)值得解決的問題，同時也要教會學(xué)生如何解決問題。采取為學(xué)生提供足夠的思維空間，引導(dǎo)和激勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，自主學(xué)習(xí)，繼而解決問題。一方面，學(xué)習(xí)計算思維本身，另一方面，培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力，使得學(xué)生在計算思維活動中學(xué)習(xí)得意實現(xiàn)，這兩者之間是相輔相成的。

2 計算機應(yīng)用型人才的計算思維培養(yǎng)的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機科學(xué)領(lǐng)域的研究成果在不斷的完善和豐富，在眾多的領(lǐng)域當(dāng)中計算機技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，比如說計算生物學(xué)、商業(yè)智能、計算醫(yī)學(xué)、普適計算、計算物理、計算金融學(xué)等等，同時計算機與這些相關(guān)學(xué)科之間的交叉也在不斷的加深。很多交叉研究由于具有較強的工程性質(zhì)，僅僅憑借學(xué)術(shù)教育背景條件下的傳統(tǒng)研究型計算機人才是不能夠滿足的，為此對于將計算機技術(shù)應(yīng)用于某一領(lǐng)域人才的快速培養(yǎng)，使得領(lǐng)域具體計算問題得意解決的計算機應(yīng)用型人才具有極其重要的意義。在現(xiàn)階段當(dāng)中，計算機技術(shù)人員正在從配角轉(zhuǎn)為主角，從單純的編程實現(xiàn)脫離出來，使得各學(xué)科研究人員對各自領(lǐng)域的思考以及認(rèn)識方式都在進行逐步的改變。比如說，計算機的參與已經(jīng)改變了統(tǒng)計學(xué)，現(xiàn)在各個組織的統(tǒng)計部門在逐漸的與計算機領(lǐng)域進行合作，使得創(chuàng)造性的工作得以真正的完成。在這樣的背景之下，就要求計算機應(yīng)用型人才不僅具有扎實的計算機學(xué)科基礎(chǔ)和編程能力，同時也要善于分解和抽象問題的計算思維，為此說計算機應(yīng)用型人才的計算思維的培養(yǎng)具有重要的顯示意義。

3 計算機應(yīng)用型人才的計算思維培養(yǎng)的應(yīng)用實踐

3.1 加強上機的實踐

在構(gòu)建知識體系過程當(dāng)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和計算思維，對于實驗課程的教學(xué)內(nèi)容進行合理的設(shè)置，在應(yīng)用過程中使學(xué)生掌握計算機應(yīng)用技術(shù)、尋找解決問題的多種方法。在上機實踐環(huán)節(jié)，采取小組集體作業(yè)和個人作業(yè)的組織方式。完成個人作業(yè)是學(xué)生可以通過對自己所學(xué)知識的運用來獨立分析以及解決實際問題，并在實踐環(huán)節(jié)中對計算思維的運用和理解不斷加深，使得個人獨立分析以及解決問題的能力得到明顯的提升。小組集體作業(yè)通?？梢灾贫?名左右的學(xué)生共同完成，學(xué)生也可結(jié)合自己的興趣和專長進行選題，教師也可以給定選題。小組集體作業(yè)可以采用不同的方法針對某個問題，開發(fā)一個程序。通過這樣的一個集體作業(yè)的完成來讓學(xué)生體會以及了解在解決復(fù)雜、大型科學(xué)問題中團隊合作的重要性。在實踐教學(xué)過程中，強調(diào)學(xué)生之間相互交流，以及學(xué)生的主體地位的重要性。創(chuàng)造更多的機會讓學(xué)生進行個人成果的展示。這樣通過合理的思維討論、碰撞，能夠?qū)λ季S活躍度不高、被動學(xué)習(xí)狀態(tài)的學(xué)生盡心更好地調(diào)動，加強計算思維的滲透。

3.2 以計算思維作為核心，改革課程教學(xué)

