计算机思维如何培养范文
时间：2023-11-09 17:46:24
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【中图分类号】G434文献标识码：B文章编号：1673-8005（2013）02-0307-02
能力是使活动顺利完成的个性心理特征，中学信息学教学的一个重要任务是培养学生的能力。思维能力是信息学教学要求的核心，它与自学能力、动手能力密切相关，对其它能力的发展水平起着制约作用。因此如何在实际教学中培养学生的思维能力就成为我们认真思考的问题。？
1改变教师观念，改革教学模式
在计算机教学中，我认为现在最恰当的作法是，利用计算机多媒体、大屏幕投影、网络等先进的教育技术手段代替传统的粉笔和黑板。在课堂上，教师着重问题的创设，提供氛围，让学生在实践活动中发现问题，着手解决问题，使学生成为学习的主人，老师则成为学生的“协作者”。例如在学习信息科技基础知识令时，把先由老师讲解理论，改为在老师的指导下边实践、边学习；在学习Windows时，更是每堂课都离不了计算机。例如在讲解FrontPage（主页制作）软件时，首先把学生带到计算机旁，使每一名学生都面对FrontPage软件的界面。老师先让学生熟悉FrontPage界面，再帮助学生学会阅读“帮助”，然后观看老师编写主页的过程，最后让学生自己设计一个图文并茂的主页。学生在刚开始操作时，感到困难重重，每进行一步操作都会遇到新问题，此时教师要亲切和蔼地耐心指点，鼓励学生去发现新问题，大胆地让学生去试验，并提供可行的处理办法，使学生在不断的操作中，总结出有规律性的方法。在主页设计中，学生倾注了自己的心血，使得版面非常美观、精致，很多老师看后都赞叹不已。在五周的FrontPage软件学习中，学生们不断进行着自我评价、自我完善，最终不但能全部掌握要求的内容，而且对学生来说，感到最大的收获是学会了一种应用软件的使用方法，为学生今后能独立使用其他工具软件奠定了基础。当然教学模式有多种多样，如讲解接受模式、自学辅导模式、引导发现模式、实验模式等等，在诸多种教育模式中，没有那一种模式是最完美的。在教学中，采用那种教学模式，需要我们在实践中不断地去摸索总结。当然，教学的目的不在于追求完美的模式，改革教学模式不是目的，而是通过某种行之有效的方法，全面地贯彻教育方针。
2鼓劲学生，勤学好问，训练学生思维的灵活性
作为现代人最基本的能力和文化水平的标志，信息素养（信息的获取、分析、处理、与应用的能力）应该在人的必备知识结构与潜在能力中占据相当重要的地位。最核心的问题是：学会如何适应信息社会，就是要具备基本的读、写、算的技能之外，还应当具备对学习新知识的好奇心、探索欲，对事物主动思考的质疑能力，具有使用信息系统并会从无限的信息系统中提炼自己所需要知识的能力，以及解决问题的运筹能力及抓住新问题、运用新方法、提出新见解的能力。古人云：学问，学问，不耻下问。对于自己不能解答的问题应及时的请教老师或同学，养成不懂即问的好习惯。越是自己百思不得其解的问题，经请教弄懂之后，对开拓自己的思路作用越大，越是经久不忘。凡是学习优异的同学都有爱提问题的好习惯。教师在平时的教学中应鼓励学生多问问题，大胆提出问题，课堂教学应努力营造一个民主和谐、生动活泼的教学环境，善待学生的提问，并组织学生对意义较大的提问进行讨论，以求共同进步。支持学生大胆地发表不同见解，正确的老师及时给以肯定，给以鼓励；不正确的见解也要引导学生讨论研究，予以校正。切忌对学生的不正确提问恶语批评，挫伤其积极性，提倡多问几个为什么，引导学生大胆的提出自己的新思路、新方法、新方案。
3上机实践，成功体验，激活思维
信息技术课是一门实践性很强的课，在教学过程中，教师应在学生认知水平能够承受的前提下安排一些适合自学的内容让学生自学掌握。开始自学的内容要少而简单，等学生认为自学不是一件很难的事情且乐于参与时，再适当加大自学的难度。例如：在Photoshop图片加工处理的教学过程中，先引导学生学会基本编辑方法后，对一些触类旁通拓展性的操作可放手让学生自己去体会发挥，在这深一层次的实践中，教师指点学生碰到问题寻求帮助的几条路径：软件本身的帮助系统，老师、同学的帮助，因特网的相关资源。这样做会使学生在不断的成功体验中增强自信，并逐渐养成求知探索的习惯。学生通过对上机训练，获得大量的感性知识，然后在教师的指导下进行“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里？”的思维加工过程，实现由感性认识向理性认识的飞跃。经常进行这种思维训练，可以显著提高学生抽象思维的能力。
4课外实践，求知探索，拓展思维
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一、加强数学语言训练
语言是思维的工具，也是思维的结果，在课堂上，除了耳听、眼看、脑想外，还得动口把思维用语言表达出来，从想到说，对于低年级学生来说是比较困难的，如何进行数学语言的训练发展学生的逻辑思维能力，采用什么方法，使教学符合规律和学生的心理特点。小学生由于年龄小，语言发展尚不完备，语言表达往往缺乏完整性、条理性，而且学生也习惯于用生活化的语言来表达自己对数学知识的理解。我认为在学习的初始阶段，经常使用生活化语言，会阻碍学生数学思维的有效发展。
在计算教学中，应该引导他们说清思路。计算题教学的重点是让学生在理解算理的基础上掌握计算方法。学生对于一种算理听听似乎明白，但是真正理解与否，要看他能否清楚地表达出来，并且算理的表达要求有条有理、有根有据，符合逻辑关系。在低段数学的计算教学中，加强算理教学，重视说想的过程，既可以帮助学生巩固所学的计算方法，又能培养学生的表达能力，发展学生思维。如在学习20以内的进位加法时，要求学生通过分析，说出9+5的算理：因为9加1等于10，所以把5分成1和4，9加1等于10，10再加4就等于14。这样通过让学生说算理，使学生条理清楚，思维深刻。经常进行这样的训练，让学生充分利用语言这个信息源，清晰而又准确地表达自己的思维，学生思维程序优化进程就会大大加快。
二、加强对比、观察、判断方面的训练
结合对比、观察、判断方面的教学，初步培养学生的分析、比较、综合能力。如教学两位数加一位数、整十数（不进位）的口算方法，先让学生操作计算34+2和34+20的结果，再叙述操作过程，分析题中数的特点，归纳综合得出口算的步骤，让学生通过分析、比较、综合总结出口算方法。这样对比教学，不仅有利于学生掌握算理，培养初步比较、分析、综合能力，还有效地提高了计算的正确性。结合法则教学，培养学生的抽象、概括能力。但是在对比教学中，要注意选择有关联性的题，如32+2和34+20看似很接近，但是计算方法不同，2和32个位上的2相加，20和32十位上的3相加，设计此类题的目的在于让学生在计算之前观察、思考，找到适当的方法。通过这些题，灵活有效地区分算理，提高计算的实效性。再比如，7×9，63÷9，63÷7这三道题，学生不光是计算，而是在计算中，体会乘除法之间的关系，感受到乘除法的互逆关系，提高他们的思维水平，让学生积极思考。如在教学两位数加两位数，在教34+28和46+24两道题后，进行总结笔算加法的法则时，我先放手让学生自由说：你觉得笔算加法时要注意什么？学生讨论。在此基础上，帮助学生归纳整理出进位加法的笔算法则，这样学生的抽象概括能力得到了培养，对法则的理解能力就进一步加强了，从而也训练了学生的思维能力。
如在教学第三册中第47页例1―3时，先启发学生边看图边想，共有几个人？算式有，3+3+3+3+3=15，6+6+6+6=24，2+2+2+2+2+2+2=14。再比较这三个式子有什么共同点，有什么不同点。学生发现这几个题都是几个相同加数相加的算式，教师引出：当几个相同加数相加时，我们可以用一个新的算式来表示――乘法。这样的数学活动，不仅仅是停留在计算层面上。首先，通过学生观察，找到几个算式的共同点，培养学生的观察力。其次，当教师引出几个加数连续相加的时候我们可以用简便运算乘法来表示，学生感受乘法的用途，其实就是一种特殊加法的简便运算，在计算的过程中，提供学生思考时间，让他们意识到乘法是有用的，它可以简便地表示一些特殊的加法算式。再次，对加法和乘法进行对比，让学生体会乘法和加法间的关系，找到乘法和加法的关系。最后，明确要想快速算出这些连加的题，我们要把这些有规律的式子总结出来，编出乘法口诀，可以帮助我们快速计算。一个小小的计算活动，蕴含着许多过程，这些过程都是在逐步培养学生的思维能力。
在进行计算题练习课时，适当地出一些错误计算让学生判断改正。可以有效地提高学生计算的准确性。如：34+5的竖式教学中，教师先展示错误的竖式； 3 4 提问对吗？错在哪里？
学生指出错误：个位应该和个位对齐。教师提问：我们在计算时，应该注意什么？学生回答：相同数位要对齐。这样的判断改错题，不仅能巩固学生容易出错的地方，还能提高学生的观察，分析能力。
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关键词 计算机教育；信息素养；医学生
中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)21-0042-03
Training Information Quality of Medical Students in Basic Computer Education//Hu Shan, Liu Yan
Abstract In this paper, we discussed the reform of the basic computer course from the way of teaching objectives, course curriculum and teaching mode etc. We should take into account both computer basic knowledge and the continuous improvement of information technology in basic computer education. Our aim is to improve the information quality of medical students, form their scientific ways of thinking and expand their medical research capacities using computer technology and to maintain the persistent vitality of the basic computer course.
