文科學生計算思維能力培養研究

羅芳+劉衛國

摘要：培養文科學生的計算思維能力是教學實踐中的難點。該文總結出培養文科學生計算思維能力的著力點，以及文科學生的思維特點，提出了“大學計算機”課程教學中培養文科學生計算思維能力的一些方法。

關鍵詞：計算思維；大學計算機

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0155-02

1 概述

目前“大學計算機”課程的教學強調計算思維能力的培養，而“大學計算機”課程作為一門通識課，是所有專業的大學生都要學習的計算機入門課程，那么對于不同專業的學生，計算思維能力是否有所區別？文科學生計算思維能力包括哪些？在課程教學中怎樣落實計算思維能力的培養？這些問題是值得深入探討的，本文作者作為一名長期從事大學計算機基礎教學的一線教師，在文中結合教學實踐總結出培養文科學生計算思維能力的著力點，并針對文科學生的思維特點提出在“大學計算機”課程中怎樣培養計算思維能力。

2 培養文科學生計算思維能力的著力點

如何在教學實踐中將計算思維能力具體化，很多學者做過研究，比如戰德臣教授認為計算思維能力可以分為符號化思維（或者說0和1的思維）、程序思維、遞歸思維、自動化思維、抽象思維等[1]；趙龍德教授則將計算思維分為5個層次，計算原理、計算系統、基于計算系統的問題求解、基于應用軟件的問題求解、計算機網絡[2]。以上兩種對計算思維能力進行分解的方法在教學實踐中對于培養學生的計算思維能力起到了很好的指導作用。然而我們發現對于非專業的文科學生，由于他們沒有任何計算機專業知識作為支撐，導致在落實計算思維能力培養上有一定的難度。比如程序思維，程序不只是簡單的指令的集合，不只是程序語言的描述，指令間的邏輯關系才是程序思維的關鍵，對于沒有算法基礎、沒有學過數據結構的非專業學生就很難一下子去培養這樣的思維能力。

根據非專業學生的實際情況，我們需要分階段的去培養計算思維能力。計算思維能力最終的目的是希望學生能借助計算機解決實際問題，通過計算機解決實際問題既可以自己編程實現，當然也可以借助已經存在的應用軟件。因此，結合教學實踐，我們將計算思維能力從低到高分為三個層次：1）機器的操作能力；2）信息的處理能力；3）問題的求解能力。[3]

具體來說，機器的操作能力指學生能熟練運用計算機應用軟件解決實際問題的能力，強調的是學生通過自學掌握應用軟件的能力。我們希望通過學習幾種軟件的使用，使得學生了解應用軟件的操作模式，通過自學能掌握其他應用軟件的使用。比如，通過學習word和excel辦公軟件的使用，以后對于不同的文字處理、表格處理的軟件都能夠自學掌握。

信息的處理能力指能主動運用數據庫知識組織與管理信息的能力和運用多媒體知識處理多媒體信息的能力，強調的是學生主動進行信息抽象與轉換的能力。現實世界的信息要被計算機能夠處理首先必須將信息轉換成便于計算機識別和應用的信息，比如，有大量的成績數據需要處理，學生首先應該想到怎樣將數據結構化，建立相應的關系數據表，才能使用數據庫軟件進行處理；再比如，對一張紙質照片進行處理，學生首先應該想到怎樣將圖像數字化。這些都需要學生了解現實世界的各種信息在計算機中的存儲格式，主動的進行轉換，便于計算機進行處理。

問題的求解能力指運用計算機程序設計語言設計程序對特殊問題進行求解的能力，強調的是學生發現問題的能力，即找到計算機與其專業問題的結合點。非專業學生學習一定的程序語言知識并不是要求他們能設計程序解決問題，而是希望他們通過程序語言的學習了解程序的運作過程，從而幫助程序員解決其專業領域的問題。

