計算機應用型人才的計算思維培養探討

趙海燕孫茜

（1.成都東軟學院計算機科學與技術系 四川省成都市 611844 2.四川電力設計咨詢有限責任公司 四川成都 610041）

計算機應用型人才的計算思維培養探討

趙海燕1孫茜2

（1.成都東軟學院計算機科學與技術系 四川省成都市 611844 2.四川電力設計咨詢有限責任公司 四川成都 610041）

在當今社會中，計算機取得了迅速的發展，同時與其他學科之間的交叉也在不斷的擴大范圍，對于這一方面研究的深度以及廣度同樣在不斷的增加，并且社會對于計算機應用型人才的要求也越來越高，需求量也在越來越大，為此，本文對于計算機應用型人才的計算思維培養進行了深入的探討。

計算機；應用型人才；計算思維

引言

計算思維是對其他信息科學技術難題進行解決的基礎，同時也是克服“狹義工具論”的一個有效途徑。但是就當前的實際情況來看，對于計算思維的研究還處于一個實踐初步探索以及理論研究的階段，還沒有形成完善的實踐以及理論體系。在教育過程當中，通常都不強調計算思維能力的培養，而是將其作為一個工具來進行學習。這種對計算機的工具教學以及軟件教學過度強調活淡化學生對計算機科學的認識，不利于掌握計算機技術中最重要的方法以及核心思想，學生也很難將信息技術與專業知識進行自主的融合。為此，教育界以及學術界所面臨的一個重要挑戰就是既能夠讓學生掌握必要的工具，又能讓計算思維主見的成為學生的自覺行為，從而幫助學生能夠有利于計算機問題求解意識的建立。

1 計算思維的簡介

美國卡內基·梅隆大學的周以真教授于2006年在ACM雜志上提出，計算思維是每個人的基本技能，在培養解析能力時，我們應當使每個孩子不僅掌握算術、寫作和閱讀，還要學會計算思維。在他看來，計算思維是通過計算機科學的基本概念的運用來設計系統、求解問題和理解人類的行為，同時也是信息時代條件之下創新的需要。要想培養出創造性的人才，在教育方法以及思想上都應該努力的擺脫傳統教學的偏見，運用高效的思維讓學生去思考。也就是說計算思維同教學思維有著一定的類似性，都是一種形式化的描述思維，體現著規整的、形式化的、嚴謹的邏輯思維。其主要的特征表現在以下幾個方面：

（1）計算思維不是刻板的，而是根本的技能。根本技能是為了在現代社會中發揮職，而不是對技能的機械重復。

（2）計算思維不是程序化，是概念化。計算思維并不只是簡單的對計算機進行編程，同時也要求能夠在抽象的多個層次上思維。

（3）計算思維不是計算機，而是人的的思維方式。計算思維并不是要讓人類如同計算機一樣進行思考，而是人類求解問題的一條途徑。與沉悶且枯燥的計算機比較而言，人類富有想象力且聰穎。使用計算思維來對計算設備進行控制，從而就能夠在計算時代之前不敢解決的問題用自己的智慧解決。

（4）計算思維不是人造物，是思想。計算思維在我們的生活當中時時刻刻的都相互接觸，更重要的是接近和求解問題、與他人互動和交流、管理日常生活，計算的概念無處不在。

（5）計算思維是工程和數學思維的融合與互補。在本質上，計算機科學源于數學思維，與其他的科學相同，其形式化基礎建筑于數學之上。由于已經建造的是現實存在的軟件和硬件，從本質上計算機科學又源自工程思維，這些基本計算工具的限制又使得人不能只是數學性地思考，應該進行計算性地思考。

（6）計算思維是面向所有地方，所有的人。當計算思維不再表現為一種顯式哲學，而是真正融入人類活動的整體時，它就將成為一種現實。計算思維的概念的提出已經得到了眾多人士的共鳴，如PatPhillips對計算思維用于美術、數學、計算機、生命科學、社會學、物理等學科教學的策略進行了相應的綜述。

培養聰明的學習者是計算思維教學的核心理念，為此教師不僅要教會學生發現值得解決的問題，同時也要教會學生如何解決問題。采取為學生提供足夠的思維空間，引導和激勵學生發現問題，自主學習，繼而解決問題。一方面，學習計算思維本身，另一方面，培養學生計算思維能力，使得學生在計算思維活動中學習得意實現，這兩者之間是相輔相成的。

2 計算機應用型人才的計算思維培養的重要性

隨著科學技術的不斷發展，計算機科學領域的研究成果在不斷的完善和豐富，在眾多的領域當中計算機技術已經得到了較為廣泛的應用，比如說計算生物學、商業智能、計算醫學、普適計算、計算物理、計算金融學等等，同時計算機與這些相關學科之間的交叉也在不斷的加深。很多交叉研究由于具有較強的工程性質，僅僅憑借學術教育背景條件下的傳統研究型計算機人才是不能夠滿足的，為此對于將計算機技術應用于某一領域人才的快速培養，使得領域具體計算問題得意解決的計算機應用型人才具有極其重要的意義。在現階段當中，計算機技術人員正在從配角轉為主角，從單純的編程實現脫離出來，使得各學科研究人員對各自領域的思考以及認識方式都在進行逐步的改變。比如說，計算機的參與已經改變了統計學，現在各個組織的統計部門在逐漸的與計算機領域進行合作，使得創造性的工作得以真正的完成。在這樣的背景之下，就要求計算機應用型人才不僅具有扎實的計算機學科基礎和編程能力，同時也要善于分解和抽象問題的計算思維，為此說計算機應用型人才的計算思維的培養具有重要的顯示意義。