Key words computer education; information quality; medical students
Author’s address Zhongshan School of Medicine, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China 510060
计算机技术已深入医学领域的各个方面，从医院诊疗设备技术的日新月异到医学科研工作的不断创新，计算机技术已成为医学研究的重要手段。从学生的未来职业发展需求来看，无论是作为一名临床医生或者是成为一名医学科研工作者，在学习阶段培养信息素养，掌握科学的思维方式，是拓展未来职业道路的重要手段。
计算机基础是中山医学院医科学生在大学学习阶段接触到的第一门计算机课程，其在计算机基础教育方面的重要性不言而喻。然而，在现实的教与学的过程中会共同面对这样的问题：计算机教育是否仅仅局限于计算机工具和软件的使用？如何才能让信息素养在个人的学习生涯中保持持久的生命力？此外，也有学者质疑非计算机专业学生的计算机基础课程是否有存在的必要性？[1]因为部分学生在中学阶段已经学习了如Office办公软件或者某种程序设计语言，入学以后能够通过相应的计算机能力水平测试的则不需要参加计算机基础课程的学习。那么大学阶段的计算机基础课程仅仅是对中学阶段所学知识的重复吗？
本文结合上述问题探讨如何结合医学生的专业特点，以培养学生科学的思维能力为导向，合理设置课程体系、改革教学方法，提高计算机基础教学的质量，在计算机基础教育中培养和提高医学生的信息素养。
1 中山大学中山医学院医科学生计算机基础课程的现状
目前，中山医学院针对医学专业计算机基础课程的教学目标是具备信息技术的应用素质与软件工具的综合使用能力。
根据2009年医药类计算机基础教学指导委员会颁布的“医药类院校的计算机基础教学的课程设置和基本要求”的指导性纲要文件，提出2+X的课程设置体系，其中“2”代表大学计算机基础（医药类）和程序设计基础两门必修课；“X”包括数据库基础及应用、医学多媒体及其在医学中应用、医学成像及处理技术、医学信息分析与决策等4门选修课。
中山医学院医学专业的五年制本科教学安排中，计算机基础课程的总学时为90学时，其中理论课和实验课各占45学时。该门课程在学生入学的第一学年开设，主要包括3部分内容：计算机文化基础（包括网络基础知识、Office办公软件应用等）、数据库基础和程序设计基础。针对这些教学内容，在教学工作中总会有一些问题。
1）如果单纯从课程内容来看，大部分是进行普及性的基础知识和技能教学，已被统一到非计算机专业学生的计算机基础知识和应用能力等级考试体系之下，如何形成具有医学特色的教学体系？
2）计算机技术的发展日新月异，教学内容不断更新，理论知识不断膨胀，而教学时数却有逐渐减少的趋势，如何才能通过课程体系的合理设置，平衡这两方面的关系？
3）由于学习过程中所运用的软件的时效性，会使学生对所学的内容产生质疑，如何克服这种只针对软件工具的学习方法，将学生的思维能力提升到一个新的高度？
2 以培养学生科学思维能力为导向，构建合理的课程体系
构建合理的课程体系是培养医学生具有科学的思维方式、良好的信息素养的基础，课程体系的构建应该遵循3个原则。
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关键词：计算思维；程序设计方法；c语言程序设计；教学方法
《c语言程序设计》是计算机相关专业及其他理工科专业的基础课，它是一门实践性很强的计算机基础课程。教学目标是通过课程的学习，学生不仅要掌握C语言程序设计的语言知识、编程技术和基本算法，更重要的是在实践中逐步掌握程序设计的思想和方法，培养学生问题求解和程序语言的应用能力，为后续专业课程的学习打好基础。
由上述的教学目标我们知道C语言程序设计这门课程中教师不仅讲授C语言语法知识，还要帮助学生掌握程序设计的能力。但目前c语言程序设计课程教学中只注重知识讲解，而忽略了程序设计思维的培养，导致学生只会看不会写。鉴于此，本文提出基于“计算思维”培养程序设计能力的教学方法，并将其运用于《c语言程序设计》课程教学实践。
1C语言教学存在的问题
对于程序设计的初学者，编写程序包含至少两个方面的要素：1）程序设计语言的语法知识；2）计算思维，即算法，也就是用计算机的思维把客观世界的问题分解成计算机所能处理的步骤，并描述出来。
目前大学《c语言程序设计》教学普遍存在的关键问题是：重语法，轻算法，注重传授知识，忽略程序设计思维培养。大多数教师强调C语言语法知识的讲授，造成学生死记硬背C语言的语法知识，却不会运用，导致理论与实践相分离，使学生误以为C语言是枯燥的理论课程，从而产生厌烦情绪，失去C语言课程学习的兴趣和动力；部分教师并没有在课堂上带领学生一起完成程序从无到有的编写过程，学生不能形成程序设计思维，导致学生产生这样的疑问：“程序为什么要这样写？”，大部分学生处于“看得懂别人写的程序，但自己不会写程序”的状态。
著名国内计算机教育专家谭浩强教授指出算法是程序的灵魂，在他所编写的《c程序设计》一书中，“算法”这一章里用了几种方法阐述如何描述算法，这其实包含了把客观世界中问题的解决方法转换成为用计算机思维解决问题这一重要思想！笔者与同行交流讨论时发现，竟然有部分老师跳过“算法”这一章节，这是典型的重语法，轻算法，只注重传授知识，而忽略程序设计思维培养。
2以计算思维培养程序设计能力教学法的运用
据笔者多年从事计算机程序设计语言教学工作经验及教学过程中所做的调查了解到这样一种情况：许多学生面对某个编程题，不知道如何下手，并非学生不会用所学的数理化知识解决该问题，只是不知道如何用计算机编程来解决问题。这种情况的根本原因就是学生不知道如何把解决该问题的方法转换成计算机思维表示出来。进一步说就是没有形成计算思维。
计算思维的含义是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。其本质内容体现了抽象、约简、规划、关注点分离、递归、优化、分解等思维特征-引。显然如果学生不明白计算思维，不理解计算机是如何解决问题的，那么他一定不会编写程序。因此想要培养学生程序设计能力那么必须使学生养成计算思维，使用计算思维去把客观问题的解决方法转换成计算机所能处理的步骤（即算法）描述出来，最后再将算法转换成程序语言代码，即编写出程序。
2.1通过案例驱动逐步建立计算思维
对于程序设计初学者，在开始时先通过案例让学生逐步了解计算思维，让学生知道计算机是怎样来解决问题的，更具体的来说是让学生知道计算机是通过什么样基本步骤的组合或者重复来解决问题的，从而学生知道要让计算机来解决问题，就要把问题分解成计算机所能处理的基本步骤，计算机通过重复执行这些基本步骤即可解决问题。通过反复的练习与加强让学生逐步建立计算思维，掌握分析问题和用计算机的思维方式来解决问题的能力。
下面通过案例w现计算思维。
题目：计算1+2+3+…+100。
篇5
关键词：计算思维；大学计算机基础；课程教学；计算机网络
自从2010年8月中国9所高校联盟在西安会议上发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》以来[1]，国内高校对运用计算思维作为新一轮计算机基础教学改革的指导思想已形成了广泛的共识。2011年11月在杭州召开的大学计算机课程报告论坛上，许多院校对围绕计算思维的计算机基础教学改革进行了不同的解读。笔者认为，目前对计算机基础教学进行新一轮改革的认识是充分的，但如何以计算思维去指导计算机基础教学的具体改革实践，尤其是在“大学计算机基础”课程教学内容的重新梳理和组织方面，仍然有许多值得探讨的问题。
一、“大学计算机基础”课程教学内容改革的需求
教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会制定的《计算机基础课程教学基本要求》所提出的4×3知识体系结构和1+X课程体系[2]，不但回答了上什么课的问题，也科学地阐述了为什么要上这些课的问题。尤其是“大学计算机基础”课程（即1+X中的“1”），在计算机基础教学中占有极其重要的地位。这是我们进行计算机基础课程建设的基石，也是教指委和广大从事计算机基础教学工作的教师们多年辛勤工作的结晶。
由于计算机基础课程所依赖的计算机科学、技术、工程等发展极为迅速，知识更新周期越来越短，使得传统的以技能为主的应用型课程远远滞后于学科发展。尤其是传统的应用技术课程下移到中小学阶段，使得许多高校的大学计算机基础教学入门课程“大学计算机基础”的内容不能满足大学新生的学习要求。笔者最近在和西部一些高校计算机基础课程的教师接触过程中，他们对此更有深刻体会：以技能性为主的计算机基础课程已经到了非改不可的地步。
即使已经进行了课程内容改革的部分学校，仍然面临着课程应该涉及什么内容及如何组织的困惑。不同于大学阶段的数理课程具有完备、循序渐进的体系，计算机基础课程尤其是“大学计算机基础”涉及知识点很多，各种知识互相交叉，很难梳理出一条清晰的脉络，往往从教材到教学过程都是以名词解释为主，也就是解释了“是什么”，却难以进一步解释“为什么”。因此，在新的课程改革中如何表现课程的知识体系就成了亟待解决的问题。例如，在介绍计算环境时，往往局限于具体的机器描述，忽视了对计算环境核心思想的介绍和分析；再如，介绍算法也局限于实现过程，忽视了求解方法的思路。
