基于計算思維能力培養的計算機基礎教學探討

俞衛華 鄭林濤

摘要：計算思維能力的培養是近年來計算機基礎教學領域的研究熱點。首先介紹了計算思維的概念，分析了大學計算機基礎教學的重要性以及存在的問題。針對這些問題，提出了基于計算思維能力培養的計算機基礎課程教學改革方案，通過調整課程內容，完善教學平臺，改革成績評價系統等方法強化計算思維能力的培養。

關鍵詞：計算思維；計算機基礎教學；能力培養；教學改革

計算機基礎課程是各高校為大一新生普遍開設的通識課程，課程的教學目標要使學生掌握計算機基礎知識，同時培養學生利用計算機分析和解決問題的能力。計算機基礎課程的學習是全面提高學生素質，培養學生創新能力的重要環節。

計算思維的概念由周以真教授首次清晰、系統的提出，自此將計算思維能力的培養融入計算機基礎教學改革成為學者們研究的熱點。九校聯盟（C9）在計算機基礎課程研討會上提出，計算機基礎教學的核心應該是計算思維能力的培養[1]。教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會明確了計算思維能力培養在計算機基礎課程教學中的核心地位，并且從創新人才培養和國家發展的角度強調計算思維能力培養的重要意義[2]。

1 計算思維

2006年，美國卡內基梅隆大學周以真教授首次明確提出了計算思維的概念。計算思維是將計算機科學的基礎概念用于解決問題、進行系統設計、理解人類行為的涵蓋計算機科學領域之廣度的一系列思維活動[3]。如同人們能夠閱讀、寫作和做算術一樣，計算思維是所有人都應具備的思維能力。運用計算思維解決問題，是通過約簡、嵌入、仿真等方法來描述問題求解的方法和過程；運用計算思維解決問題，是采用抽象和分解等方法將較為復雜的問題分解為若干人們可以理解和控制的子問題。

未經過專業學習的人也具有一定的計算思維能力，但這種與生俱來的思維能力需要有意識的訓練和培養，使之成為人們面對問題時習慣使用的思維方式。計算思維能力的培養有助于學生創新能力的培養，有助于學生形成良好的思維方法和行為習慣。

2 大學計算機基礎教學

傳統的計算機基礎教學停留在計算機工具應用教育的層面上，沒有擺脫“工具介紹”、“知識羅列”等刻板模式，未能深刻反映思維和能力的培養，導致學生學習興趣不高、缺乏主動思考等問題的出現。

新形勢下，計算機基礎教學的內涵不斷豐富。提高大學生適應新的社會形勢的能力，不僅要加強計算機知識技術的學習，同時也要注重思維能力和創新能力的培養，基于計算思維能力培養的計算機基礎課程教學改革亟待進行。

計算機基礎課程改革要將計算思維的培養有意識地融入實際教學中，提高學生解決問題的能力。課程改革的目的是使學生了解計算思維的基本內容，認識到人與計算機能力的局限性，了解計算思維解決問題的一般步驟，理解計算在問題解決過程中所發揮的作用[3]。

3 基于計算思維能力培養的計算機基礎教學

3.1 圍繞思維能力培養開展教學

在大學計算機基礎課程中，許多概念都蘊含計算思維方法。例如，Cache是預置和緩存方法；多核處理器是并行處理方法；各種算法及問題求解方法，如迭代、遞歸等都是計算思維方法[4]。實際教學中，圍繞計算思維能力的培養開展教學，通過啟發式教學，有意識地引導學生主動思考，運用計算思維方法發現、分析和解決問題，提高學生的計算思維能力和創新能力。

3.2 調整課程結構和內容體系

基于計算思維能力培養的教學需要貫穿在所有的大學計算機基礎課程中，計算思維能力的培養需要多個計算機應用課程作支撐和拓展[4]。這些課程的設置要圍繞計算思維進行調整，在課程中滲透、推廣計算思維的原理和方法，不要求過多的專業背景，使計算機專業和非計算機專業的學生都能夠通過學習掌握課程內容，提高計算思維能力。

教學內容的設置也要基于計算思維能力的培養，教師在課堂講授基礎知識的同時，要結合教學內容，引導學生發現、總結教學內容中所涉及的計算思維原理和方法，從而掌握運用計算思維解決問題的方法。同時，教學內容的選擇應注重情境化，盡量貼近實際應用，增加學生學習積極性，在解決實際問題的過程中提高計算思維能力。

3.3 完善教學平臺建設

課堂教學之外，提供開放性的網絡教學平臺，方便學生隨時獲取教學資源。網絡教學平臺中可以給出與計算思維相關的文章和學習資料，供學生在課余時間閱讀和交流，增加學生之間以及師生之間的網絡互動，提高學生的學習興趣。

結合目前比較熱門的“翻轉課堂”，充分發揮學生的主動性，通過網絡教學平臺學習課程內容，教師在課堂上主要進行問題解答和知識拓展。通過這樣的方式，進一步激發學生的學習興趣，強化學生思維能力和創新能力的培養。

3.4 確定成績評價系統

課程考核標準，不僅要體現對知識技能掌握方面的要求，而且要體現對思維訓練效果方面的要求。結合傳統的考核方式，增加對思維能力的考察，將單一的成績評價方式轉變為多方面綜合評價的方式。例如在日常教學中設置成績積累系統，為每個學生設立成績累加器，學生的積極互動、提供幫助、解決問題等表現都能為累加器增值。通過將學生平時學習的各種表現以積累的方式在最終的考核成績中體現，達到更加客觀、全面的對課程學習效果做出評價的目的。

4 結語

計算思維能力是一種人們普遍應該具備的思維能力，基于計算思維能力的培養進行計算機基礎教學，有助于提高計算機基礎課程的教學效果，激發學生對課程學習的興趣。計算思維能力的培養有助于提高學生發現問題和解決問題的能力，有助于培養學生的創新能力。如何將計算思維能力的培養更好的融入到計算機基礎教學中，以提高計算機基礎教學的質量，需要在教學實踐中不斷的探索和改進。

參考文獻：

[1]李波.計算思維與大學計算機基礎[J].中國大學教學，2012，7：4345.

[2]林旺，孫洪濤.基于軟件應用的計算思維能力培養教學設計[J].中國電化教育，2014，11：122127.

[3]陳國良，董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學，2011，1：711.

[4]龔沛曾，楊志強.大學計算機基礎教學中的計算思維培養[J].中國大學教學，2012，5：5154.

基金項目：河南科技大學教育教學改革項目（2015YB050）

作者簡介：俞衛華（1979），女，河南洛陽人，講師，研究方向為數字圖像處理。