试论计算思维与大学计算机课程改革的基本思路

电子科技大学成都学院艺术与科技学院 夏鹏

计算思维，是一种抽象的思维方式，主要是基于计算机科学基本概念的前提下，对计算机教学中存在的问题予以解决，包含重新解释、抽象分解、问题建模等内容，将其应用到教育工作中，抑或是计算机研究工作中，有利于促进该项工作质量及效率的提高。但值得注意的是，目前计算机思维研究还未达到成熟阶段，思维定义尚未得到明确，对此就需加大对这方面的研究，以充分体现计算思维的应用价值。

1 计算思维概述

1.1 计算机思维的含义

随着计算机科学技术的发展，逐步形成了计算机思维。计算思维是指通过运用计算机科学的基础概念可以有效地解决计算机教学过程中遇到的问题[1]。根据计算思维的定义可以将其具体的含义表述为以下几个方面：

(1)运用计算机思维，能够对一些较为复杂的问题进行描述，进而帮助人们更好地找出问题的处理方法。一般来说，计算机思维中使用得比较多的方法有仿真法、嵌入法、约简法、转化法等。

(2)计算机思维具有一定的递归思想，能够实现数据的并行处理，在实际的操作过程中，可以让代码向数据转换，也可以让数据向代码转换。具体的思维过程是将代码换化为数据，或者将数据转换为代码。此种思维过程可以称之为一种分析方法和检查方法，兼具多维性与推广性[2]。

(3)计算思维是一种系统设计方法，通过抽象和分解等操作实现对繁杂任务的控制，并促成复杂系统的设计。

(4)计算思维作为一种问题处理方法，兼具科学性与合理性。

(5)计算思维是一种系统恢复思维方法，即使系统出现了最坏的情况，也可以运用计算思维来对系统实施恢复操作[3]。

(6)计算思维是一种启发式思维，通过启发式的思维方式找出问题的正确答案。

1.2 计算思维的意义和作用

就现阶段来看，人们在理解计算机思维方面还存在一些不足，且重视程度还不够。计算思维在人类认识和改变世界的过程中起到了重要的作用。随着时代的发展，社会上新技术层出不穷，计算机技术从发展到至今一直处于比较领先的地位，这与先进的计算思维有着密不可分的关系，任何一项科技必须要有先进的思维方式的指导与引领[4]。作为时代发展的产物，计算机带给人们的不仅仅是先进的科学理念，还被广泛的被人类运用到生活中进行实践，解决了人们生活中遇到的问题。因此，计算思维必须作为一种创新的理念被大众重视起来，在大学计算机教育改革中，计算思维的培养是必须的。对于非专业的人员来说，计算思维的培养也是十分重要，在现代社会，各个领域都有一定的互通性，计算思维可以帮助学者对多种知识进行整合，通过计算思维得出的数据，进行多领域的研究探索[5]。

2 计算思维与计算机教学的关系

一般而言，计算机原理及技术属于计算思维的形态支撑，即在基于计算机原理及技术的前提下，制定针对性的问题解决方案，并进行落实，通过计算机系统可实现对人们思维活动的理解和总结，两者呈相互依存状态。同时，以教育为前提来说，在计算机教学中，计算培养思维能力属于重要内容，在建设计算机教学系统的过程中发挥着关键性的作用，且想要合理、正确的应用计算机抽象语言，那么计算机方法及计算思维就是最为基础的条件。由此就可看出，在大学教育中，计算思维也属于学习难点内容之一，将其融入到计算机教学中，有利于促进教学效率及质量的改善。

3 计算思维指导下的大学计算机课程改革思路及建议

3.1 积极转变教育理念

在大学计算机课堂教学中，传统的教学模式主要倾向于对学生学习知识技能的关注，在一定程度上忽视了思维能力的培养，即在基于教师讲解内容的前提下，灌输学生相关知识，这虽然能够丰富学生的知识点，但无法开发学生的思维，教学效果往往难以达到理想化效果，学生只是学到了技术，对于该项技术的应用能力则相对缺乏。因此，大学计算机教师就需积极转变教育理念，重视对大学生计算思维的培养，促使其在课程学习中，能够自主地发现问题并独立的解决，以进一步满足计算机课程人才培养要求。具体方案如下：一方面，教师要明确培养目标，即选择应用及创新能力强的人才作为重点培养对象，在教学中合理融入计算思维，培养学生的计算思维能力，在此过程中需合理的选择教学方法，教师要充分发挥引导作用，以不断激发学生的主观能动性，确保教学效果。另一方面，教师要科学合理的设置教学课程内容及教学体系，积极摒弃以往传统教学模式，紧跟时代步伐，强化课堂训练，调动学生的学习积极性，从而为大学计算机课程教育奠定基础。

