计算机课程与计算思维能力培养策略

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摘要：文章从计算思维的概念出发，分析目前大学计算机课程中计算思维能力培养现状，提出以计算思维的教学理念重构大学计算机基础教学内容，以多种教学方法相融合的方式创新计算思维培养方式，与专业背景相融合提高计算思维能力培养的针对性，以提高计算思维的内驱力为目标完善教学资源建设的计算思维培养措施。

关键词：计算思维；大学计算机；能力培养

近几年来，一个全新概念“计算思维”在计算机科学中获得广泛热议和推崇，自其概念被提出以来，我国国内计算机领域的一些专家学者对此进行了深入研究，纷纷阐述计算思维能力培养在大学计算机基础教育中的重要意义。学界上的研究成果引发教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会将计算思维能力培养作为大学计算机基础课程教育的基本要求和具体目标，同时也明确指明了计算思维能力对于双创人才培养的重要作用。本文对在大学计算机课程中培养学生计算思维的策略进行研究，以期对大学计算机基础教育中的计算思维能力培养实践提供一些借鉴。

1计算思维

计算思维概念的最早提出者是来自美国卡内基·梅隆大学的计算机系主任周以真教授。她在2006年给出的计算思维定义是，运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等，它是涵盖计算机科学的一系列的思维活动。她还认为，计算思维虽然生发于计算机科学，但又绝不仅限于计算机科学，在数字化的时代中，它应该是一种普遍性的认识和普适性的技能。周以真教授在其从教的大学中成立计算思维研究中心，以非计算机专业学生为培养对象，开展计算思维能力培养的教学实践，周教授的教学实践探索为世界上很多大学提供了计算思维能力培养的实践经验。计算机和互联网是网络时代人们从事各种行业不可或缺的资源和平台，在计算机基础教学中施以计算思维能力培养，对于学生运用计算思维思考问题、分析问题和解决问题，以及培养大学生的创新思维、提高创新能力都深有意义。同时，计算思维运用于大学生的专业学习中，可以引导学生展开自主学习，对于激发其学习潜能，拓宽专业知识层面，并养成良好的学习习惯将起到重要作用。

2大学计算机课程中计算思维能力培养现状

2.1从课程内容设置上看，对计算思维认识还不到位

虽然一些高校的学者和教师开展了有关计算思维内涵及其特征的研究和解读，但其研究留存在理论意义上的居多，大学计算机基础课程教学实践融入计算思维的还不普遍，从课程内容设置和教学目标设计上也鲜少体现计算思维的理念，更别提系统化了。高校目前的计算机基础课程，基本还是延续了陈旧的教学框架和模式内容，只不过对新技术运用进行了部分更新，远不能满足计算机和网络普及时代现代大学生的实际需求。面对已经具备一定计算机基础的大学生，很多教师感到按照现行的教学教材和教学目标，无法给予学生新的学习内容和学习方法，教学热情极大消减，而同时，由于对计算思维缺乏足够的认识和必要的培训，很多计算机基础课程教师不知道如何在自己的教学实践落实计算思维，有些教师探索出的教学经验也不足以推广实施，教学内容安排不够与时俱进，因此，计算机基础课程教学内容改革势必需要提上日程，并从战略高度提高对计算思维能力培养的认识程度[1]。

2.2从教学方法施行上看，缺乏计算思维的组织教学

目前，多媒体授课和上机实践课相结合仍然是大学计算机基础课程教学最普遍的授课模式。很多教师只拿大学计算机基础课程当作学习其他科目和日后步入工作岗位的实用工具，在这种“狭义工具论”意识指导下，教师往往忽略计算思维对于分析问题和结合问题的独特性和重要性，忽略了培养大学生的计算机文化意识，其组织教学活动没有将计算思维纳入课程教学的顶层设计，也没有根据计算思维的特点以及其内部发生机制来开展适用于计算思维能力培养的新的教学模式[2]。大多数教师在教学设计中还是一味地讲操作系统处理，讲网络与网络安全，开展上机实践练习，即便是有的教师已经意识到计算思维在组织教学中的实际功效，但由于教师关于计算思维的系统性认识不够、顶层设计不足，他们在教学活动中对于学生计算思维能力的培养是处于无意识或者是隐性教学状态中的，还没有形成有意识的教学设计和显性的教学实践，这种方式的思维训练对于学生计算思维能力培养是低效的。

2.3从教学组织分类来看，计算思维与专业融合度不高

大学专业类别划分具体明确，不同专业对于大学计算机技术应用以及计算思维的方法指导是有一定差异的。目前大学的计算机基础课程基本做到了根据文史类、理工类、经管类等类别设置不同的计算机教学内容，比如针对文史类专业学生重点讲授文档编辑和排版，针对经管类专业学生则重点讲授数据统计分析。但是由于很多院校都出现教育资源紧张的状况，作为基础通识课程的大学计算机一般仍采用大班集中授课的方式进行，远远无法满足不同基础、不同专业学生的个性化学习需求。很显然，计算思维要想与专业背景相融合实现对学生分析和解决专业问题的能力培养更是无从谈起[3]。因此，高校需要细化计算机基础课程的分层教学、分类教学组织体系，以利于计算思维能力培养在专业教育中更具有针对性和实用性。

