大學計算機基礎教學中的計算思維運用分析

王 軍

（銅仁學院 大數據學院，貴州 銅仁 554300）

大學計算機基礎教學中的計算思維運用分析

王 軍

（銅仁學院 大數據學院，貴州 銅仁 554300）

互聯網的發展使大學計算機基礎的教學內容變得很模糊。智能計算機終端的普及使得獲取知識的途徑更加快捷，所獲取的內容比課堂教學內容豐富、精彩。因此，可以利用這一優勢，在大學計算機基礎教學中滲透計算思維，把單純地傳授知識，培養操作能力、記憶基礎知識提升到運用科學的思維方式培養學生在實際生活中解決問題的能力及用計算思維去思考生活的能力層面。

計算思維；大學計算機基礎；互聯網

大學計算機基礎課程主要是培養學生對計算機的操作能力、如何利用網絡獲取知識的能力、利用應用軟件處理時常事務的能力和維護計算機的能力。在當前互聯網較發達的今天，由于計算機的智能終端的日新月異，學生隨時隨地都可以通過智能終端獲取大學計算機基礎所包含的知識內容，甚至比在課堂獲取的內容更豐富、更精彩。那么，如何上好大學計算機基礎課程就成為擺在每位教師面前的一道課題。社會的發展、人類社會的進步離不開思維形式[1]。在學生能夠獲取知識的同時，傳遞學科中提煉出來的思想精髓、知識的構造結構、知識更新的聯系、探索知識內在的規律、養成科學化的思維和系統設計、計算的能力，這些知識是學生所不具有的，這正是大學計算機基礎課程應該思考的教學內容。在課堂中滲透計算思維，培養學生計算思維能力應該成為教學的核心任務。這是訓練學生的基本技能、綜合素質以及創新能力的重要途徑，也是計算機基礎教學的目標所在。

1 國內外研究現狀

計算思維的研究其實從幾十年前就存在了，然而，明確的計算思維概念直到2006年3月才由卡內基?梅隆大學計算機科學系主任Jeannette M.Wing教授[1]提出。該定義說明計算思維其實是一套涵蓋了數學的邏輯推理、工程學的系統設計和評估思維以及復雜的人類心理、行為理解等的一般化、基礎性的思維活動方式。周教授還指出計算思維對于個體發展的重要性絕不亞于閱讀、寫作等能力。

李廉[2]等在進一步分析闡述計算思維的含義的同時，重點研究了計算思維所具有的4個特性。一是有限性，說明計算思維無論包含多么廣泛的內容，最終都是可以進行完全表述的；二是確定性，計算思維的含義和方法是確定的，不會存在二意性；三是機械性，說明計算思維是方法和過程是固定的，不會因為個人情況和背景而有所不同。

美國加利福利亞大學計算理論研究者Richard M· Karp教授[3]曾提出關于“計算透鏡”的理念，其中也提到過將計算作為基礎的思維方式去描述和分析各種自然科學過程和人類活動的社會過程，從而尋求解決問題的方法。

在計算機科學家不斷地對計算思維進行理論和方法研究的同時，國外很多教育學家也開始對計算思維的研究，他們的研究主要是基于計算思維的教育的影響和作用，并且已經真正將計算思維引入大學教育。基于對計算思維重要性的認識，斯坦福大學將計算思維引入課堂，在設置新的核心課程體系時，要求并強調課程教學過程中計算思維的滲透。

卡內基?梅隆大學也是采用課程體系改革的方式來引入計算思維。不同的是改革的重點放在了計算機科學入門課程設置上。通過入門課程的重新設置，對全校各類專業學生推廣計算思維的原理。

2 計算機基礎教學應當培養學生的三種能力

隨著對計算思維、計算透鏡等科學研究的不斷深入，促進了社會各個方面的變革與發展。從教育方面來說主要的針對計算機教學方面的改革，而改革的方向主要包括兩個：一是教學內容的豐富，計算機課程的教學應該多汲取前沿科學的研究成果，將計算思維基本概念、基本特性和基本內容引入課堂能夠很的分豐富課程內容；二是教學方法的改革，將計算思維的方法帶人課程的設置，重點培養掌握學生對基本方法和思維方式，具體來說，老師在教學中應該注意培養學生的以下3種能力：

