财经类院校计算思维通识课程教学改革研究

柴艳妹，王悦，张梅

（1.中央财经大学 信息学院，北京；2.中央财经大学 社会与心理学院，北京）

一 引言

自20世纪80年代起，面向非计算机专业的计算机基础教育经历了兴起（2000年之前）、实施（2001年-2010年）和发展（2011年-至今）三个阶段[1]。每个阶段都有特色鲜明的教育体系及模式，并且在教学内容、教学模式、培养方式及质量考核等方面都有了长足的发。随着人工智能、大数据、云计算等新技术的不断发展，以及“慕课”“计算思维”“互联网＋”等关键词的不断涌现，大学计算机教育迎来了新的挑战。如何在计算机课程中培养学生的计算思维能力？如何让学生掌握用计算机工具解决领域问题的方法？如何设置教学内容和教学模式，以顺应时代发展对人才培养的需求？这是值得计算机教育工作者深入思考和探索的问题。本文将立足于计算思维通识课程的教学研究，探讨提升大学生综合素养和培养学生创新能力的可行之道。

二 财经类院校计算机基础教学现状分析

财经院校是为国家培养经济建设人才的主要基地，随着贸易全球化与信息化时代的到来，要求新时代的经管人才既要具备深厚的专业功底和扎实的理论基础，更要能熟练掌握相应的应用软件，并具备使用计算机解决专业领域问题的能力。

（一） 财经类院校计算机课程开设现状

财经类院校的非计算机专业学生构成可大致分为2类：文学法学类和理学经管类。不同类别的学生对计算机技术和能力的需求是不同的。文学法学类学生侧重于文字处理、基础的数据处理以及多媒体技术等，而理学和经管类的学生除了要具备办公自动化的应用能力，更侧重于数据库技术和编程技术。

因此，当前财经类院校所开设的计算机课程大致相同。通常在第一学期开设《计算机应用基础》，后续学期根据不同专业开设选修课《多媒体应用技术》《Excel在经济管理中的应用》《数据库原理及应用》《Python程序设计》或者其他程序设计语言（例如 C 语言程序设计，Java程序设计）等。

（二） 财经类院校计算机应用基础教学现状及问题

目前，各个高校都开设了各具特色计算机应用基础课程。但是细分的话，教学内容大致可分为“计算机文化概论”“计算机应用基础”和“计算思维导论”[2]三类。

“计算机文化概论”着重对计算机应用过程中所产生的各种文化现象（行为文化、道德文化、社会伦理等）进行探讨，使学生从多层面看待技术带给社会的文化现象，从而使其能够自觉遵守社会公共道德规范和信息安全准则以及相关法律法规，依法进行信息技术活动。

“计算机应用基础”旨在普及计算机基础知识，培养学生计算机应用和实际操作能力，使之具备良好的信息获取、信息储存、信息处理、信息呈现分享能力，初步掌握办公自动化应用软件，成为信息社会的合格公民。

“计算思维导论”则使学生正确认识计算思维的本质和特征，从思维层面了解计算机工作的基本原理和演进发展历程，从而培养用计算机工具解决专业问题的计算思维意识，从而提升其专业创新能力。

有些学校是将这三部分内容分成不同板块进行小学分选修，有些学校将其整合，形成一门3-4学分的课程。通过网络调研发现，各大财经类院校开设的《计算机应用基础》课程的内容十分相仿，通常包括计算机基础知识、操作系统及应用、网络基础知识、网络安全与信息道德及办公软件应用（Word、Excel、Powerpoint）等，仅涵盖了 “计算机应用基础”和“计算机文化概论”两部分内容。虽然也有部分院校，如云南财经大学[3]，在其课程内容里融入了计算思维，但也仅限于0/1思维、冯·诺伊曼体系结构中体现的贯通性思维等内容，对计算思维的广度和深度讲授的都不够。另一方面，当前的讲授方法多是从知识层面讲授计算思维，而非思维训练层面的讲授，使得学生难以在今后的学习和实践中有效应用。因此，在财经类院校开设一门开设《计算思维》通识课是非常有必要的。

