再论基于计算思维的大学计算机基础课程改革

张广兵

（西南科技大学 计算机学院，四川 绵阳 621010）

再论基于计算思维的大学计算机基础课程改革

张广兵

（西南科技大学 计算机学院，四川 绵阳 621010）

基于计算思维的大学计算机基础课程改革在取得提高学生思维能力等成效的同时，随之而来的问题也逐渐显现。文章在综合分析批判与辩护观点的基础上，指出“computational think”译为“计算思维”欠妥，并进一步反思基于计算思维的大学计算机基础课程改革之必要性、可行性与目标状态。

计算思维；大学计算机；课程改革

0 引 言

2016年1月18—20日，中国高校计算机教育MOOC联盟主办的 “大学计算机课程基于MOOC+SPOCs的翻转课堂实施经验交流会” 于成都举行。与会专家学者对笔者前期发表的《基于计算思维的大学计算机基础课程改革之反思》（以下简称为《反思》）一文中提出的“开展基于计算思维的大学计算机基础课程改革的依据何在”等5个反思问题，以及笔者新提出的5个问题进行了研讨。在思想与观点的交锋中厘清了一些问题，也引发了对相关问题的进一步思考。结合会议研讨、会后思考、教学实践与研究，笔者从以下5个方面对基于计算思维的大学计算机基础课程改革作进一步的探讨。

1 “Computational thinking”译为“计算思维”之商榷

“计算思维”一词由英文“computational thinking”翻译而来。就严格的学术研究而言，将“computational thinking”翻译成“计算思维”是否妥当，值得商榷。《牛津高阶英汉双解词典》对“computational”的释义是“using or connected with computers（使用计算机的；与计算机相关的）”[1]；《朗文多功能英汉双解大词典》未对“computational”释义，但举了一个例子“computational linguistics”，释义为“计算机语言学”[2]；《外研社英汉多功能词典》对“computational”的释义是“使用计算机的；用计算机计算的”[3]。据此，“computational thinking”的本义应是“使用计算机的、与计算机相关的或用计算机计算的思维”。如果说“computational thinking”是“计算思维”，它也只是“计算思维”中的一种，即“使用计算机计算的思维”。将“computational thinking”译为“计算思维”是否存在着对这一概念的扩大化、泛化？用计算思维中的一种来代表整个计算思维，这一翻译是否存在对“computational thinking”概念提出者——周以真（Jeannette M. Wing）教授原意的偏离？周以真教授明确指出，“computational thinking”是运用计算机科学的基本概念、基本思想去解决问题、设计系统和理解人类行为[4]。从中不难发现，周以真教授将“computational thinking”限定为“运用计算机科学的基本思想去解决问题等的思维”。那么，非计算机学科的基本思想就不应纳入其中。据此进一步推论，将“递归”与“迭代”纳入“computational thinking”是否合适？这是否只是计算机学科借用数学学科的概念，将这两大数学思想应用于计算机领域？若是，那么将“递归”与“迭代”纳入“computational thinking”就是不合适的，是与周以真教授的初衷不相符的。

会议研讨中有学者提出，翻译有“直译”与“意译”之别，“computational thinking”译为“计算思维”是意译，而且在众多的讨论中周以真教授本人并未对“computational thinking”译为“计算思维”提出异议，反而是认可了这一概念[5]。笔者对此观点进行深入分析，认为这一观点实难成立。首先，“直译”与“意译”只是翻译的两种形式，“信、达、雅”才是检验翻译是否精准的标准，翻译不能改变一个词的内涵与外延的“信”是首要检验标准。其次，周以真教授本人未对翻译成“计算思维”提出异议，但周以真教授是否对相关学者赋予给“计算思维”的内涵予以了认同？当下赋予给“计算思维”的内涵是否与周以真教授赋予“computational thinking”的内涵相一致？第三，一个概念一经提出，就有了一定的相对独立性，需要接受公众的审视。所以，即使周以真教授完全认同将“computational thinking”译为“计算思维”以及相关学者赋予这一概念的内涵，也并不影响其他学者对此进行审视。