將計算思維明確融入到課堂教學(xué)過程當(dāng)中，將基于知識的思維傳授代替?zhèn)鹘y(tǒng)的知識傳授轉(zhuǎn)，使得學(xué)生運用計算機知識分解和抽象問題的能力得到提升。在課堂講授中，圍繞解決和分析問題的過程，以各種現(xiàn)實世界問題作為出發(fā)點，采取對教學(xué)有利的程序設(shè)計語言，講授一些必要的計算機基礎(chǔ)知識、一些典型的可能的解決方案和實例。針對新問題啟發(fā)學(xué)生尋找更好的解決問題方案。鼓勵學(xué)生使用計算思維對問題進行求解，并能夠編寫一些可解決實際問題的簡單程序。比如說“程序設(shè)計基礎(chǔ)”這一門計算機相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程，從內(nèi)容上進行改革，選用講授“思想和方法”來代替程序設(shè)計語言及其應(yīng)用的講授。以問題發(fā)現(xiàn)、問題分、多種解決方案的尋求、優(yōu)選各種解決方、解決方案的問題求解驅(qū)動式程序設(shè)計訓(xùn)練方法，將教學(xué)盡可能的接近于解決真實世界問題的模式，從而使得學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和興趣得到明顯的提升。在教學(xué)過程中，教師要對教學(xué)素材精心組織，不僅僅要對課程的相關(guān)知識講授，而且要對一些與問題有關(guān)的領(lǐng)域知識進行介紹，注重由應(yīng)用導(dǎo)入知識點。

3.3 遵循思維的多樣化，建立多維的評價機制

從某一層面上來講，計算思維不是一個具體的事物或者是技能，而是一種思維方式，維系在進行教學(xué)的過程當(dāng)中，計算思維能力培養(yǎng)的思維主體是學(xué)生，他們具有主觀能動性，能夠表現(xiàn)出計算思維的多樣性，對于這一方面，教師應(yīng)該具有寬容的態(tài)度，并且能夠?qū)W(xué)生進行適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和評價，對同一個問題啟發(fā)學(xué)生進行多視角分析，使其思維的創(chuàng)造性和靈活性得到提升。從這來看，多維的評價機制的建立具有重要的意義。

為了能夠?qū)W(xué)生計算思維能力培養(yǎng)的結(jié)果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行可觀的評價，還應(yīng)該建立面向結(jié)果和過程的雙重性評價機制，包括教師評價、學(xué)生互評、個人自評等相關(guān)的方面，開展過程性評價，對于教學(xué)過程及時改進，并以學(xué)生答辯、演示的形式作為最終評價，對學(xué)生綜合應(yīng)用能力進行檢驗，這種多維評價機制對于學(xué)生注重自主學(xué)習(xí)和計算思維具有促進作用，從而實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

4 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)今社會中信息化的進程正在不斷的深入，無事不用、無處不在的計算機使計算思維成為人們解決和認(rèn)識問題的一個重要基本能力。計算思維是計算機專業(yè)人員應(yīng)該具有的一個基本的能力，同時眾多的實踐也證明計算思維對于計算機應(yīng)用型人才的培養(yǎng)以學(xué)生解決問題能力的提高都具有重要的意義。

課題項目：“以計算思維為導(dǎo)向的基于TOPCARES-CDIO的《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》教學(xué)改革應(yīng)用研究”，四川省高校計算機基礎(chǔ)教育研究會2015～2017年教育教學(xué)改革研究課題，項目編號為2015-10。

[1]趙繼珍.以計算思維為導(dǎo)向的高職高專計算機基礎(chǔ)課程研究[D].河北師范大學(xué)，2014.

[2]郭延河.大學(xué)計算機面向應(yīng)用的分類教學(xué)與計算思維培養(yǎng)[J].無線互聯(lián)科技，2015，01：283～284.

[3]趙建華.面向應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的計算機專業(yè)實踐教學(xué)模式探索[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報，2014，04：199+201.

G642.0

A

1004-7344（2016）02-0030-02

2015-12-29

趙海燕（1981-）女，講師，碩士生，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，主要從事密碼學(xué)及計算機應(yīng)用等工作。

孫茜（1979-），女，中級工程師，碩士，主要從事計算機軟件維護工作。