智慧教育背景下對學生計算思維培養的研究

摘要：隨著計算機科學在各個行業被廣泛應用，社會將會對計算機應用型人才的發展提出更高的要求。本文對智慧教育的背景進行剖析，之后再對人才應該具備的計算思維能力進行分析，并結合計算機應用基礎教學的特點進行分析，希望能夠給大家更多的參考性意見。

關鍵詞：智慧教育背景;計算思維;思維培養;研究策略

引言：

隨著時代的發展，計算思維和抽象思維融合在一起，并成為創新思維的重要組成部分。四色定理、開普勒定律和牛頓萬有應力等定理，都是由計算機推導完成的。在智慧教育的背景下，只有對學生的計算思維進行全面的培養，才能夠在之后有更多的成果[1]。本文主要分析智慧教育背景下對學生計算思維培養的策略。

1.“智慧教育”的概述

“智慧教育”指的就是在教育教學和科研的領域，通過充分地運用現代信息技術來促進教育的改革和發展。其中的技術將會呈現數字化、網絡化和智能化的特點。在“智慧教育”的背景下，幾乎所有的技術都將會呈現開放、共享、交互和協作的特點。必要時可以通過運用信息技術來改變傳統的教育模式。

“智慧教育“本身是教育和學習形式的一項重大變革，也將會對教育形式和教育內容的變革產生重大的影響。教育信息化也在我國教育信息化過程中的重要組成部分，本身對于轉變教育思想觀念和深化教育改革有很重要的作用。從將來發展的模式來看，這也將是實現教育跨越式發展的必然選擇。

2.計算思維的定義及特點

2.1計算思維的定義

計算思維的概念在2006年卡內基大學被周以真教授首次提出，“計算思維是一種運用計算機科學基本概念求解問題，設計系統和理解人類行為的方式，它涵蓋了計算機科學領域廣度的一系列思維工具”[2]。

計算思維不僅是一種適應于計算機科學的概念和思想，更是一種廣泛應用于工作、學習、生活中，組織和分析問題的視角。計算思維認為當我們遇到問題的時候，要考慮是否能夠把問題公式化，以便借計算機之力來解決它們。

2.2計算思維的特點

計算思維是融合了數學、工程與科學思維的一種跨學科思維，具有如下幾個特點：第一，計算思維可以運用抽象的思維來分解并迎戰巨大而復雜的任務，整體可以被看作是一個復雜的系統。第二，在計算思維的背景下，大家可以選擇一個合適的問題，之后再運用建模的方式進行處理。一般而言，計算思維已經能夠運用簡明的理念來描述相關的內容。第三，計算思維可以通過運用冗余、容錯和糾錯的方式來預防最壞的情況，總體而言也屬于一種恢復和保護的思維。第四，在計算思維的模式下，大家可以實現同步學習，并更好地避免出現競爭的現象。第五，可以運用計算思維來有效地進行啟發，并不斷地進行調度和規劃。第六，在計算思維的模式下，大家可以運用海量的數據進行計算，并有效地權衡空間、時間和處理能力之間的關系。[3]

3.“智慧教育”背景下對學生計算思維培養的策略

3.1在信息技術課程中培養學生的計算思維

在“智慧教育”的背景下，大家先需要對傳統課堂中的內容進行梳理，之后再更好地在建設的過程中起主導作用。并在之后運用新的組織方式和思路來進行教學。在給學生灌輸知識的過程中不斷地引導學生進行思考。這樣，學生才能夠逐步建立計算思維的方式[4]。其實，在進行上信息技術課程的過程中也會有很多計算思維。老師先需要歸納出內部的單元知識，之后再有效地梳理出內部的計算思維內容，并有效地引出思考點，最終才能夠將知識的傳授變為思維的傳授。

在“智慧教育”的背景下，老師可以在上課的過程中采用師生討論的方式，讓每一位學生都可以參與到學習的過程中，并通過學生的講述和引導，有效地歸納問題的所在。例如，在講授計算機硬件結構的過程中，可以先讓學生探討計算機內部的所有結構，之后再讓學生談論所有計算機都應該擁有的部件，并讓教師歸納和繪制出所有經典的計算機工作原理圖。并讓學生在之后思考影響計算機工作的主要工作效率和改進方法。

在整個課堂中都可以采用學生發言、教師引出思考、教師提出解決方案和共同分析其可行性等主要的方法。老師再進行總結之后有效地進行歸納。在實際教學的過程中，教師可以先對幾個問題進行分析，之后再有效地掌握涉及的計算機原理，并形成求解問題的思路。在實際教學的過程中，可以設計好師生互動的過程，并給學生更多提問的機會，并在之后有效地引導學生進行思考。

3.2在設計程序時培養計算思維

在實際設計程序的過程中應該有效地講述思路，之后再對問題進行全面地分析，并懂得從計算機的角度來講述思路。以往的程序設計語言課程效果欠佳，往往是學生滿腦子都是語句，甚至不能夠有效地編寫出一個程序，甚至也不能夠達到課程設置的目的和要求。

例如，在將計算思維融入設計程序內部時，可以讓所有的學生都到講臺上進行排隊，之后再對排隊的過程進行分解，并在之后找出解決問題的有效的辦法。這樣，越來越多的學生就能夠感受到程序設計中的機制，并理解計算思維的主要思維方法。

3.3在實踐環節中培養計算思維

在實踐教學的過程中尤其可以融入計算思維。主要可以教授學生使用學習軟件。例如，在實際進行實驗的過程中，學生可以根據實驗指導書的內容來有效地完成實驗的內容。在實際實驗的過程中，教師可以通過結合適當的理論來進行上機操作[5]。可以讓學生根據某一個知識點來完成一小篇論文。這樣不僅能夠有效地鍛煉學生的上機操作能力和檢索能力。還能夠讓學生對所有的知識點有一個全面的認識。在實踐的過程中，更加可以將計算思維融入其中。

4.結束語

計算機課程本身屬于一門理論性和實踐性都很強的課程。如何在“智慧教育”的背景下培養學生的計算思維成了大家需要考慮的問題。在現階段的背景下，需要先對教學的各個環節進行組織和設計，之后再有效地培養學生的計算思維。這也會是今后計算機教學過程中非常重要的一個環節。因此，在真正進行計算機課程教學的過程中，老師需要從全方位來培養學生的計算思維。

參考文獻：

[1]石芳，朱慶文，喬素娟.醫學院校計算機課程教學模式改革的研究[J].中國信息技術教育，2016 （5）：139-143

[2]范雅惠，劉德山，魏迪，孫麗.用問題驅動教學模型實施計算思維教學的應用與實踐[J].計算機教育，2016 （01）：90-93.

[3]范文翔，張一春，李藝.國內外計算思維研究與發展綜述[J].遠程教育雜志，2018，36 （02）：3-17.

[4]姚波.醫學高職院校計算機基礎教學現狀研究和探索[J].中國信息技術教育，2015 （5）：89-96

[5]周金.論高職計算機教學中計算機思維能力的培養[J].數字通信世界，2016 （5）：139-143

作者簡介：黃悅悅（1998.7）女，籍貫：河南焦作，學歷本科生在讀，單位：遼寧師范大學計算機與信息技術學院，研究方向：教育技術學（師范）。