2 计算思维由大学计算机基础课程培养之思酌

根据相关学者的论述，计算思维主要涵盖“0和1”“程序”和“递归”三大核心思维[6]，以及组合、抽象与构造，分工、合作与协同，网络化思维与数据化思维等具体思维[7]。首先，《反思》一文中已指出“0和1”思维实质是符号化思维和逻辑思维[8]，这两大思维在数学课程中也需要培养。其次，根据相关学者的论述，“程序”思维和“递归”思维体现于组合、抽象与构造的思想[7]，而“组合、抽象与构造”思想在“高等数学”以及系统思想、工程思维培养等相关课程中均有涉及。再次，涉及“分工、合作与协同”思想的课程则非常多，在此不再赘述。最后，其他学科的课程较少涉及网络化思维与数据化思维，对于这二者的培养计算机相关课程应有较大的施展空间，遗憾的是因归纳出来要培养的计算思维太多，在一定程度上冲淡了对这二者的着力力度。

笔者认为，当下急需明晰计算思维，明晰计算思维的培养是应全部由大学计算机基础课程来承载，还是部分由大学计算机基础课程来承载，部分由其他课程来承载。若是后者，应进一步明确哪些思维由大学计算机基础课程来培养，哪些思维由其他课程来培养。若有些计算思维在多门课程中均需培养，则需进一步厘清如何协调各门课程的作用，分进合击，共同培养与提高学生的计算思维。对于应由大学计算机基础课程来培养的计算思维，也应厘清哪些是完全由大学计算机基础课程来培养，哪些是主要由大学计算机基础课程来培养，哪些是大学计算机基础课程与其他课程协作来培养，哪些是大学计算机基础课程辅助其他课程来培养等。厘清这些问题，有利于通过大学计算机基础课程培养计算思维，知哪些可为，哪些不可为；也有利于分清计算思维培养的主次，突出重点，协调好大学计算机基础课程与其他课程的关系。

3 非计算机专业学生对计算思维之需求状况

就非计算机专业学生是否需要培养计算思维，计算思维对非计算机专业学生能够提供怎样的支撑，非计算机专业学生需要怎样的计算思维等情况，笔者提出了“为何非计算机专业学生也需要‘像计算科学家一样思维’？”和“各个专业的学生需要同样的计算思维，还是不同专业的学生有所不同？”两个研讨问题。针对第一个问题，相关学者阐述了相关案例以论证计算思维对于非计算机专业学生的价值与意义，如计算思维对所有学生日常生活的帮助，对工科学生工程思维的促进，“小白鼠问题”对学生的思维训练等[5]。据此，为非计算机专业学生应开展计算思维培养，应开展基于计算思维的大学计算机基础课程改革进行辩护。对于第二个问题，相关学者的观点是：“不同专业的学生对计算思维的需求有共性，也有差异，但大学计算机课程只能讲共性的，让学生去联想、思考差异性，让学生自己去融合、去差异化”[5]。

相关学者的辩护围绕“计算思维是否重要？”“计算思维对其他专业的学生是否有借鉴意义？”展开。这些辩护言之有理，却与笔者欲反思的问题有一定的偏差。笔者反思的不是计算机学科的思维是否重要，是否对其他专业的学生有借鉴意义，而是计算机学科的思维有多重要，是否重要到所有专业的学生都应学习掌握的程度。因为，即使“计算思维重要、计算思维对非计算机专业学生有借鉴意义”这一结论成立，也无法成为大学计算机基础课程应培养计算机学科的思维的充分条件。笔者在《反思》一文中，已指出当下知识经济时代，有价值的知识、技能、思想并不少，只有那些重要程度达到相应要求的知识、思想等方能成为课程学习的内容[8]。相关学者的论述并未在计算思维的独特价值与意义、计算思维的比较优势等方面拿出有说服力的论据，相关辩护自然会显得苍白无力。此外，对于计算思维培养能给予非计算机专业学生怎样的支撑，如何服务于非计算机专业学生的培养目标、学生的进一步发展等问题，相较于计算机学科的专家、学者、教师，非计算机学科的专家、学者、教师、学生以及课程与教学方面的专家、学者应更有发言权。若仅有计算机学科专家、学者、教师单方面的热情赞誉，未获得其他学科专家学者、教师、学生等的认同与响应，不仅其说服力不足，而且最终很可能会陷入“孤掌难鸣”之境。对于“各个专业的学生需要同样的计算思维，还是不同专业的学生有所不同？”这一问题，辩护学者也赞同不同专业的学生对计算思维的需求有一定的差异，具体有怎么样的差异，辩护学者并没有正面回答，提出的解决方式则是让学生自己去差异化，这实际上是在回避问题。

