大学计算机基础教育中计算思维培养研究

张梅

（阳泉高等师范专科学校 计算机系，山西 阳泉 045000）

大学计算机基础教育中计算思维培养研究

张梅

（阳泉高等师范专科学校 计算机系，山西 阳泉 045000）

计算思维是人类文明三大科学思维之一.大学计算机基础教育对于大学生而言，最重要的目的就是培养大学生的计算思维，也就是培养大学生能够独立运用计算思维解决问题的能力以及创新能力.主要探讨了当前大学计算机基础教育的现状、计算思维的主要内容，探索在大学计算机基础教育中培养大学生计算思维的有效措施，旨在改变大学计算机基础教育中的一些弊端，将计算思维灌注于大学计算机基础教育的每个环节，激发大学生的学习积极性，提高他们的计算思维能力.

计算机基础教育；计算思维；培养

0 引言

计算科学对于新时期的发展来说有着重要的意义.特别是进入21世纪以来，计算机科学成为了最重要的、发展前景最广阔的学科之一，计算机技术的应用范围越来越广.目前中国几乎所有的高校都开设了相应的大学计算机基础课程，并将其作为大学生的一门基础课程.正因为计算机基础课程被视为与数学、语文地位相同的基础课程，其课程中也就更加偏重于基础概念和知识的讲授，而正因为这个原因，中国的大学计算机基础课程面临着许多问题.

大学计算机基础教育中最主要的问题就在于教学理念.大学计算机基础教育秉承的教学理念是 “工具论”，也就是单纯的将计算机当作一种工具，旨在教会学会如何使用这种工具.然而，这种传统的、狭隘的教学理念明显不能适应计算机技术日新月异的发展.大学生只将计算机视为一种工具，对计算机这门学科的整体认识比较粗浅.很多学生对计算机的一些基础应用提不起兴趣，也没有认识到其重要性，学科学习的动机不强烈.在大学计算机基础课程中，明显没有将计算思维灌注到教学中去，只重视技术性问题的处理，而忽视应用教学，没有培养学生的计算思维.这是中国目前大学计算机基础教育最大的问题所在[1].

1 计算思维简介

1.1 计算思维的兴起

计算科学与计算思维的概念产生于美国.美国在本世纪初发布了一系列的相关报告，提出了美国正面临着科技上的挑战.报告中将这种挑战的原因归纳为之前没有对计算科学予以足够的重视，没有认识到计算科学和计算思维对于各领域发展的重要作用.因此，建议要重视计算科学，将其置于未来科学发展的核心地位[2].

为了完成这一转变，美国首先将计算科学和计算思维引入了教育领域.也就是以计算科学和计算思维为中心进行了一系列的教育改革.其改革的规模与效果足以媲美上世纪的科技教育改革.计算思维在教育领域的广泛应用充分说明了未来的竞争最终是科技的竞争，而科技的竞争归根结底应该是科技人才的竞争.这也应该为中国的计算科学与计算思维改革指明道路.

1.2 计算思维的含义

所谓的计算思维，即以计算机科学的基础概念为背景进行的问题解决、系统设计等一系列的思维活动.也就是能够用信息处理来代理执行形式化的问题.计算思维的基本内容可以分为3个部分：

1）计算思维的意识.人类的三大思维分别是理论思维、实验思维和科学思维，而计算思维意识则隶属于科学思维.计算思维在大学计算机基础教育中的应用比较广泛，事实证明计算思维意识能够应用于很多专业领域，帮助解决很多具体问题[3].

2）计算思维的方法.计算思维方法主要在大学计算机基础课程的概念中有所体现.很多计算机基础课程中教授的主要课程就是计算思维方法，例如递归法.因此可以认为计算思维方法就是计算思维的关键所在.

3）计算思维能力.这是计算思维中比较高层次的要求，其体现了计算思维的根本目的，那就是解决现实中的具体问题.计算思维能力强调能够利用计算求解的方法来解决一些问题，例如如何建立网站[4].

