基于計算思維的《計算機基礎》教學改革研究

牡丹江師范學院是黑龍江省一所普通高等本科院校，學校目前已從以往的師范類特色學校逐漸轉變為一所綜合型的大學，非師范專業逐年增加，尤其是理工類專業的增多對通識課《計算機基礎》的教學提出了新的挑戰。為了培養理工類學生的計算機能力，我校對理工科的《計算機基礎》教學進行了改革，將計算思維融入了教學中，提高了學生的計算機應用能力。

一、 什么是計算思維

計算思維概念首先是由美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真提出的，她指出：“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。”用通俗的語言進行描述，即：計算思維是一種以計算機程序運行邏輯，進行對應的思維邏輯。計算思維的特征是數據、結果、運算邏輯相對獨立。嚴格來說，計算機思維只是一種算法，計算思維和計算機硬件本身無關，但可以針對這種算法，開發出在任何硬件和操作系統平臺上都能運行的程序。

計算思維的理念是，可以將一切事物最后都歸納為0/1、程序和遞歸，我們可以形象地用一棵樹來表達它。

二、 牡丹江師范學院基于計算思維的《計算機基礎》改革措施

為了將計算思維理念融于《計算機基礎》教學中，我校對計算機基礎教學進行了以下改革。

(一)改革理論教學環節，將計算思維融入教學中

《計算機基礎》課程是牡丹江師范學院非計算機專業計算機教學的入門課程，改革理論教學環節是將計算思維理念融入《計算機基礎》的關鍵點。計算思維教育應以寬度教學開始，以深度教學結束，在教學過程中采用案例驅動，將計算思維蘊含在案例中。在案例中蘊含思維，即案例不是講述事實，而真正講述的是隱含在事實背后的思維。通過對《計算機基礎》課程的學習，大學生能系統地掌握計算機的基礎知識，包括計算機的硬件技術、硬件系統的基本工作原理和流行軟件的使用方法，還有現在人們無時無刻都離不開的網絡知識。計算思維提高了大學生的抽象思維能力和解決問題的能力，為大學生后續課程的學習奠定了基礎。

(二)改革實驗教學環節，將計算思維融于實際問題的解決中

《計算機基礎》課程除了要求掌握相應的理論知識外，還要掌握相關的實際操作技能。計算思維的理念雖然可以在理論課堂上進行講授，但想將這種理念真正轉換為解決實際問題的能力，還離不開實驗教學，因此，抓好實驗教學環節也很重要。讓學生將計算思維理念融于解決實際問題中的前提是對理論課中計算思維概念的理解，之后，教師在實踐課中給學生提出問題，讓學生將問題進行分解，最終歸納為0和1，得出算法，并通過編程來解決問題。牡丹江師范學院《計算機基礎》理科專業可設的語言類課程是C語言，學生通過對計算思維的掌握進行分析、歸納，最后通過編程來解決難題。

(三)通過評價模式，檢驗計算思維能力的培養對《計算機基礎》教學的效果

對于研究計算思維在《計算機基礎》教學中的應用效果，我們主要通過實驗效果研究、學生行動研究以及評價研究一系列的方法。

在實驗研究中，我們通過給學生提出客觀實際問題（如典型的百元百雞），使學生根據掌握的計算思維理念，將問題歸納為0和1的根節點，最后拿出實踐模式。通過驗證，可以證實學生在掌握計算思維理念后提高了創新能力。

三、 結語

通過計算思維應用于《計算機基礎》的教學研究，我們發現計算思維的培養不僅提高了學生解決實際問題的能力，還提高了學生的創新能力。同時，計算思維的應用改變了傳統的教學模式，解決了《計算機基礎》課程的需求，激發了學生的主觀能動性，并且促進了學生創造性思維的形成。