三 《计算思维》通识课开设的意义

随着计算机技术的快速发展，计算手段已与理论手段和实验手段并存为科学研究的三种手段[4]。“计算”不仅仅是电脑中的计算，也不仅仅是计算机专业人员才能从事的计算，而是在我们的所有技术系统中都存在的计算，可以毫不夸张地说：“计算正在重塑社会系统”[5]。因此，计算思维正是从计算的视角来理解自然、理解社会、解决问题的一种思维习惯[6]，这也是各专业学生都应该掌握的基本思维方式。

而通识教育作为一种素质教育，是为了让年轻学子不要过早陷入专业的狭隘，从而更能适应未来的变化，是对任何专业背景学生的长远考虑。

因此，我们将《计算思维》通识课定位于非计算机专业学生的思维模式训练和养成课。这里的思维模式是指“用计算机解决问题”的思维模式。计算思维实际上是一个思维的过程，也是一种解决问题切入的角度，它能够帮助学生将一个问题清晰、抽象地描述出来，并将问题的解决方案表示为一个信息处理的流程，并用计算机进行有效解决[7]。该课程的教学目标是要引导学生体验计算机科学之美，在拓展学生思维空间的同时，培养其信息素养和创新意识。另一方面，希望促进计算思维与各专业思维交叉融合形成复合型思维，帮助学生提高解读真实世界系统并解决复杂问题的能力，并为其今后设计、构造和应用各种计算系统求解学科问题奠定思维基础。

四 新颖的课程内容

为了凸显思维能力的培养，本课程的教学内容以一种新颖的方式进行组织，共分成六大部分，即计算思维概述、计算机学科中的逻辑思维、计算机学科中的算法思维、计算机学科中的效率思维、计算机学科中的创新思维和计算机学科中的伦理思维。每一部分既有计算机学科中的基本概念和基础知识，也有体现计算思维的具体应用案例，还有体现思维要点的有趣故事。

（一） 计算思维概述

本部分从思维的概念讲起，引出解决问题的一般思维过程，再引申到计算思维的概念。介绍计算思维概念的内涵与外延、计算思维的特性以及生活中的案例，让学生明白学习计算思维对各学科专业学习和使用计算机工具解决实际问题的重要意义。

（二） 计算机学科中的逻辑思维

逻辑学是计算机科学的理论基础和发展动力，从计算机的起源到硬件设计、软件发展、数据库理论、人工智能等，逻辑思维的应用无处不在。本部分首先用莱布尼茨之梦、布尔逻辑代数、图灵机和冯诺依曼体系结构等勾勒出计算机起源的逻辑学线索。然后分别介绍逻辑学在计算机硬件设计、计算机程序设计、数据库及人工智能等领域的具体应用案例，并以相关领域的基础知识为载体，让学生掌握基本的逻辑推理方法。

（三） 计算机学科中的算法思维

如果我们想用计算机来解决问题的话，就必须将问题的解决思路准确而完整地表达出来，同时计算机也要能理解这个描述。这需要我们将整个描述转化成一系列清晰的指令，这些指令要能接收满足一定规范的输入，并在有限的时间内产生出相应的输出。可以说算法是解决计算问题的方案，而算法思维则是使用算法来解决问题的思维方法，它最能体现计算机科学的特征[8]。

为了培养学生使用算法思维解决问题的能力，该部分内容除了介绍算法的相关知识和概念，还介绍了内存的工作原理及常用的数据结构（如数组、链表等），并进一步使用生动的案例描述了递归算法、分治算法、贪心算法、动态规划算法、回溯算法等常见的算法思维，让学生掌握最基本的计算机编程知识和常用的算法思维。