3.2 落实分层教学

在大学计算机课程的改革中，教师应引入分层教学模式，这主要是因为分层计算机技术本身的应用价值较强，以节本计算机技能为例，C、C++语言有一个层次结构，受学生个体差异的影响，在学习计算机课程中，其识别和学习能力也存在较大的差异，通过分层教学模式的引入，有利于促进学生更加完整的了解、掌握大学计算机课程，并满足多层次计算机学习需求，可促使学生习惯性地利用计算思维，完成建模，抑或是找出问题并解决，提高教学效果。

可以根据学生自身的知识水平、接收能力等，将学生划分为不同层级，进而对不同层次的学生展开有针对性的教育。有学者提出了“多元智能理论”，该理论指出，在教学过程中，每名学生是一个独立的学习个体，学生之间的学习能力存在一定的差异，智力水平、知识掌握程度等都有所不同，因此，在学开展过程中，就需要重视各学习个体之间的差异性，并找出这些不同点，进而开展分层教学。通过实践表明，大学计算机教师对学生们分层时多会采用知识水平测试或者上级实践技能测试等方法。其次，把“1+X”课程体系作为基础，进行分步教学改革。在大学计算机课程改革过程中，要将原有的计算机教学内容体系作为研究对象，分析出体系中需要改革或者需要完善的地方，并有针对性制定出完善计算机教学内容体系的课程改革方案，进而一步步地促进富有计算思维的大学计算机课程的改革进程。

3.3 重视教学内容的改革

在培养大学生计算思维的过程中，教师可以计算思维作为指导，进一步探究大学生计算机教学模式及内容，在基于问题探究的前提下，鼓励学生独立找出问题所在，并主动的进行解决，充分体现出循序渐进的原则，促使学生在学习过程中逐渐养成习惯性的计算思维。同时，教师也要重视对课下内容的布置，让学生课余时间能够自主的对问题进行探究，学会主动思考问题，从而达到锻炼学生应用能力的目的，此方法可进一步锻炼学生的学生思维，从而确保大学计算机教学质量。

3.4 改革计算机课程案例

针对计算机课程而言，其具有抽象、枯燥等特点，学生的学习热情直接影响着此课程的教学质量，而课程案例作为教学重要内容，就需以计算思维为前提，合理地进行改革。在此过程中，需确保案例的专业性及地位，尽可能地选择与现实生活紧密相关的案例，从而才能更好的激发学生课堂参与积极性。在教学过程中，教师在对教学内容进行讲解时，可以分析案例，这样可促使学生更加容易的了解、掌握课程内容[6]。以计算器教学为例，选择购物计算等应用案例，指导学生对案例进行分析，让学生学会正确应用具体程序，对信息的存储、使用及处理进行了解，此方法在拓展学生技术知识点的同时，也可以锻炼学生的计算思维能力。

3.5 改革实践主题

在大学计算机教学中，实践属于不可缺少的环节，通过实践可对学生的知识掌握程度进行检验，体现出学生的计算思维能力。在改革大学计算机课程的过程中，教师就需加大对实践内容改革的重视度，合理的设置开放实用学科，以促进学生计算思维能力的提高，促使其通过思考、探索，能够自主的进行规划、实践，从而充分的展现术计算思维培养的价值。例如，在进行课堂教学时，大学计算机教师在完成实验任务的布置后，要求学生独立完成，包括对实验的思考、内容的排序、方案的构建等。同时，教师还需积极组织学生参与相关开放扩展活动，引导学生正确思考，让其进一步了解计算思维与计算机之间的联系，以达到拓展学生思维空间的目的，有利于增强学生的计算思维能力，从而更好地确保大学计算机教学质量及效率。

4 结语

综上，在大学计算机课程的改革中，计算思维是最为关键的一项基础条件，将其融入到改革中，可实现对教学方案的创新、教学内容的补充等，在锻炼学生计算思维能力方面发挥着积极的意义，学生通过长期的学习、实践，其计算机技术应用能力也会随之提高，也进一步满足了社会经济对计算机人才的需求。