课程教学内容建设是一项“工程”，不但要解决课程的内容体系，也需要解决如何在教学过程中组织和表现具体的内容。计算机基础教学应该有别于计算机专业教学，不可能也没必要涉及计算机技术的方方面面。大学生学习计算机基础课程，不仅要了解计算机是什么、能够做什么、如何做，更重要的是要了解这个学科领域解决问题的基本方法与特点。计算机作为通识教育的重要内容，不只是简单地拓展学生在计算机方面的知识面，更需要展现计算机学科的思维方式[3]。“大学计算机基础”课程作为大学计算机基础教学的入门课程，需要有相对稳定、体现计算机学科核心思想和方法的内容，不但要解释相关知识是什么，更要回答它们为什么，特别要在不局限于特定机器的条件下，抽象表达计算模型和原理、方法及其实现，因此需要在更高层次上进行课程教学内容建设。
更为值得注意的问题是，由于一些高校“大学计算机基础”教学内容改革的滞后，使得相关学校的教学主管部门开始质疑该课程设置的必要性，有的已经开始将“大学计算机基础”课程从必修改为选修，或者干脆只保留了程序设计类课程。
归根结底，我们必须正视以上问题。能够解决上述问题的关键就是“计算思维”。如果将计算机作为机器，它是一种工具，是具有计算功能的工具；但是，它依赖的科学基础并不是机器本身。这就是把计算机称为“科学的机器”以及把其学科称为“机器的科学”的原因。计算思维反映了计算机学科最本质的特征和最核心的方法。将计算思维能力培养作为计算机基础教学的核心任务，不仅紧紧围绕现有计算机基础教学的根本任务和核心知识内容，而且反映了计算机学科的本质，也体现了通识教育应有的特征[3]。因此，需要全面正确理解计算思维，并运用计算思维的思想对“大学计算机基础”课程的教学内容进行重构。
二、计算思维的核心方法是“构造”
正如陈国良院士等专家所指出的那样：“计算思维不是今天才有，早就存在于中国的古代数学之中，只不过周以真教授使之清晰化和系统化了”。按照周以真教授对计算思维的解释，计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人或机器执行。这一点特别重要：并非所有计算过程都是由计算机完成的。进一步而言，计算思维最根本的内容，即其本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。
现实意义上的计算思维的基础是计算机学科。计算机学科既是构造计算机器的学科也是基于计算机器进行问题求解的学科。从问题求解的角度看，计算机学科所涉及的问题求解均是基于一定计算模型（环境，包括计算机器）和约束上的问题求解。这里所说的计算环境，并非是单一的机器层次上的，而是存在不同层次的计算环境。计算机学科不同的研究领域可以理解为在不同计算环境中的问题求解。例如，在抽象级上的图灵机研究；在指令级上的硬件设计；在语言级上的程序设计；在系统级上的操作系统、数据库设计以及应用软件设计，等等。
无论面向什么层次的计算环境，问题求解首先需要解决的是问题的表示，例如编码/解码和建模等都是典型的例子。只有这样才能够建立计算环境所能理解的基本计算对象，进而为基于计算环境的问题求解提供可能。进一步需要设计问题求解过程，典型的方法有：约简、嵌入、转化、仿真、递归、并行、启发式推理、平衡与折中等。最后需要验证以确定计算过程的正确性与效率，典型方法有预防、保护、冗余、容错、纠错等，其中还需要多维度（时间、空间、简洁、社会、成本）考量计算的效率。
因此，从本质上说，计算思维的核心方法是“构造”（Construct）。这里面包括了三种构造形态：对象构造、过程构造和验证构造[3]。对象构造是面向计算过程中的各种对象，例如指令、硬件系统、数据组织、程序函数/组件、系统软件等；过程构造是基于对象的计算形态的构造，例如指令的执行、算法（涉及数据组织和语言）、计算资源调度、分布式处理、软件工程等；验证构造则是针对前述两个构造的有效性分析，包括测试与分析、系统安全性、可靠性及对社会的影响等。因此，计算思维能力的重要表现就在于培养其构造能力。
进一步地讲，我们可以将计算机学科的12个重复出现的基本概念[6]，与“构造”进行关联分析。可以认为这些12个基本概念实际上就是针对对象构造、过程构造和验证构造的不同的方法与原则[3]。
从学科思维角度看，与计算机学科关系最密切的传统思维方法主要是数学思维、逻辑思维和工程思维。计算思维不是一种孤立的思维，在不同层次（环境）上的问题求解也体现了传统思维的许多特征。如下图所示。
计算思维与传统思维图
抽象级（如图灵机）的问题求解具有数学思维的特征，指令/语言级上的问题求解（如程序设计）具有明显的逻辑思维特征，而在系统级的问题求解中则大量应用了工程思维方法。实际上，也可以把数学思维、逻辑思维、工程思维中的相关思想映射到计算机学科相对应的理论、抽象和设计的相关形态上。
和计算机科学与技术专业能力培养不同的是，计算机基础教学层次上的计算思维能力培养不需要也不可能涉及计算思维的方方面面，而应该面向各专业计算机应用需求，培养学生基本的计算思维能力。主要体现在3个方面，即：对计算机的认知能力，具有判断和选择计算机工具与方法的能力（包括运用信息技术的学习能力等）以及运用计算机解决专业问题的能力。
三、教学内容组织
近年来，许多高校对大学计算机基础课程教学内容进行了大力度的改革，突破了过去那种以计算机应用技能培养为主的教学模式，取而代之的是更多地教授计算机系统知识，更加突出课程的基础性。但是，面对纷繁复杂的计算机专业词汇，如果没有厘清相关的内容体系，无疑将使得学生从“不要学”变成“不会学”，因为即使一个计算机专业的学生要弄清那么多名词、概念也不是一件容易的事。
“大学计算机基础”是高校极为重要的一门计算机基础类课程。该课程内容的改革应该围绕计算思维的核心思想，梳理和删减现有课程教学内容，避免概念的堆积，建立围绕计算思维核心思想的内容组织体系，突出核心的基础内容。
基于上述分析，我们认为“大学计算机基础”教学内容应该涉及抽象级、指令级、语言级以及系统级的典型计算环境，使学生对这些计算环境的基本原理以及基本问题求解方法有所认识，进而从中了解从计算思维的基本方法，培养计算思维的基本能力。因此，下面是我们基于上述思路提出的一种教学内容组织架构。
1.计算的历史与影响。介绍人类追求自动计算的发展历程以及现代计算机技术对经济发展和人类社会进步所带来的影响。今天的计算机从最初的机器发展成为一门学科是人类智慧、想象力发挥到极致的体现。计算机学科与其他各门学科的结合，改进了研究工具和研究方法，促进了各门学科的发展。现在，计算科学已经成为推动人类社会文明进步与科技发展的三大手段之一。
2.计算模型。这是对计算机的高度抽象，最为经典的模型为图灵机/波斯特模型（Turing/Post Model），解释了机器的计算能力及其局限性，同时它还是研究算法的重要工具。按照图灵-丘奇命题，所有可计算的都是图灵机可以执行的。
3.处理器模型。以指令为基础理解具有程序能力的自动计算过程，进而理解现代计算机模型（也被叫做冯·诺依曼模型）。
4.信息的编码与存储。信息的编码与存储是问题表示的基础，也是应用计算机求解问题最基础和核心的工作。通过介绍数制（进制）、逻辑代数和典型数据的编码与组织方法，了解数据在计算机中的基本表示和存储，包括存储器结构和数据的基本组织关系。
5.算法和程序。算法是计算机科学的核心和精髓。通过理解算法的表示与评价、基本算法以及程序的基本控制结构，初步理解计算机解决问题的自动实现过程。
6.操作系统。作为计算平台的操作系统，无疑是计算机软件系统中最为重要的软件，也是构建系统的平台基础。这一部分的内容组织不是基于如何使用操作系统，而是需要理解它是如何解决计算资源的竞争问题，高效实现资源共享与分配等。
7.计算机网络。某种意义上，最为吸引大学生的计算机应用技术就是网络。网络是一个集计算机、通信于一体实现资源共享和信息传递的计算环境。网络技术日新月异，网络的核心思想应该是解决资源共享和信息交换中的“约定”问题以及可靠传递问题。
在以上内容中，“计算的历史与影响”从历史和现实的角度认识计算机技术的影响和作用；“计算模型”在抽象级计算环境上理解计算的基本原理；“处理器模型”则展现指令级计算环境的基本构成，进而理解现代计算机的基本工作原理；“算法和程序”则从语言级计算环境角度说明计算的基本过程和方法，使学生了解计算机问题求解的基本方法；“操作系统”和“计算机网络”都是典型的系统级计算环境，涉及同一物理机中计算资源竞争问题和不同物理机间信息交换问题的解决思路和基本方法，其中也包含了系统效率与验证这些基本的工程方法；“信息编码和存储”是计算机问题求解的基础，也是最基本的计算对象构造。这些内容涉及不同层面的计算环境的基本构造方法以及对象构造、过程构造和验证构造等基本构造内容，是计算思维最基础和核心的内容。
以上归纳，并非完全是教材的章节，也不完全是课堂教学的顺序，而是一个教学内容组织架构。在具体课程教学中，需要根据这个架构，对每部分内容给予合适的描述，使之能够被正确理解。
四、教学实施：以“计算机网络”为例
