計算思維視角下計算機課堂教學質量的提升

武峰

摘 要：計算思維是一種思維概念，培養計算思維是培養人的一種思維方式，培養人們具有控制計算機設備，運用自身智慧解決計算時代的各種問題的能力。通過分析計算思維與大學計算機基礎教學的關系，嘗試計算思維的大學計算機基礎課程改革，探討融合計算思維理論的分層教學思想，試圖構建一種新的教學體系，旨在服務教學實踐，對人才的培養是具有特殊意義。

關鍵詞：計算思維；計算機教學；質量；提升

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）06-338-01

“計算思維”這一名詞來源于一項美國的計算思維專題討論，那里給出的專業名詞解釋為：一個所有課堂問題解決的工具。這一名詞在誕生之日起就引起了全世界范圍內的廣泛議論與轟動。在中國，也有著一大批的教育工作者以及科學工作者針對這一概念做出了有益于、適用于我國教育工作的貢獻，但在新教育背景下，如何應用計算思維來豐富、優化大學計算機教學工作又成為廣大教育工作者心頭的難題。下面做出論述。

一、計算思維

什么是計算思維？周以真教授給計算思維的定義是：運用計算機科學的基礎概念進行求解問題、設計系統和理解人類行為的一系列思維活動。她認為計算思維具有 6 個特征：概念化，不是程序化；根本的，不是刻板的技能；是人的，不是計算機的思維方式；數學和工程思維的互補與融合；是思想，不是人造物；面向所有的人，所有地方。這一定義為計算機教育教學理念、定位和要求賦予了更為先進、科學的內涵。針對非計算機專業的學生，龔沛曾教授等將計算思維培養細分為計算思維意識、方法和能力 3 個維度。

二、計算思維的具體含義與現實意義

我們所處的這個時代是信息的時代，近年來我們正在大步邁向云計算的時代，每天我們都會與計算機接觸，每天都會接觸到計算活動，長而久之這里就出現了計算思維。從今天科學技術發展的趨勢以及云計算的快速發展來看，計算思維必將長其并且嚴重影響我們今后生活。

所謂計算思維的現實意義，就是指的是人類自從步入文明社會以來一直沒有間斷過的計算習慣。在遠古時代人類就己經開始了那石頭記數就開始計算活動了，從那個時候開始計算就一直沒有離開過我們的生活，從這里看來就說明計算思維己經根深蒂固到我們的生活中。

三、計算思維影響下計算機教學工作的改革研究

1、關注課程間內容的銜接

唯物辯證法提出“事物是普遍聯系的”。我們認為，孤立地討論或建設某一門課程是片面的。在整個專業的拓撲結構中，每門課程都有其相對固定的“坐標”和先導、后繼聯系。忽略了這些聯系，課程建設就可能變成“無源之水，無本之木”。例如，在數據結構和其先導課程C語言程序設計中，往往數據結構需要的相關知識點在c語言的教學中沒有得到很好的強化，從而給數據結構的“教”與“學”帶來很多“意料之外”的困惑，這在數據結構的實驗教學中表現得尤為突出。在數據結構和離散數學課程中都會涉及“樹”“圖”的講解，但經常有沒有明確該部分內容在兩門課程中的不同側重點的情況，導致內容重復、資源浪費。同樣的問題也出現在面向對象程序設計和JAVA程序設計課程中。另外，在學習了C程序設計后，其后續的程序設計類課程中可將重點放在數據結構和算法的分析，放在問題的抽象和解決上，繼續糾纏于語法細節的討論則有“舍本逐末”的嫌疑。此外，程序設計類課程與數據庫原理和軟件工程的銜接，以及計算機組成原理等偏硬類課程的銜接等也經常有著同樣的問題。

2、保持課程內容的“先進性”

最新的研究成果需要及時融人到教學中，引導學生去關注該方向的進展。教材的使用有其相對固定的生命周期，而學科的發展也在不斷進行。另外，教師在授課中不能拘泥于考試這個“指揮棒”。2008年開始，計算機專業考研實行全國統考，考試科目和考試內容“一刀切”。在這樣的背景下，有的老師開始選擇性授課，和考研內容相關的重點講，無關的就簡略講或直接“束之高閣”，更遑論前沿或前瞻性的內容了。以操作系統課程為例。現在多核處理器早已大行其道，但在我們的教材中卻鮮有提及，授課內容也仍然以單核為背景展開。在實際授課中，由于學時所限，老師往往不能展開相關內容的講述，但至少應該明確地告知學生自學這部分內容，或增加相關論文閱讀環節或嘗試開設選修課及開放性實驗，供學有余力的學生擴展知識面。當然，教師作為“授業師傅”也要不斷學習和跟蹤，以避免教學中出現“坐井觀天”的窘況。

3、理論聯系實際

單純的講解理論內容有可能“曲高和寡”，學生不知其有何用處而學得無趣，空留下老師“紙上談兵”的印象，最終導致整個課程教學的失敗。我們應該將授課內容結合生活實際，使學生便于理解。例如，一個小學生早上去上學，會在背包里放入一天學習生活所需要的物品，這就涉及預取和緩存；在超市購物付款時，我們選擇哪一個隊列，就是多服務器性能建模等。這要求我們多觀察，多思考，畢竟科學問題的提出都抽象自實際生活。

在我國的計算機教學領域中，計算思維的應用是一項很好的教學方法引進。在實際的教學過程中，我們結合教學實際工作情況和計算思維應用理論開展研究，促進計算機教學工作質量的整體提高，并為其繼續發展提供良好的理論支持。

參考文獻：

[1] 龔沛曾，楊志強.大學計算機基礎教學中的計算思維培養[J].中國大學教學， 2012（5）： 51-54.

[2] 陳國良， 董榮勝. 計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學， 2011（1）：7-11.

[3] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會.高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009：2-14.