1.3 对计算思维理解的关键要素

计算思维是一种思维方法，又是一种递归思维，主要是将一个复杂的问题通过约简、嵌入、转化等步骤来将其简单化、具体化.在理解计算思维时，有一些关键要素要格外注意：

1）计算思维的应用绝不能局限于计算机编程领域，应该更加注重抽象思维的培养.真正的计算机科学绝不局限于计算机本身，而是关于计算机相关的各种领域，发掘其内涵.否则，就如音乐产业只关注麦克风的制作一样，只是舍本逐末.

2）计算思维是一种解决问题的思维途径，其绝非是要把人“计算机化”.计算机是人类制造的，其最终目的是要为人类服务.计算思维只是让人类利用好计算机的计算能力，而绝非扼杀人类的想象力和情趣.这是大学计算机基础教育中一定要注意的问题，绝不能将学生培养为“活计算机”，否则将会是大学计算机基础教学最大的失败.

3）计算思维是现代社会中每个人都必须掌握的一门根本技能.计算机也绝不是一些硬件软件的组合体，计算机的概念将会被广泛的运用于现代社会的各个领域，来帮助人们管理、交流和解决问题.

2 大学计算机基础教育的原则

虽然在中国的大学都开设了计算机基础教育课程，但实施过程中还存在着很多的问题.中国大学生的计算思维水平与西方发达国家的大学生相比仍有很大的差距.因此，中国的大学计算机基础教育必须改变机械、枯燥的教学现状，以培养学生的计算思维为教学的主要目的.在教学中，坚持以计算机学科中的基本问题和知识作为导向，引入一些能引起学生兴趣的经典案例，通过练习来强化学生的理论知识，通过实验来加强学生对计算思维的了解和运用，一切教学活动都要围绕着提高计算思维这个原则来进行[5].

3 培养大学生计算思维的有效措施

在大学阶段，学生的计算思维主要是通过大学计算机基础教育课程来培养的.计算机基础被视为大学生必须掌握的一门基础课程，在此课程中既有基础知识和技能，也包含了网络信息操作和数据库处理等内容.在大学计算机基础教育中，要注重培养学生的计算思维.

3.1 加强教学的针对性

要培养大学生的计算思维，首先就要加强大学计算机基础教育的针对性，对于计算机基础教育的教学内容要有正确的理解.教师在教学的过程中要根据教学和学生的实际情况进行教学，灵活的使用教学方法，改变大学计算机基础课程枯燥的现状，激发学生的学习兴趣.在教学过程中要将培养学生的计算思维放在首位，适当的给学生提出一些专题，让学生运用计算思维来进行思考和交流，发挥计算思维的实效性，改变传统大学计算机基础教育中教学过程模糊散乱的现象.

3.2 在课程中加大程序设计的比重

在大学计算机基础教育中，培养计算思维的重点课程就是程序设计.程序设计的内容比较复杂，其课程内容主要包含了3个方面的内容：编程、算法和程序设计语言.其中程序设计语言和编程的难度比较大，而算法涉及到了疑难问题的具体解决办法.程序设计的难度较大，内容也比较多，学生学习起来有一定的难度.很多高校对程序设计的教学内容都不太重视.大学计算机基础教育要培养学生的计算思维，就必须从最基本的思维角度开始，循序渐进地训练学生的计算思维能力，加大程序设计在整个大学计算机基础教育中的比重，保证学生学习的课时量，给学生充分的时间来进行思考.只有这样，才能在大学计算机基础教育中体现出计算思维的培养过程[6].

3.3 教学内容要经过精心设计

大学计算机基础教育的教学内容非常多，如何编制教学内容才能引起学生的兴趣，符合学生认识事物和培养能力的规律，这是培养学生计算思维的重要方面.在设计和编制教学内容时，必须将培养学生的计算思维能力放在首位，将基础知识的传授、技能的培养和计算思维的养成融会贯通到教学中去，让学生的计算思维能力在学习与训练的过程中得到提高.例如，在进行计算机基本操作的学习中，教师可以适当地给学生进行知识延伸，让学生了解计算机操作与运行的原理.再例如教师在讲授计算机安全的时候，也可以适当的介绍验证码的起源与具体作用，拓展学生的计算思维[7].