前面我们设计了一个基于计算思维的“大学计算机基础”课程教学内容组织架构。从整体上看，这个架构所包含的内容与许多高校现有课程的教学内容有较大的重叠和相似。但基于计算思维的计算机基础教学内容改革不仅仅是教学内容体系的梳理，更重要的是在各部分内容的具体教学中如何组织和呈现相应的教学内容，使学生通过学习理解计算思维的基本方法，而不是简单的概念堆积和知识堆积。
我们认为，较为合适的教学过程应该是围绕问题求解的基本过程。即通过问题的引入，寻求解决问题的思路，进而引出问题的解决方法或实现方法，使学生了解相关内容的核心问题和核心解决方法。这里以“计算机网络”部分的教学为例，分析说明相关教学内容的实施方法。
1.问题引入。网络是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机用通信设备和通信线路连接起来，以实现资源共享和信息传递的系统。因此，网络系统需要解决的核心问题有：收发端的识别（谁收发信息）、内容识别（收发什么信息）、信息传递路径（路由选择）、信息传递的安全性和完整保障（容错技术、较验技术、身份认证）等。在网络技术的每一个环节，都可以通过适当的问题引出各种可能的解决方案以及对最合适、最有效同时也是最经济的方案的选择。因此，网络中的各知识点本身都是问题所致的，也是应该通过问题引入解决方案进而成为技术的。
2.解决思路。解决上述网络核心问题最主要的思路就是“约定”，不同机器之间有了统一的约定之后就可以方便地识别谁发送了什么信息。这种约定在网络技术里就是各种各样的协议。所以，在网络技术中最为经典的表述就是“有网络必有通信，有通信必有协议”。为了减少网络协议设计的复杂性，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来满足所有的网络通信要求，而是采用把通信问题划分为许多个小问题，并相应设计单独的协议，使得每个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。网络分层模型就是这种思想的体现，也体现了约简、分解、调度、折中等计算思维的思想。
3.现有实现。网络分层模型在目前实际网络应用中就是OSI/Internet模型，前者是7层协议模型，后者是4层结构。在现实应用中，网络有不同的类型，比如按照网络的覆盖范围有：局域网、城域网、广域网和互联网等。
4.进一步发问。可以进一步地深入分析网络问题，例如：IP是实现收发端识别的基本方法，但当IP地址濒临枯竭，就需要有新的解决方案，如动态IP、IP6等；如果联网的机器过多，那么就会出现通信中的瓶颈，如何解决？这就是网络规模问题，现行的解决方案是设立A、B、C三类网络，以适应不同规模。
层出不穷的网络应用，从技术层面，并没有新的技术，只是各种技术的综合运用，例如Web2.0。在学习了网络的基本知识以后，再通过回溯的方法思考“网络模型”，也许能够使学习者有豁然开朗之感。有关虚拟世界的议论，很大程度上是社会问题，而不是技术本身，因此通过问题引入的学习，不但能够使得学生对具体的技术有所了解，也能够了解到许多网络问题并非是技术问题，但是和技术相关的。这种学习能够使得学习者的视野得到开拓。
以上是以计算机网络为例，分析我们运用计算思维指导计算机基础课程教学的思路。因此，可以将“大学计算机基础”课程教学内容的设计定位于一个适当的高度：围绕计算思维相关的内容体系，结合应用实例和解决问题的过程，在较高的层次上去理解计算过程、计算原理和相关方法。
事实上，无论以何种方法或途径组织计算机基础知识，最终对学习者而言需要把对计算机的感性认识以及使用计算机的激情引导到培养计算思维能力上来。希望学习者在今后的专业学习或者工作中，遇到专业问题能够较为熟练且习惯于思考“如果让计算机来处理这些问题，那么应该如何做”。一个训练有素的专业人员，不但需要知道计算机是如何组成的，也需要知道如何通过抽象表达问题，进而实现自动化处理，同样也需要知道哪些问题是计算机可以解决、哪些问题是计算机不能够解决的。这些就是大学计算机基础课程教学需要达到的教学目标。
参考文献：
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篇6
关键词：计算机教学；计算机思维；能力培养方法
中图分类号：G715 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 21-0000-01
Thinking in Practice
――Thinking Ability Training in Computer Teaching
Mo Yanmei
(Guangxi National Secondary Vocational School,Nanning 530100,China)
Abstract:With the rapid development of the human era,the computer as a discipline has been widely used in the community,been accepted,the computer has also been teaching the importance of the community,this paper from the computer and the computer teaching of thinking how to develop thinking skills methods and their significance for the following narrative.
Keywords:Computer teaching;Computer thinking;Capacity-training method
计算机作为人类劳动工具中的一种，有别于其他的劳动工具。传统的劳动工具如锄头、镰刀等等甚至于发展到现代大型的劳动器械，其代替的都人的肢体部分所做的劳动，而计算机包括一些大型器械中所采用的微电脑代替的则是人的脑力劳动。
一、计算机思维
关于计算机思维，笔者认为应该分为两方面。一方面：计算机软件中形式化了的程序思维。我们利用实践活动中获取的经验，将人脑在解决实际问题过程中所必须经过的一系列分析、综合、比较等思维活动归纳、总结并将其程序化，从而研制出能代替人脑必须经过的大量的、机械重复的思维过程的程序。如数据处理类软件、管理类软件等等。另一方面：计算机使用者的思维。如果说程序思维是属于我们人赋予计算机的思维，那么，计算机使用者的思维就属于我们人的思维活动。为了让计算机能更好地为我们工作，我们在使用计算机的过程中必须加入我们自身的思维，简单地说就是“边思考、边操作”。计算机程序思维和计算机使用者的思维这两种思维的结合构成了我们在利用计算机解决问题过程中所使用到的全部思维活动，使计算机更充分更高效地运用到我们的学习和工作中。
二、计算机教学中培养思维能力的意义
我们在教学中培养计算机程序思维实际上就是教给学生相应的计算机软件知识，而培养学生自身的思维则是教会学生思考。由于我们在利用计算机解决问题的过程中必须同时运用到这两种思维，我们解决问题的效率和质量都取决于这两种思维能否灵活运用，因此我们在计算机教学中也必须同时侧重对于这两种思维能力的培养，单纯的注重计算机操作训练会使学生“知其然而不知其所以然”当题目稍有变化或是当所学的知识需要在实践中具体应用的时候无法将现有的知识联系起来，从而陷入一片茫然，无从下手。而单纯的强调个人思维，会使我们的教学过于抽象，由于计算机课程是一门操作性很强的课程，如果在教学中只是注重学生的分析思考而忽略必要的操作训练，又会使我们脱离了计算机教学最根本的目的，因此，在我们的计算机教学中必须同时注重这两方面能力的培养。由于计算机在现实生活中主要起着工作、娱乐工具的作用，此外，受师资、学生素质、教育层次、社会导向等因素的影响，当前的中职与中学计算机教育仍主要以应用为主，这使得大多数的计算机教师在教学中过于追求教学的短期目的，即学生只要“会操作”就行，在教学中普遍采用“满堂灌”的方式，殊不知，表面上学生似乎是会操作了，但事实上只是将操作的步骤死记硬背下来，无法将计算机知识转化为自身的思维能力，题目稍有变化或是当所学的知识需要在实践中具体应用的时候便会无从下手。
三、计算机教学中培养思维能力的方法
由于思维能力包括了分析、综合、抽象、概括、比较等等能力，是一种综合能力，因此我们无法生硬地将这些能力拆分开来单独训练，而应该将每一个任务当成思维能力的综合训练。例如有这样一项任务：对于一个社会调查数据的汇总表，统计通过各种途径了解各个快餐店的人数，实例中所使用到的数据表如下：
本实例的目的是让学生利用计算机EXCEL软件将数据表中的数据按“了解途径”分类后，统计通过各个途径了解各个快餐店的人数。
此项任务的教学目的有二：（1）数据排序的另一作用：分类；（2）“分类汇总”命令的操作方法。
那么教师应该如何利用这一任务训练学生的思维能力呢？我们按一般解决问题的三个步骤走：
（一）提出问题。我们在演示前不防把操作前的数据表与操作后的数据表同时展示给学生，引导学生通过观察对比数据表前后的变化来了解任务完成的最终效果与目的。例如，操作后增加了哪些数据，这些数据有什么特点，在实践中对于此类数据会有怎样的要求等等。对于没有任何社会经验和工作经验的学生来说这一点尤其重要，这一步不仅能让学生对分类汇总有深刻的印象，让学生更易于理解，而且教师在引导学生观察的过程中，学生也学会了如何比较分析。这一步能培养学生的观察、对比、分析、抽象的能力。
