面向非计算机专业的计算思维培养模式探讨

摘要：分析了非计算机专业计算思维的培养需求以及目前大学计算机基础教学存在的问题，从建立计算思维的公共认知、构建面向计算思维的教学体系、转变教学模式和建设教学资源体系四方面探讨了如何建立计算思维的培养模式，并提出具体在教学实践中的可采用的策略和技巧。

关键词：计算思维；非计算机专业；计算思维；大学计算机基础教育

作者简介：谢旻（1980-），女，江苏南京人，南京工业大学电子与信息工程学院，讲师。（江苏 南京 210009）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0109-02

大学教育的目标是培养综合能力的人才。作为大学通识教育的重要组成部分，大学计算机基础教育不仅要向学生传授计算机相关知识、技能，更要培养学生的思维方式。作为计算思维培养的重要载体，“计算机基础”课程的教育模式是否能满足非计算机专业学生的各种专业需求、是否能培养学生良好的思维方式和勇于探索的实践能力，是值得教育者关注和研究的重要课题。

一、非计算机专业的计算思维培养需求

计算思维由美国计算机科学家提出，它与理论思维、实验思维共同组成人类认识世界和改造世界的三种思维方式。周以真将计算思维定义为“是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”。简单来说，计算思维就是以计算机科学的基本概念去理解、解构、解决广泛性的其他学科上遇到的问题。计算思维以计算机学科为代表，它并不只是一门工具学科，其意义在于可以使用计算机科学的思维去影响乃至主导其他学科（如生物物理数学等）中解决问题的基本思路及思维方式。

计算思维的培养不仅对计算机专业的学生必不可少，对非计算机专业的学生来说也是十分重要的。这体现在：各学科的研究开发工作对计算机科学与技术的需求日益增强，特别在高端交叉学科的人才培养上，计算思维更是不可或缺；人才知识结构中对计算机相关能力的需求逐渐增强，即便是与计算机学科相关性较小的文科专业学生，也必须会使用信息系统并掌握必要的计算机技能。而针对非计算机专业的计算思维培养首先落实在大学计算机公共基础课程的教学上。然而，目前非计算机专业学生对计算思维的认知度不高、重视程度不够，再加上计算机公共基础课程的课时普遍较少，使得计算思维的培养受限。因此如何建立一个科学的计算思维培养方式至关重要。

二、大学“计算机基础”教学存在的问题

面向非计算机专业学生开设的大学“计算机基础”课程，存在一些问题。

首先，在课程指导思想上将计算机作为一门工具学科，采取“扫盲”的形式对计算机各方面的内容进行无差别的普及教育，如从计算机硬件、软件到计算机网络、多媒体技术、数据库技术，课程涉及面广，学生无从理解，只能死记硬背书本上的概念和原理来进行学习，因此学生对待计算机课程没有热情，很多学生采取考前突击的方式应付考试。

其次，由于课时普遍较少，学生实际动手能力的训练仅限于完成一些最基本的技能，如word、excel等操作，无法真正满足各类专业对计算机应用能力的需求，造成学生在入学后对第一门计算机课程不重视，认为可有可无，从而影响后续课程的学习。

再次，基础课程采取的压缩式内容无法向学生传递计算机技术的核心思想与方法，无法完成对学生计算思维培养的目标。因此，很多非计算机专业学生在后续程序语言课程的学习中很难真正理解和运用程序设计方法，采取题海战术来应对相关资格考试，创新能力十分欠缺。

三、非计算机专业计算思维的培养体系

计算思维并不是一门独立的学科或新兴的内容，它是一种思维方式的培养，是贯穿在整个人才培养体系当中的。因此，对于面向非计算机专业的计算机基础教育，并不是开设某一门课程就完成计算思维的培养，而是需要一套完整的培养体系。本文从以下四个方面进行探讨。

1.建立计算思维的公共认知

提高非计算机专业学生对计算思维的认知，便于他们理解计算思维对自己专业的价值、影响以及将来与所从事工作的相关性和重要性。只有提高对计算思维的认知，才能激发学生的学习热情和学习兴趣，才能为真正落实计算思维的培养构建一个良好的环境。具体可以通过开展与计算思维相关的主题活动来实现。如采取专家讲座的形式对当前某个热门应用进行探讨，使学生通过对新概念、新技术的了解来认知计算机技术在相关行业上的应用，往往可以激发学生的好奇心和学习欲望。可以开设面向专业专题讲座，邀请专业教师或本专业已走上工作岗位的代表介绍计算机与专业的相关性。还可以通过计算机竞赛的形式培养和选拔有潜能的跨专业人才。