3 計算機應用型人才的計算思維培養的應用實踐

3.1 加強上機的實踐

在構建知識體系過程當中，注重培養學生的實踐能力和計算思維，對于實驗課程的教學內容進行合理的設置，在應用過程中使學生掌握計算機應用技術、尋找解決問題的多種方法。在上機實踐環節，采取小組集體作業和個人作業的組織方式。完成個人作業是學生可以通過對自己所學知識的運用來獨立分析以及解決實際問題，并在實踐環節中對計算思維的運用和理解不斷加深，使得個人獨立分析以及解決問題的能力得到明顯的提升。小組集體作業通常可以制定5名左右的學生共同完成，學生也可結合自己的興趣和專長進行選題，教師也可以給定選題。小組集體作業可以采用不同的方法針對某個問題，開發一個程序。通過這樣的一個集體作業的完成來讓學生體會以及了解在解決復雜、大型科學問題中團隊合作的重要性。在實踐教學過程中，強調學生之間相互交流，以及學生的主體地位的重要性。創造更多的機會讓學生進行個人成果的展示。這樣通過合理的思維討論、碰撞，能夠對思維活躍度不高、被動學習狀態的學生盡心更好地調動，加強計算思維的滲透。

3.2 以計算思維作為核心，改革課程教學

將計算思維明確融入到課堂教學過程當中，將基于知識的思維傳授代替傳統的知識傳授轉，使得學生運用計算機知識分解和抽象問題的能力得到提升。在課堂講授中，圍繞解決和分析問題的過程，以各種現實世界問題作為出發點，采取對教學有利的程序設計語言，講授一些必要的計算機基礎知識、一些典型的可能的解決方案和實例。針對新問題啟發學生尋找更好的解決問題方案。鼓勵學生使用計算思維對問題進行求解，并能夠編寫一些可解決實際問題的簡單程序。比如說“程序設計基礎”這一門計算機相關專業基礎課程，從內容上進行改革，選用講授“思想和方法”來代替程序設計語言及其應用的講授。以問題發現、問題分、多種解決方案的尋求、優選各種解決方、解決方案的問題求解驅動式程序設計訓練方法，將教學盡可能的接近于解決真實世界問題的模式，從而使得學生的學習主動性和興趣得到明顯的提升。在教學過程中，教師要對教學素材精心組織，不僅僅要對課程的相關知識講授，而且要對一些與問題有關的領域知識進行介紹，注重由應用導入知識點。

3.3 遵循思維的多樣化，建立多維的評價機制

從某一層面上來講，計算思維不是一個具體的事物或者是技能，而是一種思維方式，維系在進行教學的過程當中，計算思維能力培養的思維主體是學生，他們具有主觀能動性，能夠表現出計算思維的多樣性，對于這一方面，教師應該具有寬容的態度，并且能夠對學生進行適當地引導和評價，對同一個問題啟發學生進行多視角分析，使其思維的創造性和靈活性得到提升。從這來看，多維的評價機制的建立具有重要的意義。

為了能夠對學生計算思維能力培養的結果以及學生的學習效果進行可觀的評價，還應該建立面向結果和過程的雙重性評價機制，包括教師評價、學生互評、個人自評等相關的方面，開展過程性評價，對于教學過程及時改進，并以學生答辯、演示的形式作為最終評價，對學生綜合應用能力進行檢驗，這種多維評價機制對于學生注重自主學習和計算思維具有促進作用，從而實現教學目標。

4 結束語

綜上所述，當今社會中信息化的進程正在不斷的深入，無事不用、無處不在的計算機使計算思維成為人們解決和認識問題的一個重要基本能力。計算思維是計算機專業人員應該具有的一個基本的能力，同時眾多的實踐也證明計算思維對于計算機應用型人才的培養以學生解決問題能力的提高都具有重要的意義。

課題項目：“以計算思維為導向的基于TOPCARES-CDIO的《大學計算機基礎》教學改革應用研究”，四川省高校計算機基礎教育研究會2015～2017年教育教學改革研究課題，項目編號為2015-10。

[1]趙繼珍.以計算思維為導向的高職高專計算機基礎課程研究[D].河北師范大學，2014.

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[3]趙建華.面向應用型創新人才培養的計算機專業實踐教學模式探索[J].佳木斯教育學院學報，2014，04：199+201.

G642.0

A

1004-7344（2016）02-0030-02

2015-12-29

趙海燕（1981-）女，講師，碩士生，畢業于西南交通大學，主要從事密碼學及計算機應用等工作。

孫茜（1979-），女，中級工程師，碩士，主要從事計算機軟件維護工作。