（二）分析问题。在给学生观察操作前后数据的变化，了解了分类汇总的效果和目的后，教师进一步引导学生分析如下问题：①在使用分类汇总命令前需要对数据表按照操作目标进行分类，在计算机中如何进行数据的分类，从而引出“排序”命令的另一作用：分类；②分类的目的是什么，在分类汇总中为什么必须事先进行数据的分类，利用“排序”命令进行分类时排序的“升序”与“降序”对操作结果是否有影响，有怎样的影响；③计算机在执行分类汇总的命令时都对数据表进行了什么处理，在使用分类汇总命令时设置的选项各有什么意义；④在分类汇总结果显示的三级数据在实践中对于这三级数据的应用。在解决问题的三个步骤中这一步是最重要的，因为这一步不仅能让学生调动自身的思维参与到计算机解决问题的过程中，提高学生的分析问题的能力，也是学生了解计算机思维，通俗地说就是了解计算机能解决什么问题，它是如何解决问题的一个最佳途径。只有很好地了解了计算机解决问题的过程，我们才能让计算机更好的为我们服务。
篇7
关键词：混合式教学;Blackboard网络学习;计算思维;小组协作学习
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-7503（2015）11-0050-04
网络教学的发展，使得“混合式学习”逐渐成为教育技术领域的研究热点。近几年，高校学者对混合式教学模式进行了探究与实践，通过将传统教学的优势和数字化网络自主学习的优势结合起来，使二者优势互补，从而提高学生的学习兴趣及认知技能，进而获得更佳的教学效果。
21世纪，随着信息技术的发展，计算机技术在社会各个方面的应用也越来越广泛，随之，社会对大学生的计算机能力也提出了更高的要求和标准。因此，强化计算机应用能力的培养已成为高校计算机基础教育的共同目标。
但是，在课程教学实践中，教师一味地追求计算机应用能力的提高，使得“大学计算机”课程教学变成了计算机基础操作练习课程，课堂教学变得单调乏味，学生丧失学习的兴趣。另外，“大学计算机”作为计算机基础类系列课程的入门课程，其教学效果直接影响学生对后续计算机课程的学习兴趣。那么，究竟如何开展“大学计算机”课程才能既满足社会需求又能激发学生的学习热情，使学生掌握计算机与学科知识融合的技能？针对此问题，本文通过初步探索试图使问题得到解决。
一、混合式教学模式理念
何克抗教授认为，混合式教学就是把传统课堂教学的优势和网络自主学习（E-Learning）的优势结合起来，既发挥教师在课堂上的主导作用，又充分体现学生作为学习对象的主体性。混合式教学模式在充分分析学生的需要、教学内容、教学环境的前提下，将传统的课堂教学与网络在线学习的优势相结合，通过优势互补来提高学生的学习兴趣和能力，强调的是在恰当的时间采用合适的学习方法以达到最好的学习效果。它注重教师“教”，即教师的引导作用，更注重学生积极、有效地学。
二、“大学计算机”课程教学现状
近年来，“大学计算机”课程改革虽然在不断地进行，但目前各高校计算机基础课程的教学仍旧面临很大问题。
（一）教学形式比较单一
目前，高校中“大学计算机”课程的教学形式为教师在课堂以教材、教学课件为主进行知识讲授，学生上机实验课进行实践操作，强化练习。这种教学形式仍然是以课堂讲授为主，以教师为中心，使得教师的“教”与学生的“学”相脱离，导致学生在学习新知识的过程中处于被动地位，缺乏对新知识的学习兴趣，不能激发学生的学习动力，学生学习的主动性很难得到发挥。同时，师生之间的交互性也不强。
（二）学生水平参差不齐
高校的学生来自全国各地，因此，学生入学时所具备的计算机基础知识差异较大，少数学生在高中时已经熟练掌握Word、Excel、PowerPoint等基础知识，而部分远郊区县学生很少接触计算机，对计算机系统组成尚且模糊。另外，学生掌握的计算机知识多限于网络的初步应用，比如：收发邮件、QQ聊天、网络游戏等，大部分学生计算机基础知识和基本技能尚未达到大学计算机基础课程的教学要求。
（三）教学内容不断丰富
随着计算机的发展，计算机知识更新的速度也随之加快，这就意味着教师要在有限的课堂时间内向学生传递更多的现代化信息技术知识。如何合理地安排课程内容，如何高效地传递计算机知识，成为高校计算机基础教师首要思考的问题。无疑，这对于计算机基础教师来说任务加重，对其课堂教学也形成一定的挑战。
（四）教师缺乏培养学生计算思维的意识
计算思维是最近几年提出的新概念，多数计算机基础教师对计算思维尚且概念模糊，对“大学计算机”课程中涉及的关于思维的知识尚未构成体系，因此，在课堂教学中缺乏对学生的思维培养意识，使得计算思维的培养丧失了在“大学计算机”教学中的重要地位，从而使计算机课程教学变成了简单的技术操作。因此，有意识地对学生进行科学的、系统的计算思维培养是一个长期的过程。
三、混合式教学模式下的“大学计算机”课程教
学
（一）教师课堂知识讲授
1.任务驱动式教学
“大学计算机”课程具有基础性、实践性的学科性质，其作为计算机基础教育的入门课程，决定了课程应按照重基础、强实践，突出综合应用能力的原则培养学生。因此，在课堂理论讲授时，教师采用任务驱动式教学，调动学生积极性，提高学生解决问题的能力。
任务驱动式教学是一种教学方法，其最大的特点就是围绕“任务”展开教学。新型的任务驱动教学以确定的任务为核心，教学过程中以“任务”为主线，以培养学习者运用一定的思维方法完成任务为重点内容，培养学习者在完成任务的过程中形成以科学思维解决问题的习惯。也就是说，任务驱动式教学使学习目标明确，适合学生特点，使教与学的过程生动有趣、易于接受。任务驱动式教学适用于“大学计算机”课程中的学习操作类的知识与技能。比如：学习Word表格、图文混排操作时，让学生制作学生情况登记表或者个人简历，掌握其基本操作的应用;学习PowerPoint时，让学生制作数字故事（或数字幻灯片），以此掌握图片、音频的插入及自定义动画等相关内容。学生在完成任务的过程中，教师通过启发、示范，把学生引入到通过某个知识点来解决现实问题的情境，帮助学生结合日常生活中的实例，找到解决实际问题的方法，从而提高应用技能。
2.计算思维的培养
（1）计算思维概念的提出及内涵。美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真教授（Jeannette M. Wing），提出并定义了计算思维（Computational Thinking， CT）的概念：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及理解人类行为等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算机学会理事长李国杰指出，计算思维是在抽象的多个层次上进行思维，是与阅读、写作、算术思维一样的人类的基本思维方式：它选择合适的方式去陈述一个问题，对问题进行相关方面的建模，将问题转化为某个模型的信息处理过程，并用最有效的办法实现问题求解。
（2）“大学计算机”课程中计算思维的培养。计算思维是一种思维方式，教师通过大学计算机课程培养学生的计算思维，不仅仅是教会学生如何操作计算机，更是培养学生的一种思维能力，当学生遇到问题时，能够思考问题，进行问题建模，寻求解决问题的科学方法。教师应深刻地意识到：“大学计算机”课程教学不仅要讲知识，更要讲贯通这些知识的思维，讲可实现的思维。教师时刻注意将思维性的教学理念贯穿于课堂教学中，让“知识”随着“思维”的讲解而展开，“思维”随着“知识”的贯通而形成，“能力”随着“思维”的理解和训练得到提高。因此，教师在平时授课时，应注意系统梳理各单元所蕴含的可见的、可实现的思维，着重培养学生的思维方式，逐步实现知识传授向基于知识的思维培养过渡。例如：在计算机系统组成教学单元，教师可以讲解“0和1”的思维，让学生从系统的角度了解信息存储的过程：现实世界的各种数值性或非数值性信息通过语义符号化转化为0和1表示，0、1将运算转化成算术运算或逻辑运算，运算通过晶体管等元器件实现，体现由软件到硬件的转化思维;在讲解磁盘与文件管理的有关内容时，教师可向学生传授化整为零的基本思维：操作系统将磁盘划分为一个个簇块，文件中的信息按簇块大小被分割，写入磁盘，这样以簇块为单位和内存交换信息，以便充分利用磁盘空间。此外，教师在讲解计算机网络的章节时，可以向学生讲授网络化的思维，讲解Internet基本知识时，可向学生阐述互联网应用思维等。
（二）依托于Blackboard平台的网络自主学习
1.什么是Blackboard平台
Blackboard网络教学平台（也称BB平台）是应用较广泛的教学管理平台。BB平台以课程为核心，教师可以在平台内上传教学课件、教学视频等学科相关内容，学生可以自主选择要学习的课程进行学习，每一门课程都具备独立的学习区、讨论区、作业区、素材资源区，为师生提供了强大的教与学的网上学习环境。Blackboard平台是一个网络教学的支撑平台，为教学提供支持，教师和学生可以在任何方便的时间浏览内容、获取资源、评估教学效果，实现彼此的协作。
2.BB平台在“大学计算机”课程中的应用