4 非计算机专业学生计算思维培养之目标状态

对于笔者提出的“基于计算思维的大学计算机基础课程教学的目标状态是怎样的？能否提出一个大致的框架，并提供一些经典范例？”“我们如何知道我们正在向目标迈进，培养并提高了学生的计算思维能力？”等问题，相关学者自感问题很有挑战性，目前没法回答，但可以去探讨，比如通过计算思维培养让学生具有计算环境的理解能力，具有问题求解的基本能力，能用算法和程序求解各种问题等[5]。从其回答中不难发现，对于基于计算思维的大学计算机基础课程教学的目标状态，计算思维培养的倡导者们也没有清楚而明确的认识，遑论提出大致的框架以及一些经典范例。

对欲实现的目标状态、理想效果都没有一个大致的轮廓，我们如何知道是走在正途上，正在向目标迈进，还是误入了歧途，离目标越来越远。相关学者所持的先去做、去实践，让实践来说明一切的观点在试点研究阶段是合适的，但在推广应用阶段继续对目标不清不楚却是不合适的。一项课程教学改革对欲达成的目标状态与理想效果都还不清楚，何以推广应用？以先去做、去实践，“摸着石头过河”的方式无法回避基于计算思维的大学计算机基础课程教学的目标状态与理想效果，因为“摸着石头过河”并非目标状态不清楚，而只是实现目标的方法与途径不清楚。如果目标状态不清楚，那么应往那个方面迈进呢？相关实践者可能会一直摸着石头在河中徘徊，始终无法到达理想的彼岸。对目标状态缺乏一个清楚的认识与阐述，也很难获得学生、其他专业专家学者与教师等的认同与合作，给人一种“雾里看花、水中望月”之感。在一次讨论交流中，一位外语专业的学者毫不讳言地指出，照此思路，大学英语课程教学是否也可以提出一个概念——“外语思维”，并倡导大学英语课程教学以培养“外语思维”为宗旨。

5 教材内容与学生的心理、认知发展水平之符合情况

教材的编写应遵循知识的内在逻辑与学生的心理发展逻辑的有机统一，这早已是教育学界的共识。对于教学中如何遵循学生的心理发展逻辑，维果斯基的“最近发展区”理论有经典的论述。根据维果斯基的阐述，最近发展区是指“儿童的实际发展水平与潜在发展水平之间的差距。前者由儿童独立解决问题的能力而定，后者则是指在成人的指导下或是与能力较强的同伴合作时，儿童表现出来的解决问题的能力”[9]。教学应引导与帮助学生从现有水平不断走向最近发展区，不断提高与进步。根据最近发展区开展教学，形象地说就是让学生“跳一跳，摘桃子”。目前，培养计算思维的代表性教材是《大学计算机——计算与信息素养》一书。会议研讨中，笔者提出“这一教材对遵循学生的心理发展逻辑是怎样达成的？”，以及“诸如‘门电路’‘递归与迭代’‘操作系统对CPU、内存、外存的管理’‘数据的存储与调用’‘Pagerank算法、遗传算法’”等内容是否远超大一新生的最近发展区，这些内容是否存在学生因不具备相关知识与能力基础而在现阶段难以、甚或无法掌握的情况，这些内容的教学是否会出现学生拼命跳也摘不到桃子的状况等问题。对此，一位学者论及，这个问题不是学生接受的问题，而是教师讲授的问题，如果教师讲得好学生接受起来是没有问题的；另一位学者举出自己在大学计算机基础课程教学中讲解了“门电路”这部分内容，而且多数学生也听懂[5]。