3大学计算机课程中学生计算思维能力培养的策略探析

3.1以计算思维的教学理念重构大学计算机基础教学内容

面向现今的大学生，计算机基础课程偏重讲原理、性能以及操作方法已远不能满足其学习需求，也不符合现代计算机课程的教学目标要求。引导和启发学生运用计算思维思考、分析、解决实际问题，提高其计算思维能力应该成为当前计算机基础教学的重要和关键任务，因此，必须以计算思维能力培养为目标进行教学内容的改革和重构，如表1、表2所列。拿计算机进制转换问题来说，在传统的教学中，教师单纯从计算机应用方面进行进制转换和信息表示方式的解释，以计算思维进行教学内容的重构，就把进制转换问题上升到了理论层面，教师引导学生展开独立思考，对计算机信息的存储和表达能够产生更为深刻的理解[4]。计算机基础中不乏计算思维精髓的体现，往往需要教师的有意识提炼。比如在进行程序设计的教学中，教师要让学生认识到程序设计过程即解决问题过程，需要运用计算思维去理解从一般现象到一般规律，再到一般原理，以“指令集”方式描绘解决问题的方式。整个程序设计过程都是基于计算思维的思维方式指引着知识渐进过程。

3.2以多种教学方法相融合的方式创新计算思维培养方式

要想培养学生的计算思维能力，需要不断创新教学模式。引导式教学、案例教学和任务驱动教学应用比较广泛，都能很好地体现计算思维的教学理念。这些先进的教学方法其共同之处在于以问题解决或者任务完成为中心，教师传统的单向输出式讲解让位于学生的自主思考、参与体验、合作交流、推敲总结，学生的积极思维活动和主动探索精神获得充分发挥，计算思维能力和创新能力得到有效提升。另外，随着信息技术和新媒体的广泛应用，一些充分运用网络资源的教学模式活跃于教学中。比如MOOC在线学习，比如翻转课程学习，学习时间能够自由支配、教学活动灵活新颖，使之备受广大大学生青睐，大学生在这种新颖灵活的教学活动中自主学习能力得到增强，教学质量和效率获得提升，而且学生还可以根据自身专业特点对一些学习内容和重点进行调整，对掌握不扎实的内容进行反复学习，学生的学习探索过程中其计算思维能力在无意识中得到有效提升[5]。

3.3与专业背景相融合提高计算思维能力培养的针对性

计算机基础课程对于非计算机专业的学生来说是应用型课程，通过计算机技能知识学习和计算思维能力培养，能够解决未来工作中所遇到的实际问题，并且具备解决实际问题的思维和能力。因此，结合不同专业、不同学科的教学背景来对其计算机基础课程教学方案进行设计，优化现有课程体系，是提高大学生计算思维能力针对性和实效性的有效途径[6]。在这方面，很多高校根据理工、文史等大类别的划分区分了计算机基础教学计划，但是这种划分方式还是比较粗放型的，并没有针对不同的专业对基础课程教学重点进行侧重性的调整，其针对性有待提高。比如文史类别的计算机基础课程目前侧重了Word文档、Excel表格、PowerPoint演示文稿以及Internet基本操作，而对于文史类别中的新闻传播专业则更应该对多媒体制作的处理方法、应用型软件模块以及网络新媒体的运用等做更深层次的介绍。高校在大学计算机基础课程教学中应该按照专业学科开设小班课程教学，以增加计算机与专业学科知识点的融合度，有利于计算思维的针对性和实用性。

参考文献：

[1]薛佳楣,苏晓光,刘越,等.基于计算思维能力培养的大学计算机基础教学策略[J].电脑知识与技术,2021,17(1):197-198.

[2]李辉,唐新来,徐奕奕,等.基于计算思维的大学计算机基础课程教学改革的研究[J].高教学刊,2017(6):105-106.

[3]于宁,戴红,安继芳,等.基于计算思维能力培养的大学计算机基础课程教学改革探索[J].计算机时代,2017(9):72-74,78.

[4]高淑香.计算机基础教学中计算思维能力的培养[J].盐城师范学院学报(人文社会科学版),2018,38(2):118-120.

[5]何啸峰,李海燕,鹿江春.计算机基础教学中计算思维能力培养研究[J].实验技术与管理,2018,35(9):214-217.

[6]刘博.计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨[J].电脑知识与技术,2017,13(11):116-117.

作者：陈少波 单位：陕西理工大学 数学与计算机科学学院