Blackboard网络教学平台中，“大学计算机”课程模块包括课程简介、教师信息、公告通知、教学大纲、教学课件、课程录像、上机实验与素材、互动社区、资源链接等功能。由于Blackboard网络教学平台具备这些功能，因此，学生就可以在课外根据自己的学习需要和学习兴趣，进行自主学习：学生登录网络教学平台，查看教师课件和教师课上讲解、操作视频或录屏，有针对性地进行学习;如有疑问，学生可通过互动社区与同学、老师进行实时的交流，以便问题得到及时解决。对于基础稍好的学生，网络教学平台还提供了拓展知识训练题，以激发学生深层次学习的兴趣。
教师可以根据需要重新安排知识点的顺序，以适应学生自主学习的需要;教师还可以根据需要开发支持自主探究、协作交流和探究性学习的资源，资源的内容可以包括与课程内容相关的课程资源和试题资源库，以增强学生对计算机基础知识操作的熟练程度。另外，教师通过登录Blackboard网络教学平台教师端，可查看学生作业完成情况;教师还可以通过登录个人BB平台，对学生登录BB平台自主学习的次数进行统计，进而对学生自主学习情况进行学习分析，以便更好地教学。
（三）上机实验课：分层教学与小组协作学习
有了前两步的教学环节作基础，上机实验课可以采用分层教学与小组协作学习的方式进行，基本步骤如下。
1.测试新生计算机水平并分组
首先，采用上机考试的方式对新入学的大学生进行计算机水平测试，进而统计和分析入学新生的计算机水平，根据统计的信息，对学生水平进行层次划分。然后，根据学生层次进行合理的分组，每组中选择计算机水平高的一位学生为小组长。
2.对小组长进行骨干培养
教师从往届学生中选取课程达标且成绩优异的学生作为小组的组长辅导员，对小组长进行有针对性的培养。小组长预先通过Blackboard网络教学平台进行自主学习，遇到疑问，及时和小组辅导员进行沟通，解决问题;如遇难题，教师给予指导。通过这样的方式，一方面可以锻炼学生的自主学习能力及解决问题的能力;另一方面，留给教师更多的时间进行教学资源、教学过程的设计。应届的学生经培养，计算机水平有了很大的提高，计算机水平测试优秀者则有机会作为下一届学生的小组辅导员。往届学生通过担任小组辅导员，可以作为学习实践加学分，这对于学生来说，在一定程度上也形成一种激励制度，有利于其学习水平的提高。
3.小组协作学习，小组长上机实验辅导
每讲完一个内容单元，教师拟定适合学生团队合作的题目，安排学生上机实验课，小组协作完成任务。小组成员进行协商，根据自己成员特长、兴趣爱好选择合适的题目，或者自行拟定题目。小组成员讨论探索、设计合作方案并进行任务分工，小组成员各司其职，小组长则负责指导和帮助本组学员完成任务，小组辅导员负责全班同学的上机指导工作。教师除了关注学生学习情况外，还应对小组长和辅导员的表现进行及时评价，如果其技术水平有限或其对待同学的提问态度消极、散漫，教师应用积极、认真、水平进步快的学生予以代替。上机实验课旨在通过协作的方式提高学生的计算机技术，更重要的是培养学生的合作、沟通能力。
4.以小组为单位，不定期进行评比
教师不定期对小组进行评比，其中包括学生作业的完成情况、正确率、登录Blackboard进行自主学习的次数等。通过这些方法教师从正面、侧面督促了学生及时完成作业，多加练习。
四、结束语
“大学计算机”课程是针对大学新生一年级的学生开设的。基于网络的混合式学习加上分层化的小组协作学习，在一定程度上可以改变学生原有的学习方式，学生由被动学习变为主动地、有针对性地学习，同时，还可以增强师生之间、学生之间的互动交流，学生遇到学习上的问题，能及时得到指导。当然，在教学过程中，资源的开发和建设以及适当的评价机制也是必不可少的。因此，“大学计算机”的课程建设仍需要广大教师和学生的共同努力。
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篇8
关键词：计算机教学；创新能力；培养
中图分类号：TP3-4；G712 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01
一、前言
我国计算机专业的教学依然很呆板，教学内容依然滞后，培养出来的学生并不能满足社会的真正需求。目前就业单位的用人要求越来越实用化，一般都需要有实际的操作经验。因此我们应该要及时对计算机的教学提出调整，将知识传播的教学方式向着培养能力的方式转变。
二、高校计算机教学存在的问题分析
（一）我国培养学生的创新能力的理念在我国仍然没有深入到所有教育者的内心。我们都知道，计算机的教学是高校重要的基础课程，占据着很重要的地位，随着就业形式的发展，高校的领导和教师对于计算机课程的教学质量都很看重。但是在教学中如何提升学生的创新能力却仍然没有作为教学重点来布置。目前，许多高校的教学内容依然很陈旧，这已经成为制约计算机教学质量的重要因素。多数教师依然利用传统的填鸭式教学完成课堂内容，培养学生具有极强的考试能力作为教学的主要目标，学生只注重考试分数，而忽略了自己是否可以学习到真正的知识，以及是否掌握了计算机的技巧，使得教学顾此失彼，培养出一批高分低能的学生。计算机作为一门应用性较强的学科，我们应该注重培养学生的实际动手能力和操作能力，依靠单纯的理论灌输并不能培养出具有高素质、高水平的人才。因此，我们应该培养学生创新能力作为教育内容的重要指标，在这样的理念指引下来开展具体的教学活动。
（二）我国的一些传统体制和机制制约了学生创新能力的发展。在我国计算机教学除了一些陈旧理念的制约，还受到在教学手段方面的影响，这些因素在很大程度上已经影响到了学生创新能力方面的培养。总的来说，这种制约主要哦来自于现在计算机教学中的评估体制，在我国的教学方案中，一些条文虽然鼓励了教师在教学手段中运用创新，很多教师认为只要按照大纲进行最基本的教学，让学生在考试中取得优异的成绩，这样在上级进行评估时就会取得很高的评价。这就使得教学手段的创新举步维艰。一些学校的校领导为了保证教学任务的完成，不敢轻易的进行教学改革活动，设置了很多的条条框框的规定，使得一些教学活动只能在这些规定中进行，将一些好的理念扼杀在了萌芽阶段。这在某种程度上也限制了学生创新能力的培养。
三、如何提升学生创新能力
（一）强化教师的创新意识和创新能力
1.教师的专业基础要打牢。要想培养学生的创新能力，首先教师应该有着强烈的创新意识。万丈高楼的建立，需要扎实的地基作为基础。高校应该不断引进高学历、高素质的人才，提升教师队伍的整体专业性，与此同时还要对在职教师队伍进行定期的专业技能培训，通过系统的培训，将教师队伍的专业性提升到一个新的层次。
2.培育教师创新能力。作为在课堂上的组织者和引导着，要想培养学生的创新能力，首先应该培养教师的创新能力，在校内，学校应该将培育教师的创新能力作为一项重要的教学任务。鼓励教师争优创先。在做好本职的教育工作同时，要鼓励教师进行新课题的科研研究，要走出校园，和一些企业进行联合开发一些课题，以此来提升教师的创新能力。
3.创新教师教学方式。我们传统的填鸭式的教育对于启迪学生的创新思维能力有着一定的局限作用。这就要求我们在教学中求变，要在课堂上尽可能的采取引导式的教学、启发式教学、探索式教学以及问题教学、情景教学。丰富多样的教学方法可以全面的培养学生的创新思维意识以及创新能力。
4.探索考核方式创新。目前我们的计算机课程考核形式是期末闭卷考核综合学生课堂平时的表现来进行评定。其中，期末的闭卷考核作为最主要的考核方式。为了提升学生的创新能力，我们可以对考核方式进行必要的改革，增加实际操作能力的评估，将其作为期末考试的一个重要占比，将笔试成绩的占比进行适当的调整，这样可以避免高分低能学生的培养，以此来提升学生的创新力。
（二）培养大学生的创新性思维
一个民族的发展需要创新，作为未来祖国建设的栋梁，大学生的创新能力的培养势在必行。创新能力的培养可以给我们带来非常有价值的产物。大多数人的创新性思维都是经由后天培养形成的。由于初高中阶段我们主要是对基础理论知识进行学习，在高校，大学生的创新性思维的培养是大学教师教学的重要任务之一。
1.大学计算机教师要对学生的敏捷性思维和独立性思维进行重点培养。对于学生的思维敏捷性培养，我们可以在键盘输入速度、上机调试的速度来对学生进行有效的培养，通过系统的训练，可以使得学生的思维变得更加的灵活。独立性的思维培养，我们可以培养学生单独完成计算机程序编程，调试以及使用的能力，这两方面都是提高学生创新能力的重要基础。
2.大学生在直觉思维方面的培养。直觉思维是创新能力的一个活跃的表现，在创新方面起到了很重要的作用。很多重要的创造与发明都是直觉思维引导的，在计算机教学中，当一些学生有了直觉想法时，教师应该进行指导，鼓励学生去创造，积累一些解决实际问题的经验。计算机的发展水平是随着时代的发展而发展的，因此我们可以说计算机知识是没有止境的。因此，计算机的教师要鼓励学生去想象、去实践、去探索。鼓励学生运用自己所掌握的知识，制作一些软件、程序。通过独立的创造发明，可以使学生的创新性思维得到最大的锻炼。
四、结语
我国对于学生创新能力的培养，目前刚刚起步，我们要利用计算机教学中创造教育的因素，鼓励学生去自由发挥、去创造。要合理的对课程进行必要的改革，增加实践课程的安排，让学生多动手、多提问、多思考，要发挥学生的自主意识，在最大的限度上培养学生的创新能力。从而达到提升学生全面素质的提升。
参考文献：
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篇9
