新時期大學計算機教育改革前沿動向

鮑潔

摘要：我國大學計算機課程正在開始新一輪的改革，“計算思維”及其作為大學計算機課程改革核心的問題成為熱點。文章圍繞新時期大學計算機課程如何改革與發展，記述一系列學術研究、實踐探索及交流研討活動，闡述多位專家的觀點、共識與爭鳴，透視出當前大學計算機教育改革的前沿動向。

關鍵詞：大學計算機課程；計算機基礎教育；改革；計算思維

文章編號：1672-591-3（2013）07-0017-04

中圖分類號：G642

1 背景與主題

2012年8月8日至9日“第八屆全國高等學校計算機教育改革與發展高峰論壇（2012）暨大學/高職計算機基礎教育高峰論壇”（以下簡稱“論壇”）在云南省昆明市隆重召開。論壇是在全國高等學校計算機基礎教育研究會等八個學術組織共同主辦的“第二屆全國高等院校計算機核心技能與信息素養大賽”（以下簡稱“大賽”）之后，為了推進大學計算機教育改革，促進競賽與教學相結合而舉辦的。論壇的主辦單位與大賽的主辦單位基本一致，有教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會、教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會理工分委會、教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會計算機科學與技術專業教學指導分委會、全國高等院校計算機基礎教育研究會、全國高等學校計算機教育研究會、中國計算機學會教育專業委員會、《計算機教育》雜志社等。中國鐵道出版社承辦了本屆論壇。譚浩強、馮博琴、蔣宗禮、高林等知名計算機教育專家以及來自臺灣師范大學的戴建云教授出席了會議并作學術報告，來自全國180余所高校共計200多人參加了會議。

論壇以“新時期下計算機教育的改革與發展”為主題，重點對非計算機專業大學計算機課程改革開展了研討，圍繞當前的熱點“計算思維”及其作為大學計算機課程改革核心的問題，專家學者呈現了各自的學術觀點，參會代表表達了不同的感想與認識。

圍繞主題，共有13位專家作了大會報告。分別是馮博琴教授的《計算思維驅動的大學計算機課程改革思考和實踐》、譚浩強教授的《研究計算思維，堅持面向應用，銳意改革創新》、高林教授的《面向應用型人才培養的新一輪大學計算機教育教學改革——理念與解決方案》、吳文虎教授的《“程序設計基礎”課程改革十年的再思考》、盧湘鴻教授的《大學計算機課程與應用型、實用型、創新型人才培養——北京大學計算機改革介紹》、戴建云教授的《計算思維與信息決策思考力在臺灣的實踐經驗》、王挺教授的《課程教學中的計算思維培養初探》、管會生教授《計算思維：從中國古算具到圖靈機——紀念圖靈誕辰100周年》、蔣宗禮教授的《深化內涵，以提高計算機類專業辦學水平》、溫濤教授《TPCARES-CDIO教育教學改革的探討與實踐》、袁玫教授的《核心技能、信息素養與計算機基礎課程改革》、侯冬梅教授的《切實提高大學生的計算機應用能力——從IC³的實踐看大學計算機教育改革》等。論壇中還舉辦了兩個專題沙龍，分別就“應用型院校非計算機專業大學計算機課程改革”與“國際標準認證IC³的應用”進行了深入探討，參會代表普遍認為：以計算思維為主線的新一輪大學計算機課程改革，更多是針對研究型大學提出的，而對于應用型院校，還需要積極研究計算思維的內涵，研究計算思維在應用型人才培養中的作用，從理論和實踐層面處理好計算思維與應用能力的關系；國際標準認證IC³的應用，在提高大學生計算機應用能力上開辟了一條有效的新途徑，值得推廣；對于以培養高技能專門人才為主的高職教育中的大學計算機教育，也同樣面臨諸多類似問題，需要及時啟動高職院校大學計算機教育改革進程，以適應新一代信息技術應用的需求。

2 共識與爭鳴

論壇對于非計算機專業大學計算機課程改革與“計算思維”培養的問題進行了多視角研討，有共識，也有不同觀點的爭鳴。

2.14點共識

1）大學計算機教育急需改革。

隨著計算機技術的迅速發展，特別是新一代信息技術的發展，計算機應用領域不斷擴大，社會對計算機應用能力要求在提高，所以高校非計算機專業對大學計算機教育教學的要求也在提高；中小學的信息技術教學不斷加強，使得大學入學新生的計算機應用能力不斷提升。這兩方面的變化對本科/高職院校非計算機專業大學計算機課程提出了挑戰：一方面，很多學生已不同程度地掌握了作為智能工具的計算機的應用；另一方面，大學計算機課程的教學內容滯后于信息技術的發展，未能很好解決專業服務的問題，對學生計算機應用能力的培養還不能滿足工作需要。這些問題使學生對大學計算機課程學習興趣不高，教學秩序難于控制。針對這種情況，一些學校開始削減大學計算機課程學時，甚至計劃取消大學計算機課程，這也造成大學計算機課程教師與專業教師之間的爭議。與會專家、教師都認識到推動非計算機專業大學計算機教育教學改革已迫在眉睫。