第一位学者的论述实际上是转移了焦点，转嫁了问题。第二位学者的论证也存在明显不足：其一，第二位学者所提及的多数学生听懂了，只是其主观感受，并没有相应的测试、评价数据等进行佐证，相关论述的说服力不足。其二，第二位学者以自己所任教的专业为例进行阐述，其他专业的学生能否掌握未曾可知，该案例在代表性方面存在不足。其三，从第二位学者的阐述中得知，该校大学计算机基础课程教学正在进行改革尝试，教学过程中教师投入相较以往增加一倍以上的时间与精力，学生的学时量也大幅度增加，而且该门课程教学还从学校争取到大量教学辅助资源等，该案例在可推广性方面存疑。对于课程教学改革可行性问题的探讨，应是当下现实教学背景下的可行性，而非理想状态下的可行性，是在现有情况下可投入的人力与物力、资源与条件等之下的可行性。在当下教学现实背景条件下，学生能够掌握相关教学内容的佐证案例与材料等还比较匮乏，相关的实验研究，实践调研、评价测试的数据、系统论证等均比较缺乏，希望辩护者能在这方面进行更为系统、全面的论证。

6 结 语

借“大学计算机课程基于MOOC+SPOCs的翻转课堂实施经验交流会”召开之机，笔者有幸将自己对基于计算思维的大学计算机基础课程改革的反思与疑虑阐述于众，并希望通过讨论交流释疑解惑。然而，此次研讨与其说解答了困惑，毋宁说加深了困惑。研讨会中，对此倡导与辩护是主流的声音，但批判与质疑者亦有一定的比例。由于大多数辩护者均是研讨会中才首次注意到批判与质疑的声音，事先准备不足，加之时间仓促，辩护者所提出的案例与论证在系统性与说服力等方面均显不足。当下，前者继续矢志不渝地努力开展好基于计算思维的大学计算机基础课程改革，而后者的困惑不释反增，实践中的困难与问题也不究已显。希望借助此文“抛砖引玉”，引出辩护者全面而系统的阐释，寄望于在思想观点的碰撞中“真知”与“灼见”自现。

[1] 霍恩比. 牛津高阶英汉双解词典[M]. 赵翠莲,等译.北京:商务印书馆, 2014: 413.

[2] 英国培生教育出版亚洲有限公司. 朗文多功能英汉双解大词典[M]. 北京: 外语教学与研究出版社, 2014: 454.

[3] 田中茂范, 武田修一, 川出才纪, 编. 外研社英汉多功能词典[M]. 杨文江, 等译. 北京: 外语教学与研究出版社, 2008: 421.

[4] 周以真. 计算思维[C]//新观点新学说学术沙龙文集7:教育创新与创新人才培养. 北京: 中国科学技术协会, 2007(5): 111-116.

[5] 大学计算机课程工作组会议组委会.大学计算机课程基于MOOC+ SPOCs的翻转课堂实施经验交流会会议资料[Z]. 2016.

[6] 战德臣, 聂兰顺. 计算思维与大学计算机课程改革的基本思路[J]. 中国大学教学, 2013(2): 56-60.

[7] 战德臣, 聂兰顺. 大学计算机——计算与信息素养 [M]. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2014: 83-86, I-II, 14, 36-58, 83-86.

[8] 张广兵. 基于计算思维的大学计算机基础课程改革之反思[J].计算机教育, 2015(21): 67-70.

[9] Vygotsky L S. Thinking and speech[C]//Rieber R W, Carton A S. The collected works of L.S.Vygotsky: Problems of general psychology[C]. New York: Plenum Press, 1987(1): 375- 383.

（编辑：彭远红）

1672-5913(2017)02-0084-04

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张广兵，男，副教授，博士，研究方向为教学系统设计，zhangguangbing@swust.edu.cn。