关键词：计算思维；案例教学法；教学模式；VB程序设计；思维意识
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8352-03
1 概述
随着信息技术的发展，计算机的应用遍及社会各行各业，计算机应用能力的培养不仅限于计算机专业的学生，运用计算机技术解决专业问题是当代大学生必须具备的基本素质。对非计算机专业学生的计算思维能力的培养是大学计算机基础课程教学的首要任务。 “Visual Basic 程序设计语言”（以下简称 VB）作为一门面向对象的程序设计语言，具有简单易学、功能强大、应用广泛的特点。因此，各高校把VB作为非计算机专业进行计算机教育的基础课程之一。由于非计算机专业学生基础薄弱，导致学生认为这门课难学、难懂，另外，有些学生认为这门课跟所学专业无关，缺乏学习的兴趣和热情，所以难以达到理想的教学效果。这就要求教师要不断进行教学改革，从教学模式、教学理念、教学方法等方面推陈出新，以激发学生的求知欲望，改善教学效果，最终提高学生的计算机应用能力和研究创新能力。
案例教学法是指依据教学目标和教学内容，采用案例组织教学的一种教学方法。把抽象的理论和概念融入具体的案例中，使学生清楚地认识到这些原理、概念在实际场景中的应用，有利于激发学生的学习热情和动力。案例教学法注重培养学生用计算机解决实际问题的能力，而不仅仅是学习一些原理和规则。
目前，计算思维的培养成为国际和国内计算机教育界关注的热点，计算思维能力不仅是计算机专业学生应该具备的能力，也是所有大学生应该具备的能力。将计算思维融入到程序设计教学中有助于培养学生的思维方式和创新能力，从而有助于创新人才的培养。
本文依据计算思维的方法和案例教学模式的特点，结合VB程序设计教学的现状，探索采用基于培养学生计算思维能力的案例教学法来改革教学模式，改进教学理念，改善教学效果，培养学生创新能力。
2 计算思维
2.1 计算思维概念的提出
2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授首次提出并定义了计算思维（Computational Thinking）。她认为，计算思维是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[2]。计算思维是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像阅读、写字、做算术一样，成为人们最基础、最普遍、最适用和不可缺少的思维方式。计算思维的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation），即如何按照计算机求解问题的基本方法去考虑问题的求解，以便构建出相应的算法和基本程序。
2.2计算思维培养与程序设计教学
周以真教授认为，计算思维不仅是计算机科学家才应具有的思维，而是每个学习者都应具有思维，终有一天计算思维会像读、写能力一样，成为每个人的基本能力。学习程序设计课程的目的不应仅局限于计算机编程，而是解决各领域各类型的问题。程序设计课程是训练学生思维能力的一个最直接最重要的平台，计算思维则提供了重新审视程序设计教学的视角，将计算思维融入到程序设计教学中会大大提高学生的思维方式和解决实际问题的能力。教师重视和培养学生的计算思维能力，可使学生提高学习兴趣，改善教学效果。因此，程序设计课程的教学核心内容是计算思维的培养，而不仅仅是学习编程技术。师生都应转变观念，在整个教学环节中都应重视和体现出计算思维这一核心思想。
3 基于计算思维的案例教学法
在VB 课程教学中，引入计算思维的思想和理念，以案例教学作为方法和手段，培养学生分析问题、解决问题的能力，将以知识传授为主转变为以计算思维能力的培养与应用为主，为学生今后的学习、生活和工作打下一个坚实的基础。
3.1案例教学法的理论基础
案例教学法长期以来一直是MBA 教学的重要方法之一。经过长期的教学实践，案例教学法以其先进的教学理念、鲜活生动的教学方式已经被推广到 MBA 以外的许多课程中，成为现代教学中一种不可替代的重要方法。所谓案例教学法是指在教学过程中，根据教学目标、教学内容的需要，采用案例组织教学的一种启发式教学方法，通过对典型案例的分析设计，逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。案例教学法把抽象的理论和概念融入具体的案例中，有利于激发学生的学习热情和动力，可充分发挥学生的主体作用。与传统的灌输式教学法相比，案例教学法注重培养学生用计算机解决实际问题的能力以及创新能力[3]。
3.2 基于培养学生计算思维的教学案例设计原则
案例教学法以案例为核心展开教学，因此，教学案例设计的质量将直接影响到案例教学效果。教学案例设计应以激发学生的求知欲，培养学生计算思维能力为基本原则[4-5]。
1）案例的针对性。教师要明确教学内容所涉及计算思维的内容，从培养计算思维的角度出发，重组经典案例，将问题求解提升到计算思维的高度。按照计算思维重组教学案例，让学生更能体会计算思维的本质，即抽象和自动化。
2）案例的实用性。选取的教学案例要有一定的实际应用价值。在选择教学案例时，尽量以专业来区分，围绕与学生自身专业相关的案例进行授课，培养学生运用计算思维解决本专业领域问题的能力。这样才能让学生体会到程序设计的真正作用，才能调动学生学习的积极性。
3）案例的趣味性。设计有趣的案例能够大大激发学生的学习兴趣，从而以兴趣带动学生主动学习，调动了学生学习的主动性。例如： 在讲授计时器控件时，采用了“随机抽奖”案例；讲授IF语句嵌套使用时，采用了“龟兔赛跑”案例；讲授循环语句使用时，采用了“猜数游戏”案例等等。这些生动有趣的案例很容易吸引学生的注意力，使学生积极主动的参与教师的课堂教学，探究问题的解决方法，教学效果可想而知。
4）案例的难度。选择案例要考虑学生的知识背景，过于复杂或过于简单的案例，都会导致学生学习兴趣的下降。所以，选取的案例难度要与学生的认知水平相当，这样才能激发他们的学习动力。
5）案例的循序渐进性。是指设计一组案例，后一个案例是在前一个案例的基础上进行，难度逐步加大，功能逐步完善。这种由简单到复杂的循序渐进的案例设计方法，符合学生的认知规律，有利于逐步培养学生的计算思维能力。例如，在讲授顺序结构程序设计时采用了案例“计算三角形面积”，在选择结构程序设计时可以继续完善该案例，加入判断输入的三边长度能否构成三角形的条件判断。通过不断的对案例进行修正、改进，拓宽案例所包含的知识点，逐步提高学生分析问题、解决问题的能力。
6）案例的综合性。设计的案例既要有知识点案例，又要综合性案例。仅有知识点案例，会导致学生缺乏综合运用所学的 VB 知识解决问题的能力。综合性案例贯穿于某章、某几章或整门课程的教学内容，可以将知识点有机结合在一起，便于学生对 VB 知识结构的整体认识，有利于提高学生综合运用知识的能力。
3.3基于培养学生计算思维的案例教学法实施过程
基于计算思维的案例教学法在VB程序设计教学中的实施流程如图1所示。
1）案例演示。首先通过一个个典型案例的运行效果，尤其在VB课程中还可以配有丰富多彩的可视界面和多媒体功能，可以有效地激发学生的好奇心和求知欲。激发他们自主探究案例如何实现的奥秘。
2）案例分析。在案例分析过程中，首先要提出实现案例所需要解决的问题，使学生明确要完成的任务目标，问题的设置是体现教师如何正确引导和启发学生进入案例情景的关键；然后是问题的表示，即如何建立模型，以便于用计算机进行求解。
接下来与学生共同探讨解决问题的计算思维方法，进而引出相关的知识点。案例教学是以问题为导向，把枯燥单调的理论学习，变成解决真实问题的公开讨论，在不断的提出问题、分析问题、解决问题的过程中，使学生掌握了抽象的理论知识，培养了计算思维能力。
3）案例设计。学生通过教师的讲解、分析， 体会了实现案例的基本思路和方法。在案例设计实现阶段，可以由师生合作完成界面的设计和代码的编写，使学生逐渐形成编写VB程序的思维方式。在这一阶段以教师为主导、学生为主体，充分调动学生的主观能动性，参与意识。学生看到自己完成的案例效果，也会有一种成就感，从而激发学生学习VB程序设计的热情。
4）归纳、总结、拓展。每个案例教学结束后，应就案例教学中所涉及的计算思维方法和相关的知识点进行归纳和总结，巩固加深知识体系。另外，启发学生对案例进一步思考、讨论，在案例的基础上是否有拓展和创新，以及案例设计中的不足。 引导学生自主探究解决问题，培养学生创新思维能力。
4 结论
基于计算思维的案例教学法在充分整合计算思维方法和知识点的前提下，注重学生计算思维和自主探索能力的培养。在 VB 程序设计中使用基于计算思维的案例教学法，避免了枯燥繁杂的理论说教，借助形象的案例来讲解计算思维方法，符合认知规律，切实能够提高学生的学习兴趣和分析问题、解决问题的能力。因此，在 VB 程序设计教学中，合理有效地使用基于计算思维的案例教学法有助于解决传统教学之不足，从而提高教学质量。
参考文献：
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[3] 贾茹，郝长胜，裴衣非.Visual Basic程序设计课程的计算思维教学实践[J]. 电脑知识与技术，2011，7（25）：6266-6268.