大学计算机基础课程的课时总是有限的，要对教学内容进行精心编排和设计，尽量触发学生的计算思维，培养学生的计算思维能力，这比单纯的知识传授和基本技能培养更加重要.

3.4 改善教学方法，提高认知能力

计算机技术的发展日新月异，学校教授的很多基础知识和技能远不能满足学生毕业后所要面对的计算机技术要求，因此，大学计算机基础教育不应当将目光仅限于这些知识和技能的传授上.枯燥的课程会抵消学生对于计算机的兴趣，造成思维的僵化，不利于学生在计算机领域的继续学习，因此，在大学计算机基础教育中，教师要多鼓励学生，教学的方法也要灵活多样，既有教师的讲授，又有学生的上机操作，还可以使用例如讨论组、课题、小论文等教学方式，组织学生进行计算机基础方面的尝试[8].计算思维本来就是一种灵活的、多样化的思维，教师要能够接受学生的不同答案，多鼓励、少打击，启发学生的计算思维，开拓思维空间，引导学生对计算思维和传统思维进行横向比较，发现计算思维的优越性，使学生自觉自愿地去接受计算思维、培养计算思维.

4 结语

计算机技术作为第三次科技革命的核心，对当今社会的各个领域都产生了深远的影响，计算思维已经成为了当代人学习和生活的重要工具，也是现代社会每个人都必须具备的基本能力之一.大学计算机基础教育的最终目的就是培养大学生的计算思维.计算机技术层面的更新日新月异，大学计算机基础教育如果仅仅局限于知识的传授和基本技能的训练，是无法满足学生毕业之后的工作和学习需要的.只有大学生具备了良好的计算思维，能够独立运用计算思维来解决工作生活中遇到的各种问题，大学计算机基础教育才能够算是成功的教育.

[1]辛睿文.浅论计算机基础课程的教学方法创新[J].河套大学学报，2012，（3）：64-66.

[2]明德廷，李娟.高校非计算机专业计算机基础课程教学新模式的探讨[J].江西农业大学学报（社会科学版），2012，（1）：174-177.

[3]陈薇.高职计算机基础课程项目驱动教学方法的探索与研究[J].中国科教创新导刊，2011，（4）：183-185.

[4]张林.“非零起点”的大学计算机基础教学实践探索[J].教育与职业.2013，（32）：83-84.

[5]华晓宇.高职院校计算机基础课程教学现状与对策研究[J].宁波教育学院学报，2012，（3）：43-45.

[6]纪良浩，张敏，何苗.对高校计算机基础教学的探讨[J].重庆职业技术学院学报，2012，（1）：122-123.

[7]尹志军.关于高校计算机教育改革的思考[J].教育理论与实践，2012，（12）：52-53.

[8]马爱华.高校计算机基础教学改革分析与思考[J].教育理论与实践，2012，（24）：63-64.

（责任编辑 李健飞）

A Study on Cultivation of Computational Thinking in College Computer Foundation Education

ZHANG Mei
（Department of Computer，Yangquan Teachers College，Yangquan，Shanxi 045000，China）

Computational thinking is one of the three major thinkings in the process of human civilization.For college students，the major objective of computer basic education is to cultivate their computational thinking，that is，to cultivate their independent computational thinking to solve the problem，and to develop their creative ability.This paper mainly discusses the current situation of college computer basic education，main content of computational thinking，and effective measures of training students in computational thinking.It aims to change the drawbacks of computer basic education，link the thinking with computer elementary education，arouse their learning initiative，and improve their computational thinking abilities.

basic computer education；computational thinking；cultivation

TP311.11；642.41

：A

：1673-1972（2014）06-0109-03

2014-06-26

张梅（1982-），女，上海人，助教，主要从事计算机应用研究.