军队院校学员计算思维能力培养浅析

贠永刚　黄晓波　王晓华

摘要：军队院校的学员，由于其专业的特殊性，如何将计算思维融入到军校学员的学习、生活和实践中，培养其计算思维能力，是值得信息时代军队院校师生不断探究的一个问题。

关键词：计算思维；能力培养；培养策略

一、计算思维概述

2006年，美国卡内基·梅隆大学周以真教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上提出：计算思维是指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，其本质是抽象和自动化。其主要特征包括：计算思维是概念化而非程序化。面对大的、难以解决的问题，应用计算思维简化、分解的方法将其变成小的、容易的问题去解决。它意味着计算机编程不代表全部的计算机科学，需要分层次、多角度思考。计算思维是根本的、能够灵活运用的技能。计算思维不是刻板的或简单的机械重复，它允许问题可以通过计算机来解决。计算思维是每个知识领域的学生必须掌握的基本技能。计算思维是人的思维而不是计算机的思维。通过计算思维解决问题包含规则的方法描述问题，以便于计算机处理。因此，计算思维不是问题的简单约简，也不是简单地模拟计算机处理进程。计算思维有助于问题的求解，同时不需要人类像计算机一样去思考。计算思维是数学和工程思维的互补与融合。计算科学贯穿于自然科学、工程学和数学的发展历程，计算机启发式软件及模型的设计和开发明显属于工程学范畴，同时基于数学的符号化表示是算法复杂度和数字分析的基础。人类的思想而不是人造物。计算思维不是开发软件和生产硬件的途径，它是日常生活中解决问题的基础性概念。计算思维是面向所有的人和物。计算思维是普遍存在的，能够被任何人在任何场合使用。

计算思维是一种新颖的思维方式，有助于培养人们的抽象思维和逻辑思维以及解决问题的能力。其实质很早就存在于人类思维活动中，古代的算筹、算盘，近代的加法器、计算器、电子计算机，现代的互联网、云计算都是计算思维的体现，由于近代电子计算机的出现，推进了计算思维的迅猛发展，计算思维才逐渐被重视并被上升到跟实证思维、逻辑思维同等的高度。

二、军校学员培养计算思维能力的重要性

随着信息技术的高速发展，特别是互联網的出现，对军校学员培养也提出了新的要求，军校学员计算思维能力培养变得尤为必要和重要。

（一）信息时代的需要

信息时代的互联网+、云计算、大数据、物联网等新概念和新技术的不断涌现，使得人们生活的众多领域都发生了革命性的突破，不但改变了人们传统的工作与生活方式，也改变了人们传统的思维模式。涉及各领域的计算思维已不仅仅是科学家或计算机从业者的思维，计算思维能力也成为人们认识问题和解决问题的基本能力之一。正如1972年，图灵奖得主EdsgerDijikstra所说：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”。军校学员并非生活在真空当中，面对周围环境的变化，不仅需要而且必须要具备计算思维的能力，以适应信息时代的需要。

（二）打赢信息化战争的需要

信息作为重要的战略资源，已从传统战争中的辅助作用、从属地位上升到决定作用、主导地位，成为支配物质和能量的一个关键要素。信息技术的有效利用在一定程度上决定着部队战斗力的形成和国防综合实力的增强。为顺应国际战略形势的调整和军事变革的发展需要，以美为首的发达国家的相关军事院校都大力建设打赢信息战的课程体系和内容更新机制，使军事教育与打赢信息化战争的要求相统一。培养现代战争需要的既懂军事，又具有较高信息素质的综合型人才，已成为各国军队院校教育的目标。把计算思维能力的培养与军校学员的综合素质要求结合在一起，特别是计算思维能力的培养，已经成为美英等国的共识。2012年教育部计算机专业教学指导委员会主任李晓明等人撰文，强调“无处不在、无事不用的计算使计算思维成为人们认识和解决问题的重要基本能力之一，一个人若不具备计算思维的能力，将在从业竞争中处于劣势；一个国家若不使广大受教育者得到计算思维能力的培养，将在激烈竞争的国际环境中不可能居于引领地位”。