篇10
关键词：计算思维；非计算机专业；计算机；基础教育
一、计算思维与计算机的关系
计算思维是一种思维方式，是建立在计算机理论基础知识之上的思维方式，是在了解计算机的计算方法与工作方式的前提下，使用计算机这一工具，计算这一手段，通过约简、嵌入、转化、仿真、抽象和分解等方法使困难的问题得以简化，最终求出结果或得到结论的一种思维方式。但计算思维又绝不仅仅是人在迎合计算机的思维方式。计算思维是人的思维方式，通过这种思维方式引导计算机工作以达到其目的的一种思维方式。而且计算思维是随着计算机相关产业的发展而出现的一种思维方式，因此也是一种新的思维方式。
二、计算思维与非计算机专业计算机基础教育的关系
1.计算思维存在的普遍性。计算思维涉及运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。由于计算机及其相关产业具有普遍性，那么计算思维也不应该仅仅是学习或从事计算机专业人士的一种技能。计算思维并不区分专业与领域，尤其应该将其融入到处于思维活跃期的各专业大学生的解析能力当中。周以真教授在对计算思维的阐述中提到两点，一点是“计算思维是一种根本技能，是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的”；另一点是“计算思维无处不在，当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应掌握，处处都会被使用”。自然，它应当有效地融入每一堂课之中。各专业学生进入大学所能接触到的计算机类课程就是非计算机专业公共基础课，其责任首当其冲。
2.计算思维在计算机基础教育中的主导作用。孙家广院士指出“计算机科学界最具有基础性和长期性的思想是计算思维”。2010年7月，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会在西安会议上，了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，确定了以计算思维为核心的计算机基础课程的教学改革。
美国科学基金会（NSF）2005年底至2006年初鉴于计算机教育中出现的问题组织多领域专家分区域进行了研讨，得出的报告中就涉及“大学第一年计算机课程的构建问题”以及“多学科的融合问题”。计算机公共基础课是非计算机专业学生系统掌握计算机相关知识的首要渠道，教学的重点应放在如何教会学生计算思维，让他们能熟练地运用于本学科中。计算思维在课程中的融入与渗透不仅会让学生掌握一种解决问题的良好的思维方式，同时会帮助学生在大学学习过程中逐步形成优良的专业素质和职业素养，使学生对个人的专业发展有明确的定位。各种情况均说明只有大学非计算机专业计算机基础课程才能做到将计算思维的能力传递给各专业的学生。因为其既是一门给出计算机科学基础概念及相关知识的计算机课程，又是一门面向不同专业的课程。
三、大学非计算机专业计算机基础教育现状分析
对于非计算机专业大学计算机公共基础教育的现状，各位专家学者早就提出了其中存在的问题，而且，在社会信息化程度不断提高等原因的推动下，原有问题日益严重与激化，新的问题也在不断涌现，笔者认为主要的问题可归纳为以下两点。
1.对“计算机公共基础课程”重视程度不足的问题。随着计算机的全面普及以及计算机嵌入式设备的发展，大家对计算机越来越熟悉，计算机再也不是遥不可及的高端设备，而变成了老少皆宜的“家用电器”，大家操作起来都得心应手。相应的，学校的教育教学主管部门和学生甚至任课教师都越来越轻视该课程。计算机基础课程不应被轻视，因为计算思维的推广与普及必须借助计算机科学这一平台。教育工作者尤其应该从战略高度将计算思维从计算机应用能力上提升出来，作为人的一种基本技能来教学。这样必然大大提升计算机科学的地位，也必然大大提升与计算机科学相关的课程的地位。
2.课程定位与课程内容设置不合理的问题。这一问题也是上一问题出现的原由，一般来讲都是将计算机工具化，这样必然使计算机科学受到轻视，与计算机科学相关的课程也必然受到轻视。计算机公共基础课从国家层面对这门课程的定位就是基础课程，也就是与数学、物理相同地位的基础课程。既然是基础课程，课程的教学方法就应该像数学与物理一样，以讲授学科的基础概念为主。现在绝大多数非计算机专业计算机基础课包含的内容多而杂，网络也讲一点，硬件也讲一点，人工智能、数据库也讲一点，除此之外就是主要以OFFICE办公软件的应用为主。此外，再附以一门高级语言，教会学生学会诸如求“1～100的累加和”等程序。大学计算机教育用了一年甚至两年的时间做的是社会培训或学生自学就能快速完成的工作。很显然，理论薄弱而只求作为简单工具使用，这种认知必然对计算机科学的认识淡化，无助于对计算技术中最重要的核心思想与方法的掌握。
四、计算机基础教育中融入计算思维的构想
针对非计算机专业大学计算机公共基础教育目前存在的问题，各地学校也都进行了积极的教学改革。例如“分层次教学”、“任务驱动教学”、“加大实验课时”等多种教学改革方案，也收到了一定的成果。但可以想见，上述提到问题的最好解决方案就是在课程中融入计算思维。目前，国家对于在计算机教学中体现计算思维是充分认可并满怀期待的。西安会议上已经确定了以计算思维为核心的计算机基础课程的教学改革方案，余下的工作就是各级教育部门与教育工作者如何在计算机课程的教育教学中进行实施与推进。
周以真教授对计算思维定义中的阐述中涉及的很重要的内容就是计算思维是考量如何运用计算机科学相关知识去更简单、更有效、更快速地求解问题，得出最佳的结果。因此绝大多数教师都在无意识地、潜移默化地在教学中融入了计算思维的内涵。只不过由于计算思维的提出与受重视的时间并不长，大家没有意识到而已。那么如何在计算机基础教育中融入计算思维这一问题的主要工作就在于将计算思维教育战略高度化、意识形态化以及系统化。但这一融入具体如何实施是一项巨大的系统工程，笔者结合相应学者的研究资料对该问题进行了系统的思考，并在所讲授课程中进行了简单的实验，可表述如下。
1.讲授内容的调整。在课程教学中要想更好地体现计算思维，需要对课程定位、教学大纲、教学日历以及教学内容进行调整。由于这需要学校教务部门的审批无法全面铺开，但在教学过程中还是应该尽量系统地培养学生的计算思维能力。在《计算机文化基础》课程中较为具体与形象地给学生讲授计算思维的基本内容，使学生了解人与计算机能力的局限性，了解计算思维解决问题的一般步骤，理解计算在问题解决过程中所发挥的作用。而压缩了诸如同一知识点重复训练的多个EXCEL案例。在程序设计课程中拿出更多的课时进行算法设计以及程序执行过程等的讲授，而相应地转变了以往对每个命令及语句的具体训练。
2.作业及实验任务的调整。在课堂上更多地给学生预留出思考的时间。对于实验任务的设置也更明显地体现计算思维。例如，对理工类的学生，教师将从问题抽象化描述、问题表示、模型建立、寻求解决方案、算法设计、机器实现等步骤一一进行引导，增加学生体会计算思维本质内容的机会，鼓励学生发展更广阔的思维，更多样的解决问题的方法，这也增强了学生以更简单有效的方法完成任务的愿望。
3.区别对待不同类型、不同层次的学生。在教学中对于理工类学生加强系统设计与算法设计的训练，对于文史类学生较理工类学生在更多考量美学的基础上偏重工作中的实际应用。对于本科学生也较专科学生给出了较多的基础理论内容，并给予了更深层次的引导。
虽然计算思维在笔者的课程教学中无论质与量的体现都很薄弱，但这无疑是一个良好的开端。对于计算思维如何更好地在非计算机专业计算机基础教学中体现，并达到其应达到的效果是一个系统化、长态化的复杂工作。同时也是与教育相关的部门、组织与个人息息相关的。不断学习、探索、实践与总结是唯一解决之路。
参考文献：
[1]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）.
[2]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011，（1）.