（四） 计算机学科中的效率思维

从计算机诞生之日起，无论是软/硬件系统设计还是各种层出不穷的应用，效率思维都在其中起到了十分重要的作用。本部分主要介绍计算机科学家是如何用最少的资源来最优地完成任务。硬件方面，比如计算机系统中的多级存储体系，Cache-Memory-Disk三层结构在计算机操作系统的管理下，有条不紊地传递着数据，这种形式不仅解决了存储设备的速度和容量问题，更提高了计算机的运行效率。另外，计算机I/O系统的设计更是利用效率思维有效解决了不同速度设备之间的数据传输问题。软件方面，操作系统从单道程序到多道程序，再到进程和线程的发展过程也是效率思维的很好体现。另外，计算机网络中也处处体现出效率思维，如多路复用技术、P2P技术及BT下载等。

（五） 计算机学科中的创新思维

创新思维和创新能力是信息时代人们必备的核心能力。创新思维是形象思维、直觉思维、逻辑思维和灵感思维等多种思维形式的有机结合，一种具有开创意义的思维活动[9]。本部分介绍了创新思维的概念、特点及限制创新思维的因素；然后使用诸多计算机学科领域中的诸多案例，让学生感悟创新思维，并激发学生的创新意识；最后，介绍了创新思维的训练工具及实现方法。

（六） 计算机学科中的伦理思维

任何新技术都是一把双刃剑，人们在享受计算机以及与计算机相关技术带来便利的同时，也应该遵守相关的伦理与道德。本部分主要介绍新技术的道德风险、信息社会中个人、社会和政治的道德维度等，包括计算机伦理学、网络安全与犯罪、大数据时代的隐私保护、人工智能伦理道德以及科技绑架思维等内容。旨在引导和启迪学生用伦理思维去思考和反思，在“无科技，不生活”的现代社会我们该如何善加利用这些新技术，使其利大于弊。

五 多样的教学方法

作为一门通识课，我们在教学方法上也更加注重趣味性，采用了案例教学法、任务驱动法以及翻转课堂等多种教学模式。

（一） 案例教学法

教材每一章节都配有生动有趣的故事或案例。通常在每节课前，让学生进行预习并查阅相关资料。在课程知识点讲述完毕之后，由学生派代表讲述或表演这些思维故事，以增加学生学习的积极性和课堂的趣味性。

（二） 任务驱动教学法

算法思维部分，我们主要采用任务驱动教学法。针对常见的递归、分治、贪心、动态规划、回溯等算法思维，首先抛给学生一个有趣的问题，如汉诺塔问题、Tromino谜题、商店找零问题、背包问题、八皇后问题等，让学生分组展开讨论，去寻找解决问题的办法。然后，让学生分析和讲解他们解决问题的方案或遇到的困难，教师再将解题思路和算法思维教给大家，最后给出一个练习题，让学生对所学的思维方法进行巩固训练。这样的教学方法，不仅使学生的学习状态更加积极，也引导学生对计算机的思维过程进行深入思考、探索和运用。

（三） 翻转课堂教学法

伦理思维部分，我们主要采用翻转课堂的教学方法。针对网络安全与计算机犯罪、大数据时代的隐私保护、人工智能伦理及科技绑架等议题，先给学生相关的阅读材料，让他们自己去搜索资料，然后形成自己的观点和解决办法，从而启迪学生们对当前计算机伦理问题进行深入思考，潜移默化地提升他们的社会道德感。

六 多元的考核方式

为了体现学生和学习过程为主体的评价标准，本课程的考核方式也是多元的。其中考勤占10%，平时作业占20%，课堂表现（讨论、展示等）占20%，期末考试占50%。在考试手段上，采用开放的论文测评法，给学生很大的发挥空间，以激发他们的创新思维。

七 结语

在全球信息化浪潮的席卷下，社会对人才培养的要求越来越趋向于用计算机工具解决专业领域问题，即计算思维的培养，而非单纯的知识和技能的培养。本文根据财经类院校当前计算机基础课的开设现状，设计并开发了《计算思维》通识课，在培养学生科学素养的同时，兼顾其通用能力、自我认知和人文情怀的培养，是促进跨学科、复合型人才培养的重要课程。