三、军校学员计算机思维能力的培养策略

计算思维的培养实质上是潜意识思维到有意识思维的转换过程。可以从计算思维意识的形成、计算思维方法的训练和计算思维能力的提升等构成计算思维的基本内容的三个方面入手，培养学员面向所在学科的计算思维能力。

（一）计算思维意识的形成

计算思维意识是思维过程的计算模拟，其核心是让计算具有思维特征。计算思维意识的形成是通过对人脑思维规律的认识和分析，建立与人脑思维模式相近的计算方法。对人脑思维规律认识得越深刻，计算方法也越有效。如我们能够清楚地识别自己的家人和朋友的过程是潜意识完成的，我们很难解释是如何做到的，没有意识到我们所具备的这种技能。但是，研究表明通过提取某个人脸部图像的多个采样，计算机程序可以计算出一些个人特有的模式，这些特征方便了图像的识别和区分。无论人还是计算机完成这项工作都经历计算的过程，只不过人们没有认识到而己。

（二）计算思维方法的训练

由于计算机的发展极大地促进了构造思维的研究和应用，所以在计算机科学的研究和工程应用中计算思维近似等同于构造思维。构造性思维体现了数学中发现、类比、化归的思想，构造法渗透着猜想、试验、概括等数学方法，是富有创造性的一种方法。计算思维通常采用化归思想，即当我们面对一个新问题时，通过分析、不断地转化和转换，得到本质相同且抽象的、简单的一个问题，将初始复杂的问题化归为理想化的简单模型予以解决。

（三）计算思维能力的提升

计算思维能力是逻辑分析能力、抽象思维能力和形式化描述能力，其核心是如何让思维具有计算特征。计算机基础教学应该培养学生三种基于计算思维的能力：认知能力、学习能力和决策能力。认知能力是对计算环境的感知能力。学习能力指熟练掌握与运用计算机理论，有效地获取、分析、评价和吸收知识的能力。决策能力是在有意识的科学思维指导下，合理、正确地求解问题的能力。

四、军校学员计算思维能力培养的实践思路

（一）充分认识计算思维能力是军校学员的普适能力

计算思维作为信息时代一种本质的、所有人都必备的思维方式，是每个军校学员必备的一种基本素质，其意义和作用被提到了前所未有的高度，必须从思想上高度重视。计算思维不仅是改造世界的手段，也是认识世界的手段，它无处不在，人人都必须掌握。

（二）开展以计算思维为导向的计算机基础教学实践

计算思维能力的培养是计算机基础教学的最高层次，在计算机基础教学实践中围绕计算思维这个目标，满足素质培养、专业培养和能力培养的需求。特别是对学员计算思维能力的培养主要依赖于计算机基础课程教育院校，可以尝试结合计算思维理论及学员的自身思维特点，对现有的专业类计算机基础课程教材进行修订，融入计算思维的理念，精挑细选相应的案例。

（三）提高教员的信息化教学能力

军校学员计算思维能力的培养不仅是计算机教员的职能，也需要专业教员的配合，对承担教学任务的教员的信息化教学能力也提出了更高的要求。因此，要采取相应措施，加强理论培训和实践应用，提高教员的信息化教学能力，使教员成为应用现代技术进行实践的示范者。

（四）在学科专业的学习实践中培养计算思维能力

计算思维能力的培养最终还是依靠应用，通过优化学科专业的课程设置，使其向计算思维能力培养靠拢，抓住学科专业的实践环节，充分利用技术的作用对学科专业产生的影响，有意识地在学科专业实践中培养计算思维能力。

信息时代对军事人才的培养提出了新的要求。在教学中融入计算思维的理念，培养军校学员的计算思维能力，使他们能够以这种全新的方式去思考、分析和解决问题，并将这种能力用于日后的岗位实践，进一步提升我们的部队战斗力。