基于計算思維的大學計算機基礎教學模式改革

摘要：高校計算機基礎課程擔負著教導非學生學習計算機知識以及普及與推廣計算手段的重任。隨著計算機的逐漸普及，《大學計算機基礎》課程教學面臨著多重挑戰。本文首先分析了《大學計算機基礎》課程教學實踐中的問題，并在此基礎上提出了教學模式改革的主要內容和思路方法。

關鍵詞：計算思維；計算機基礎；模式改革

一、計算思維與計算機基礎課程

周以真教授指出，計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[1]。計算思維的本質是抽象和自動化。如同所有人都具備“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，計算思維是必須具備的思維能力。

我國2010 年“九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明”的核心要點強調“必須正確認識大學計算機基礎教學的重要地位，需要把培養學生的“計算思維”能力作為計算機基礎教學的核心任務，并由此建設更加完備的計算機基礎課程體系和教學內容，進而為全國高校的計算機基礎教學改革樹立標桿。”[2]。

二、計算機基礎課程存在的問題

目前大學計算機基礎課程存在以下幾個問題：

（一）課程定位不明確

早期的的大學計算機基礎教學注重講授計算機工具及其使用方法，這種教學模式在特定時期內有效地滿足了學生技能培養的需求。但目前仍有相當一部分高校的基礎教學部門出于慣性，對于計算機基礎課程的定位仍然更多地側重于軟件工具的操作培訓，深陷“狹義工具論”[3]。尤其是在計算機操作技能的普及程度逐步下放到中小學信息技術教學中的背景下，以軟件工具操作為主要教學內容的計算機基礎課程遭受到來自高校和社會的普遍質疑。

（二）課程重視程度不夠

長期以來存在著把計算機作為工具，“計算機會用即可”，“計算機就是程序設計”，“計算機基礎課程就是講解軟件工具使用”等片面觀點。這些觀點的流行對高校計算機基礎教學造成了巨大的沖擊：周課時從4課時壓縮到3課時甚至2課時，在人才培養方案制定過程中課程設立引起有些專家的爭議，甚至被認為是可有可無的課程；學生學習計算機基礎教學課程滿足于掌握計算機的基本操作、基本軟件的使用或基本程序設計語言等等。

（三）配套教材滯后

不同于計算機技術的飛速發展，計算機基礎課程內容的更新和教材的建設往往滯后。許多高校的課程教學在一定程度上還是圍繞“舊知識”進行教學組織。《大學計算機基礎》課程知識構成龐大，有些課程內容包含陌生、抽象的思維方式，導致課程難教、難學，與此同時，不恰當的教學方法也使得學生與計算機產生距離，更談不上更好地運用計算機解決專業問題。

三、課程改革的主要內容和思路方法

計算機基礎教學在實現大學教育目標方面起著非常重要的作用：計算機不僅為解決專業領域問題提供有效的方法和手段，而且提供了一種獨特的處理問題的思維方式；計算機及互聯網有了極其豐富的信息和知識資源，為終生學習提供了廣闊的空間以及良好的學習工具；善于使用互聯網和辦公軟件是培養良好的交流表達能力和團隊合作能力的重要基礎；在信息社會里，計算機使用者的道德規范與社會責任是培養良好道德情操和社會責任感的重要內容。因此，合理地轉變大學計算機基礎課程的教學方式、豐富計算機課程的教學內容，形成大學計算機基礎教學科學的知識體系、穩定的知識結構，讓計算機基礎教學成為名副其實的大學基礎課程，是大學計算機基礎教學改革的重要模式。

（一）轉變計算機課程的教學方式

計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機科學領域的一系列思維活動。計算思維并不是一種新的發明，而是早已存在的思維活動，是每一個人都具有的一種技能，與理論思維、實驗思維一起構成了人類的三大思維。計算思維強調問題求解的操作過程和機器實現，形式規整、問題求解和人機共存是其本質特征[4]。

從培養學生計算思維能力的角度看，計算機基礎教學不僅培養學生對計算環境的認識，更重要的是培養面向典型計算環境的問題求解方法。包括：初步了解抽象級的問題求解方法，掌握語言級的問題求解技術，并根據專業的應用特征了解或掌握應用系統級或計算機系統級的問題求解方法。

（二）豐富計算機課程的教學內容

1.以思維為導向，設計理論與實踐的授課內容

學生具備思維意識到思維方法再到思維能力，是一步步實踐的過程。以計算思維為導向，采用面向能力培養的教學方法，圍繞計算核心原理的內容梳理與組織教學內容，明確什么是學生需要的和不需要的，是教學改革的總體思路。針對不同基礎的學生，在案例和實踐項目中融入計算機思維，分層次設計，以體現計算的原理和核心方法，激發學員興趣。同時，采用啟發式、探索式等多種方式授課，結合課內外知識，強化學員理解，推動學員自主運用所學內容。

2.以案例做牽引，引入計算思維的講述方法

《大學計算機基礎》的課程教學在完成課程目標的同時，引入計算思維的講述方法[5]。事實上，課程中很多內容都為計算思維能力的鍛煉提供了很好的詮釋和翔實的案例。如在講授計算機系統組成時，介紹圖靈機模型思想；在計算機硬件系統的設計中體現抽象化、自動化和流水線等計算思維思想；在介紹操作系統、進程控制、存儲管理等內容體現著抽象、并發、共享等計算思維的概念；講授計算機網絡時，介紹協議、約定等內容引出的抽象、分層、共享等計算思維思想等。因此，在教學過程中教員必須以教學內容的設計和實施為出發點，引導學員對問題進行抽象、分析，掌握所涉及的計算思維原理，使學員形成利用計算思維求解問題的思路。

3.建設可持續的計算機學習形式

計算機必修課和選修課都是以某方面的知識講授為目的的階段性課程，而且集中在一、二年級，容易形成斷層，不利于培養計算思維。因此，在擴大計算機課程范圍的同時，更需要建立多種形式的計算機學習方式，例如定期講座、科研項目、學生實踐項目等。

四、結語

計算思維包含的內容不是一門課程所能承擔的。計算和計算思維是計算機基礎課程的基本理論和基本思維，早期的計算機課程教學強調技能培養和能力培養，計算思維的引入，將計算機課程對于大學生科學思維能力培養的重要性提升到了前所未有的高度。在大學計算機課程里面有目的地引入計算思維，并且加以適當訓練，有利于提高學生對于計算機科學的理解和認識，有利于訓練科學思維的素質和能力。

【參考文獻】

[1]Jeannette M. Wing. Computational Thinking.Communications of the ACM， 2006（03）.

[2]何欽銘，陸漢權，馮博琴.計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養[J]. 中國大學教學，2010（09）.

[3]牟琴，譚良.計算思維的研究及其進展[J].計算機科學，2011（03）.

[4]李廉.計算思維——概念與挑戰[J].中國大學教學，2012（01）：7-12.

[5]王飛躍.從計算思維到計算文化[J].中國計算機學會通訊，2007（11）.

作者簡介：孫培鋒（1987-），女，河南禹州人，碩士，助講。研究方向：計算機應用。endprint