面向計算思維培養的計算機基礎教學改革和實踐

林琳

摘 要 本文闡述了計算思維對培養學生創新思維的重要性。提出了借助“互聯網+”教學以提高學生計算思維能力為目標的大學計算機基礎課程教學改革方式，并進行了有益的探索。

關鍵詞 計算思維 計算機基礎教學 互聯網+

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.12.057

Abstract This paper expounds the importance of Computational Thinking for students' innovative thinking. The college basic computer course aims to improve students' Computational Thinking is put forward with the teaching method based on "Internet+". The beneficial exploration is also carried out.

Keywords Computational Thinking； computer basic teaching； Internet+

信息化的社會需要大量的信息技術人才，繼理論科學和實驗科學的之后，計算科學日益受到重視，當今社會需要大量的可以利用計算科學基礎知識對科學問題進行求解的人才。[1]計算思維就是學生利用計算知識解決問題體現的思維形式。

1 計算思維發展研究現狀

2006年，計算思維（Computational Thinking）[2，3]概念被首次提出，提出者卡內基·梅隆大學的周以真教授將其定義為：“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之廣度的一系列思維活動”。其實，計算思維的思想自古有之，古時候，人們利用算盤、算籌進行輔助的數學計算，現今，人們使用現代化的計算工具進行大規模的超級計算，這些都是使用了計算思維的思想，是計算思維的體現。美國國家基金會2007年基礎科學研究計劃“Pathways of Revitalized Undergraduate Computing Education”提出要加強美國大學計算機教育力度，明確以“計算思維”為核心的美國大學計算機教育改革。

計算機基礎課是大學階段的第一門計算機類課程，其主要目的之一就是培養學生的計算思維能力。[4]同時也屬于培養大學生的綜合素質，實踐創新能力的重要課程。在2012年，有22個以計算思維為主導思想的大學計算機基礎課程的教學改革項目獲得教育部高教司的資助，在如今的大學中，以培養當代大學生計算思維為目的，同時提升學生信息素養的大學計算機基礎課程改革日益受到重視。

由此可見，以計算思維培養為主導思想的計算機基礎課程教學改革勢在必行，如何建立面向課程體系的整體性計算思維的培養模式，如何利用現有環境進一步提高學生的計算思維能力，是本文研究的重點。

2 關于計算思維存在的問題和誤區

2.1 計算思維就是會使用計算機

有人認為，現在的學生從初中甚至小學起就開始學習信息技術，已經很好地掌握了計算機基礎知識，操作也沒有問題了，計算思維可有可無。然而，通過調研考察，實際情況并非如此，本校學生入學后經過測試考核發現，由于地域差異，各學校重視程度和中考高考壓力等原因，學生的計算機水平參差不齊，差別巨大，只有極少數學生較好地掌握了計算機的基本操作并能靈活應用，大多數學生并未系統學習過計算機基礎知識，僅僅限于可以應付考試，部分知識處于死記硬背水平，僅僅對于聊天游戲等操作熟練，根本無法將所學知識靈活應用解決實際專業問題。

2.2 計算機基礎知識點多，課時壓縮嚴重

現在的觀點認為非計算機專業需要的計算機知識就是使用學會使用本專業的工具軟件，因而課時被大大壓縮。另外，由于計算機基礎知識涉及到的知識廣泛而豐富，若想將知識點全部講通講透在有限的課時內根本不可能完成，而學生希望通過強行記憶知識點通過考試，之后則很快遺忘，并不能將所學知識真正掌握。

2.3 現有計算機基礎課程體系內容有待更新

計算機技術飛速發展，計算機基礎課程的教學內容也應該緊跟發展的步伐。但是，現在部分教學內容并不能進行及時的更新和調整，難以體現最新的計算技術和計算思維理念，數據結構、程序設計、操作系統等課程之間難以銜接，硬軟件之間界限明顯，學生很難融會貫通進行理解，導致學習效果不好，積極性下降。