2）大學計算機教育教學改革需要分類設計。

必須重新規劃大學計算機課程體系，重新設計大學計算機課程內容，改革必須分類分層次進行，不能搞一刀切。教指委有關專家指出“不需要也不可能將計算思維的所有概念全部灌輸給所有的學生”“應用領域不同，使用計算機完成任務的要求、方法和程度不同，對計算機應用能力要求也就不會相同，需要進行思維活動的深淺、參與的程度也有所不同，導致大學計算機教學必然多樣化，要分類分層對待”。教育部教指委文件已提出將大學本科計算機課程改革方案按學科專業門類分為6類設計。因為經濟社會對人才的需求是分類型的，大眾化階段的高等教育也是分類發展的，所以非計算機專業大學計算機課程改革的分類進行，不僅要按學科專業分類，而且要按教育類型分類。首先要根據本科、專科（高職）不同培養層次劃分為本科的大學計算機課程和專科（高職）的大學計算機課程；在本科層次中又分為研究型和應用型人才，進而再按理科、工科、文科等學科專業門類需要，綜合考慮進行課程體系的分類設計與實施。

3）在大學計算機教育中引入計算思維具有前瞻性。

科學思維是人類智能的重要體現，是自然科學和社會科學發展提升到哲學層面的結果，進而又反作用于科學技術和人類社會的發展。自古以來，數學的發展形成了邏輯思維；物理學生成的實驗思維成為實證思維的重要組成部分；系統論等提升了人們的系統思維能力。隨著計算科學的發展以及全社會計算機應用水平的提高，近年來計算思維的概念被明確提出并在不斷地被清晰化和系統化。計算思維是對傳統計算機應用能力體系的提升，是計算機科學新發展的產物，對大學計算機課程的教學內容提出了新的要求。隨著對計算思維的深入研究，計算思維有可能發展成為新的科學思維方式，指導各類專業工作，成為分析解決問題的思維方法支持。因此，會議討論認為：在非計算機專業大學計算機課程中引入計算思維具有前瞻性，很有必要。

4）對計算思維還需要深入研究。

目前，計算思維成為計算機教育討論的新熱點，由計算機界提出，以計算學科為基礎，其目標是構建形成普適性計算思維理論體系，已引起廣大學者與高校教師的高度關注。目前計算思維的定義仍限于計算學科化的概念術語解釋，未形成完整的理論基礎和方法體系，在非計算機專業計算機基礎課程改革中引入計算思維能力的培養，在認識上、教學上還存在著不少的困惑與爭論。

有專家認為計算思維在“教學”層面上沒有形成一個清晰的表達體系，其內涵、外延還沒有得到清楚的描述……計算思維為什么可以成為當前計算機基礎課程教學改革的核心，對此應當進行深入探討。有專家認為計算思維目前還僅在計算機界內部討論，并沒有研究透徹，對計算思維諸多要素的提取還局限于計算學科的專業術語，難于被廣大公眾所理解和接受，成為普適性思維方式，有待提升到哲學層面。有專家認為計算思維目前的討論只是初步的，并不成熟，應作為學術問題展開研討，進行交流，百家爭鳴，集思廣益，而不要在不求甚解的情況下，急于貫徹，應該深入調查研究，充分聽取各種意見，取得共識。

盡管與會專家、教師從各自不同視角發表了對計算思維的看法，但對于“將計算思維從計算學科提升成一種科學思維方式，還需要加強深入研究”是大家的共同認識。

2.2兩點爭鳴

“論壇”對于非計算機專業大學計算機教育改革與計算思維培養問題尚存在一些不同觀點的爭鳴和討論，主要反映在以下兩個方面：

1）計算思維能力與信息應用能力的關系。

“論壇”研討中對計算思維在非計算機專業本科/高職計算機基礎課程以及計算機應用中定位的討論，其實質是在大學非計算機專業的計算機教育課程改革中如何處理培養計算思維能力與信息應用能力的關系問題。

有專家認為要把計算思維能力的培養作為我國高水平研究型大學計算機基礎教學的核心任務，應加強以計算思維能力培養為核心的計算機基礎教學課程體系和教學內容的研究，在計算思維指導下進行大學計算機課程改革與建設。在這一觀念指導下，專家結合自身實踐探索提出了理科、工科、文科類非計算機專業以計算思維能力為核心的大學計算機課程體系方案，介紹了教學中突出培養學生計算思維能力的經驗以及尚存的困惑。

有專家認為對于應用型人才培養必須注意正確處理培養計算思維與面向應用的關系，培養計算思維不是目的，而是為了更好地應用計算技術，推動社會各領域的發展與提高，應用型大學非計算機專業計算機教育的本質永遠是計算機應用的教育，要以應用能力為導向，使學生具備在各個領域應用計算機的能力。

