计算思维在大学计算机基础教学中的探讨

湖南中医药高等专科学校计算机教研室 唐 闻

0 引言

美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任Jeannet t e M.Wi ng教授于2006年3月，在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上发表文章，提出了计算思维（Computational Thinking）并给出了定义[1]。2008年美国国家科学基金会（NSF）建议全面改革美国的计算机教育，启动了一个涉及所有学科的以计算思维为核心的国家重大科学研究计划CDI（Cyber-Enabl e Discover y and Innovat ion），目的直至计算思维的培养，务求将其拓展到美国的各个研究领域。

国内：2010年，清华大学、西安交通大学等高校在首届“九校联盟（C9）计算机基础课程研讨会”后发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》。申明中明确提到：把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务。[4]时代已经将计算机专业教育推向了计算机普适教育的轨道，“计算思维”成为了每个计算机基础教育工作者的新课题。

目前，在大部分高校的大学计算机基础课的教学目标和导向仍然停留在计算机知识的灌输与基本操作技能的培养，这样的技能培养观念比较狭义。计算机课程未能深刻地反映思维能力培养的性质，距离计算机已经广泛渗透各个领域的现状有很大差距。计算思维作为一种素质的培养还未形成主流，甚至有部分观点认为计算思维只是计算机专业学生应该具备的思维，而没有意识到计算思维应该是所有大学生应该具备的思维模式。目前计算思维的培养仍然是一个正在探究的课题，因此在基础的计算机教学中要怎样潜移默化的培养这种思维；在培养计算思维的课堂上，老师该给学生讲什么、如何讲，成为亟待解决的问题。

1 技能型操作的课堂模式的问题

传统的计算机基础教学较注重知识的灌输，学生习惯性地处于一种被动的学习状态，墨守陈规，普遍缺乏自我思维意识，学生按照老师的讲述和演示，模仿教师的操作流程，完成课堂预设的操作任务。

技能型操作强调的是学生熟悉软件的操作与应用，以培养应用型人才为目的。而这种培养模式的结果，往往使得学生除了掌握课堂上教授的知识及技巧以外，对于没有教授的技巧与应用操作能力极低，无法实现对软件的普遍适应。

在传统模式技能型操作的课堂模式里：学生只学到了教师课堂上教授的部分知识，而没有学到使用计算机的能力，更别谈创意、创新。随着课改呼声的高涨，激发学生的思维潜能，鼓励学生的自我创新势在必行。

2 什么是计算思维

计算思维以表示的形式化和执行的机械化为特点，抽象和自动化是其本质的内容，在问题求解、系统设计和人类行为理解等方面具有重要的作用。[1]Jeannet t e Wing认为：一个真正问题的实现，由于种种的限制，你不可能达到一种完美的抽象，抽象的过程当中，一定会有各种各样的性质。如果当一个人碰到问题时，他会先对这个问题进行抽象，抽象之后去对它进行一种重新的计算性表达，然后发挥自己工程性的思维，会考虑这个问题的解决效率是不是高，表达是不是准确，那么就说明这个人确实是一个有计算性思维的人。[2]

3 计算思维的课堂模式的特点

抽象和自动化是计算思维本质的内容，在问题求解、系统设计和人类行为理解等方面具有重要的作用。如何将计算思维融入到大学计算机基础的课堂教学中，以提高学生运用计算机知识分析问题的能力，是一个巨大的挑战。[3]

3.1 重分析的概念讲解

对于计算机基础开展计算思维教学，不是颠覆原有的课程内容，而是在原有课程内容的基础上进行提高和优化。[6]要注重理解和消化，做到学生知其然知其所以然。例如讲到：冯.诺依曼体系的时候提出问题：计算机为什么计算采用二进制运算，为什么二进制存储更加稳定，联系问题讲解计算机硬件及发展史，从结构原理上，发展历程上，本质的说明二进制问题。通过类似的提问，回答，分析，纠正的过程训练学生的抽象思维，使得学生能将问题与答案具体化，对象化。

3.2 重过程的任务驱动

任务驱动是一种建立在构建主义教学理论基础上的教学法，适用于培养学生自学和相对独立分析问题、解决问题的能力[7]。在任务式教学中，教师作为任务的设计者，要能把握任务的难易程度以及任务目的明确指向。也就是说 “任务”的设计至关重要，“任务”设计的理念和引导任务执行的过程将直接影响教学效果。如何将计算思维的锻炼内容，结合学生的特点，融入到让任务的设计，并引导学生开发计算思维解决任务问题，这将成为任务教学的重点，

计算机基础教学中，MS of f i ce是学习的一个重点，传统的重点是放在培养学生熟练使用这个软件上。而事实是，学生学到的是皮毛，可以机械重复老师所教的操作，面对实际中出现的问题，往往缺乏分析问题的能力，想不到，也意识不到利用所用学的技巧去解决。因此，笔者认为在计算机基础学习中，应该引入情景教学，实际案例，带着学生一起分析。比如在讲述excel时，以“如何利用身份证的信息计算对象的年龄”这一任务为例：首先引导学生分析数据类型，确定身份证数据为文本类型,进而确定采用字符函数取出代表出生日期的年份数据,而后将代表年份文本数据转换为数值型数据，最后利用公式计算出实际年龄。

3.3 重自主，自由创新的实训实践

通过强化实践使计算思维能力从计算机应用能力中突显出来。在大学计算机基础课的每次上机实验之前给学生布置定量的任务，要求其在规定时间内务必提交。[5]教师下达上机任务时，可将任务的实践目的及可能会涉及到的操作技能告知学生，同时也可适当地把任务目标扩散，让能力较强的学生有选择的空间，为提高学生的思维能力提供导向。比如：当学习了of f ice办公软件的使用后，让学生制作一张精美的海报或一个内容丰富、动感十足的演示文稿，主题和内容不限。在制作过程中，鼓励学生尝试各种排版技巧，在多次的尝试、设计、摸索与实践中，面对自己不断完善、逐渐成型的作品，学生的兴致会很高，学习气氛会很浓，最终他们也无疑会收获成功的喜悦。

4 结束语

计算思维是一种思想，一种理念，是人类求解问题的一条途径，一种方式，计算思维是每个社会人的基本技能，是每一个人为了在现代社会中发挥职能、实现自身价值所必须掌握的，其根本目的是提升人类使用计算机解决各专业领域中问题的能力。计算思维是基础的，不是机械的技能，作为教师应该设法引导并培养训练学生具备这样的思维能力。除此之外作为教师，我们还应不断探索与完善，努力使计算思维的教学理念落到实处，形成一套完整的可操作的人才培养与教学的体系。

[1]Jeannette M.Wing Computational Thinking.Communications of the ACM,2006,49,(3).

[2]Jeannette M.Wing Computational Thinking and Thinking about Computing,2008,3.

[3]周以真.计算思维.中国计算机学会通讯,2007,3(11).

[4]九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学,2010(9):4,9.

[5]董荣胜.《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》呼唤教育的转型[J].中国大学教学,2010(10):14-15.

[6]龚沛曾,杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学2012(5):51-54.

[7]廖伟志,李文敬,王汝凉.基于培养学生计算思维的任务驱动式“离散数学”教学模式研究[J].计算机教育,2009(21):93-95.

[8]何钦铭,陆汉权,冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学,2010(9):5-9.