2.构建面向专业的計算思维课程体系（见图1）

计算思维的培养直接落实在课程体系的构建上，面向非计算机专业的计算思维基础教育旨在普及计算机文化，使学生了解信息技术的具体应用、与其他学科的相互渗透以及培养学生的专业应用能力，包括掌握计算思维的基本知识和方法，并能用计算思维及相关工具解决专业问题。因此，课程体系应针对专业而构建，基础课程内容要与后续专业课程的内容相适应。对于与计算机相关性较小的专业，如文科、商科、医科等，基础课程以计算机文化普及为主，并在此基础上培养与专业相关的计算机应用技能，比如office应用等。对这类学生计算思维的培养应做到“重思维模式，轻编程语言”，使学生的精力放在思维方式的训练上，这可以利用弱化编程语言的工具实现，如Raptor流程工具、phython、Scratch等。而对于专业相关度较高的理、工科专业学生，则在培养基础应用能力的同时，开设高级应用课程，包括各类程序语言设计课程以及各类专业高级应用课程，从而满足不同专业对计算思维能力培养的需求。针对不同学生的学习兴趣和技能培养需要，可以通过开设各类选学课程来满足需求。

3.转变教学模式

转变教学模式包括两个方面：

（1）由灌输式教育模式向启发式、自主式学习模式转变。面向非计算机专业的“计算机基础”课程往往因为课时限制采取灌输式教学方式，教师直接将结论转述给学生，使学生成为被动的知识接受者，其教学效果很不理想，学生打瞌睡、走神的现象常有发生。而计算思维的培养需要学习者主动的训练思维能力和评价决策能力，并不是机械地接受、记忆知识。因此，在教学过程中，要树立学生为主体的学习模式，让学生进行探索研究式的自主学习，让教师成为教学的主导者，起到控制学习过程、提供教学资源和教学建议的作用。在课堂教学中可以采用案例教学法来引出与案例相关的一系列概念，启发学生思维，便于学生理解。运用贴近生活的真实案例则可以调动学生的学习积极性。采用课程小组的形式可促进学生共同学习、共同探索，培养学生交流沟通的能力，课程汇报（presentation）则可以激发学生的自主学习意识和学习潜能。

（2）由理论验证型方式向鼓励创新型方式转变。传统的课程考试往往只检测学生对课本知识和技能的掌握程度，忽略了课程对学生计算思维培养的结果。在基础课程阶段，学生思维方式的培养成果往往体现在对某一知识领域的探索热情上。鼓励学生进行与课程相关的实践创新，并纳入课程考查范围可更全面的评价学生，如安排课程设计鼓励学生自主创新，创新作品可获得额外加分。

4.建设教学资源体系

教学资源主要包括两部分：一是教材（教参），二是教学网站。

（1）教材（教参）应适应学生自主学习的模式，应对每一章节要求掌握的知识点、重点、难点做出说明，教参材料中应对典型例题做详细的说明，并配有习题集和详细的习题答案，使学生在没有教师讲解的情况下能真正自主的完成课程的学习。

（2）教学网站的建设应利于教学资源的检索，教学资源的粒度应细化到知识点，而不是简单地堆砌教学幻灯片。在此基础上，提高教学网站的互动性利于远程的自主学习，如允许学习者进行知识点检索，并展现与此知识点相关的学习资源（教学视频、幻灯片、例题、习题），开发网络考试系统则可对学习者的作业进行自动判分，等等。

四、结束语

建立科学的计算思维培养模式尚处在尝试阶段，并没有一个成熟的模型。作为大学信息技术的基础课教师，如何将计算思维融入教学，培养学生自主学习并運用计算思维解决专业问题的能力，是一个值得探讨的话题。

参考文献：

[1]李禾.试析计算思维的计算机公共基础课研究性的教学模式[J].黑龙江高教研究，2012，（6）.

[2]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011，（1）.

[3]吴宁，崔舒宁.以计算思维能力培养为核心的大学计算机基础课程教学内容改革研究[J].计算机教育，2012，（7）.

（责任编辑：宋秀丽）