2.4 無法靈活運用所學知識，教學效果不理想

學生學習的計算機知識和實踐不能有效結合，在實踐設計環節，不會合理使用網絡搜集資料，不會使用文獻檢索工具檢索文獻，進行數據分析時不會借助工具軟件進行分析，不能合理利用計算工具導致工作效率低下。以上這些都顯示學生的計算思維能力差，其能力未達到預期教學水平。

3 如何促進計算思維的培養

計算思維的核心是基于計算模型和約束的問題求解，要求建立運用現代計算方法解決實際問題的能力。[5]主要包括在解決實際問題時充分運用計算機工具，將現有問題抽象分解為計算機可解決問題，較好地構建問題模型并找到合適的計算方法，編寫程序或調用軟件來解決專業實際問題等。

3.1 “互聯網+”促進學生計算思維能力培養

為了適應本科教育發展的需求，促進計算思維的培養，借助“互聯網+”進行實施將會收到事半功倍的效果，[6，7]利用“互聯網+”進行教學，給傳統的教學模式插上了能夠自由騰飛的翅膀，利用互聯網的開放自由模式可以實現優質教育資源的共享，實現在線教學，實現有針對性的個性教學等，多樣化的教學方式必然能夠獲得更好的學習效果。endprint

3.2 利用“互聯網+”更好地學習前沿學科專業知識和技術

基于“互聯網+”課程教學的優點體現在更豐富優質的教學資源的共享，更豐富的教學信息，更便捷自主的學習環境。這些對于培養學生的計算思維能力是非常有利的。此外，學生在學習目標設定、學習方式、學習進度和學習環境等方面可以獲得更多的選擇余地，現在利用全民普及的智能手機，方便快捷的互聯網絡，學生和教師的學習互動將不僅僅局限于課堂，隨時隨地可以進行一對一或一對多的教學輔導，教師和學生擁有靈活自由的時間和教學空間。教師和學生可以隨時進行教學信息分享、教學互動。網絡匯聚了大量的視頻資料，通過MOOC和SPOC課程的形式可以獲得更優質的教學資源，學習到課堂上沒有的鮮活實踐經驗。

3.3 強化實踐鍛煉整體化教學

以計算思維為主線，充分利用實驗室、實習基地等環境，強化實踐鍛煉的整體化教學，促進計算思維教育的延伸和擴展。在培養學生計算思維的過程中，可以利用多種手段進行教學，能夠更好地強化培養學生的計算思維能力，可以通過設計較大型的設計實踐任務，再拆解各個任務環節，通過互聯網獲得豐富的教學資源和方便快捷的計算工具來實現任務，這樣的學習過程可以加強學生對知識的靈活運用和理解。

4 總結

對于高校學生，尤其是非計算機專業學生，培養良好的計算思維能力對于培養學生的學習和認知能力具有重大意義，較好的計算思維能力能大大提高學生的認知能力和解決問題的能力，靈活地運用計算機工具解決專業問題，實現從知識到真正能力的轉化。在目前，多數高校這方面開展的工作有限，因而本文研究內容具有一定的現實意義和探索新意。

吉林省教育科學“十三五”規劃一般規劃課題，課題名稱：面向“計算思維”培養的非計算機專業“互聯網+計算機基礎教學”改革和實踐，課題批準號：GH170480

參考文獻

[1] 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）：7-11.

[2] Jeannette，M.Wing.Computational Thinking [J].Communications of the ACM，2006.49（3）：33-35.

[3] 戰德臣，王浩.面向計算思維的大學計算機課程教學內容體系[J].中國大學教學，2014（7）：59-66.

[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）：51-54.

[5] 陸漢權，何欽銘，徐鏡春.基于計算思維的“大學計算機基礎”課程教學內容設計[J].中國大學教學，2012（9）：55-58.

[6] 陳文漢，張建奇.高等教育網絡化教學研究綜述[J].比較教育研究，2003（9）：46-52.

[7] 王坤.改革計算機基礎教育新階段的教學方案探析[J].科教導刊（中旬刊），2012（6）：25-26.endprint