計算機實際操作能力，也就是學生使用和操作計算機以及應用計算機特定軟件的能力，例如使用Office辦公軟件，使用瀏覽器等。比如在進行Excel教學時，設問：為什么計算機會有自動計算的功能？此時講清楚Excel軟件的來龍去脈，軟件開發人員為用戶做了哪些工作才方便了用戶的使用，激勵和引導大膽想象，敢于研究新的軟件，需要哪些知識才能完成這項工作以及怎樣獲取這些知識等。進行這樣的思維滲透，可能會激發對軟件開發興趣愛好者去研究軟件，可能收到意想不到的效果。當然也不是一味地追求計算思維的滲透，畢竟絕大多數的學生還是需要由教師來教授實用的知識和技能。教師一方面教師要如何引導學生如何從互聯網中獲取所有知識的同時，還要有具體的任務要求學生自學一些知識才能達到要求，教師的重點是設計更具有代表性的案例讓學生實驗實訓，監督學生去練習，在練中去感悟，在感悟中去體會思維，在思維中去體會計算，在計算中去領略本質，在本質中去提煉思維的精髓，進而達到在培養計算機使用能力過程中滲透計算機思維。當然如何在教學過程設問來激發學生探索知識的熱情需要大量的教學積累和教學研究，這就要求教師不斷更新知識結構、掌握最新的知識動態，滲透計算思維給教師的教學也能帶來質的變化。

計算機系統認知能力（Computer fluency），這方面主要要求的是計算機相關專業的學生。因為它要求學生更深入細化地去理解計算機的基本概念和原理，系統方法與過程，如計算機系統組成、計算機網絡體系、操作系統原理及功能等的相關知識。對于這項能力的培養需要根據學生的實際情況，引導、鼓勵學生學習和獲得這種認知能力，但是不作硬性要求。

計算思維能力（Computational thinking），通過課堂教學培養學生利用計算機科學的基本原理和方法去解決實際問題的能力。在這個信息爆炸的時代，學生應該像計算機一樣收集信息、獲取信息、利用信息、分析信息，最后解決問題的一套方法和能力，這就要求教師在進行教學時將計算思維的基本方法和過程融入教學，培養學生的計算思維能力。

3 結語

在計算機基礎課程中滲透計算思維無疑是將教師教育教學提升到一個新高度，要求教師不僅教會學生基本操作和基本技能，更要教會學生學會思考、學會自學、激發學生對計算機軟件開發的熱情。在互聯網+的大背景下，學科之間的交叉融合度越來越高，專業之間的性質逐漸變得模糊，學生之間的依賴性越來越強，計算機已經滲透在社會生活的各行各業，人人都能掌握計算機正在變成可能，計算機基礎課程的教學就是為各方面的人才服務的，提升計算機基礎的教學內涵無一不是為了培養學生綜合素質和創新能力，必須要統一認識到這一點才能使教學有滋有味。在滲透計算思維的教學過程中無疑要實現一些算法，學生在計算機語言零基礎的情況下，建議使用raptor軟件更為合適，其不需要語言的支撐就實現很多算法，且簡單易學。

[1]WING J M.Computational thinking[J].Communications of Association for Computing Machinery，2011（3）：3.

[2]李廉.計算思維—概念與挑戰[J].中國大學教學，2012（1）：7-12.

[3]KARP R M.Reducibility among combinatorial problems[D].the USA: Princeton University，1973.

Analysis on application of computational thinking in college computer basic teaching

Wang Jun
（Big Data College of Tongren University, Tongren 554300, China）

The development of the Internet makes the teaching content of college basic computer become vague. Popularity of smart computer terminal makes it more quick to acquire knowledge and it is more rich and wonderful in content than in class room. Therefore, we can take advantage to infiltrate this computational thinking into the teaching of basic computer, which can lift the way to simply imparting knowledge, developing operational ability to a higher stage that taking advantage of scientific thinking to cultivate students’ ability to think about life, to solve problems with computational thinking in practical life.

computational thinking; university computer foundation; Internet

王軍(1967— )，男，貴州銅仁，本科，副教授；研究方向：軟件開發，數據分析，算法分析與設計。