有專家認為新形勢下信息應用能力的內涵已發生深刻的變化，傳統的以技術技能為主的信息應用能力必須向以行動能力為核心的信息應用能力提升。在計算機基礎教育中計算思維要服務于信息行動。在這一認識指導下，專家介紹了面向應用型人才培養提出的“以計算機學科理論、知識應用、基本技能為基礎，以計算思維為主線，以信息行動能力為核心，以信息應用為目標”的大學計算機教育課程體系和解決方案。

還有專家以國家精品課程“程序設計”課程的教學為例，介紹了遞歸、抽象、枚舉、搜索等計算思維諸要素如何在“問題驅動-理清思路-建立模型-構思算法-程序實現”的程序設計過程中運用，以培養學生計算思維與解決問題的行動能力，極好地詮釋了計算思維與程序設計行動過程的關系，強調了只有在問題解決的實踐中才能培養計算思維與行動能力。

來自臺灣的專家介紹了臺灣地區大學非計算機專業的計算機教育，它將信息處理能力與批判思維能力很好地結合，著力培養學生信息決策思考力，這也是當前國際的主流趨勢。盡管一些提法與大陸不同，其實質還是培養學生運用科學思維和信息技術解決問題的行動能力。

在大會討論中，針對計算思維能力與信息應用能力的關系問題，來自全國大學的一線教師進行了熱烈討論，發表了各自的觀點看法，給出了很多建設性意見，也提出不少疑問。

2）對當前大學新生計算機應用能力掌握狀態的估計。

在對新的大學計算機課程改革方案討論中，就主張取消作為“狹義工具”的計算機基本技能教學內容，專家、教師發表了各自的看法。不同觀點的本質并非是否定計算機作為“狹義工具”的重要作用，而是對當前大學新生的計算機應用能力的掌握狀態上存在著不同的估計。

主張“取消”的實質是認為，中學信息技術教學的提升使大學新生的計算機基本技能水平已有很大提高，有的甚至比教師還要強，特別是重點大學的入學新生，因此本科與高職非計算機專業計算機基礎課程可以消減學時或不用開設了。但由于信息技術并未列入高考內容，也鮮見對全國范圍內大學新生計算機基本技能水平的調研數據，使主張“取消”缺乏實證依據。

在論壇中專家對2012年“大賽”情況進行分析，給出了警示。從分析數據看到，在2012年大賽中，大陸有28個省、市、自治區的202所高校的1萬多名在校學生參加，總決賽階段從1萬多名參賽者中選拔出534名學生進行決賽。在總決賽中，針對基于國際IC³標準的計算機基本知識、概念及IT工具使用的上機在線競賽，競賽結果顯示這些經過選拔參賽并進行一定輔導與練習的學生，計算機基本技能與基礎知識和概念掌握的平均成績僅為及格。本科生比高職生平均成績略高。同類學生平均成績不高，且標準差和極差過大，說明對“狹義工具”的計算機基本技能掌握嚴重不平衡。按省、市、自治區統計的平均成績看，經濟發達、沿海地區的平均成績與西部地區存在差異，但差異不明顯。而對重點高校參賽情況的分析可以看出，重點高校的成績要好于普通高校及高職院校，但不均衡，僅有兩所重點大學平均成績較高，多數重點大學的平均成績接近總平均成績，還有一些重點大學的平均成績在總平均成績以下。由此，得到的結論是，對計算機基礎知識、概念的掌握和基本工具的使用，一般大學生群體的整體情況不會好于參加總決賽學生的這個競賽結果，所以，不支持“在全國范圍，進入高校的學生已經基本掌握計算機的基本操作”的觀點。實證研究結論是“大學新生信息技術應用水平總體在提高，但嚴重不平衡”，掌握好“狹義工具”仍是非計算機專業大學生的基本功，只是大學計算機課程改革要建立在“不平衡”這一實證研究基礎上。

在與會專家學者給出的以計算思維為主線的大學計算機課程體系改革方案設計中，從不同視角展示了對以計算思維為主線的大學計算機課程體系改革的認識和探索，也反映出對“狹義工具”的計算機基本技能在大學計算機課程體系改革中的不同態度，也許這正是高等教育分類發展形勢下，大學計算機課程改革的良好基礎。

3 結語

在本次論壇中，與會專家和教師圍繞主題和重點展開學術探討，就新時期計算機專業教學改革與非計算機專業計算機基礎課程改革的熱點、難點問題各抒己見，開啟了新的認識，開闊了改革的思路，促進了交流的深入。面對改革與發展帶來新的挑戰，探索符合我國高等教育分類發展的大學計算機課程改革是我們面臨的重要任務。這當中我們既不能盲目，也不能畏縮，要以深入研究為基礎，明確人才培養需求，搞清內涵，抓住本質，扎實推進改革的步伐，推動新一輪改革的進程。

（編輯：彭遠紅）