很多老師對于計算思維能力的理解比較籠統，偏重強調編程能力的培養，而編程不僅僅只是掌握一兩門程序語言，需要具備相當的計算機專業知識，這對于文科學生來說是不切實際的。將計算思維能力分層以后，計算思維能力的培養就比較清晰明確，在教學中可以根據不同層次的能力分別進行培養。在以上三個層次的計算思維能力當中，機器的操作能力和信息的處理能力是培養文科學生計算思維能力的著力點。

3 文科學生的思維特點

教學強調因材施教，培養文科學生的計算思維能力，需要了解他們的思維特點。根據長期的教學經驗，我們總結出文科學生的思維特點有以下三點：

1） 形象思維能力強，抽象能力較弱

文科學生對現實世界的認識和理解是基于自然語言文字的描述，語言文字的描述講究形象化。而用計算機處理信息首先要把信息抽象成計算機能夠操作的數據，需要從數學的角度對現實世界進行抽象，建立相應的數學模型。比如在PS軟件的操作中，對于紅色的描述，文科學生頭腦里出現的是深紅、大紅這樣的詞匯，而計算機的描述則是用RGB的數值。在教學實踐中我們發現這種思維的差異導致文科學生對計算機產生隔閡感，不太能夠主動的運用計算機進行信息的處理。

2） 感性思維能力強，理性思維能力較弱

文科學生擅長從人的主觀角度去感知世界，感性思維能力比較強，感性思維是一種跳躍性、發散性的思維，不太強調前后的邏輯關系。比如在數據庫的學習中建立數據表，需要建立表結構，然后才能輸入記錄，很多學生在這一點上就不能理解，他們不會去關注表結構和表記錄之間的邏輯關系。

3） 想象力強，具體操作能力較弱

計算機操作需要根據硬件和軟件的實際情況按步驟進行，很多文科學生在學習軟件操作時，總是憑想象進行操作，比如在excel操作中，單元格引用的操作比較復雜，怎樣引用單元格有著嚴格的規范，尤其在函數中引用單元格，參數位置不同所代表的含義是不一樣的，結果也自然不同，但是很多文科學生在學習這個部分的時候喜歡按自己想象的方式進行操作，導致在教學實踐中這個部分成為了學習的一個難點。

4 怎樣在“大學計算機”課程中培養計算思維能力

為了落實計算思維能力的培養，我們從以下三個方面進行教學改革：

1） 對課程內容進行分類

“大學計算機”課程的內容多而雜，為了突出計算思維能力的培養，我們將“大學計算機”課程內容分為知識學習和能力培養。表1是“大學計算機”課程內容的分類。

知識學習部分使得學生掌握一定的計算機理論知識，為能力培養打下理論基礎。知識學習部分的內容偏重理論講解，重點是幫助學生理解計算機的工作方式。能力培養部分使得學生具備使用計算機處理信息的能力。能力培養不只是教學生使用軟件，依據計算思維能力的分層，能力培養又分為機器的操作能力和信息的處理能力兩部分。機器的操作能力強調通過自學掌握應用軟件的使用的能力，信息的處理能力強調學生主動抽象和轉換信息的能力。將課程內容分類以后，在教學中便可以非常明確地對學生實施計算思維能力的培養。

2） 改變教學內容順序

在以往的“大學計算機”課程教學中，通常是先講解理論知識，再學習相關的軟件操作。一般按照以下順序進行教學：

計算機基礎理論知識→計算機體系結構→先講操作系統再學習常用操作系統的使用→office軟件的操作→先學計算機網絡基礎再將互聯網的使用→先講多媒體基礎再學習flash軟件、ps軟件的使用→先講數據庫基礎再學習Acess數據庫的使用→先講程序設計基礎再學習vb的簡單應用。

通常課程一開始就先學習計算機基礎理論知識和計算機體系結構，然后才會學習操作系統的使用。根據文科學生的思維特點，先學習理論知識他們會覺得很抽象，難于理解和接受。因此，我們從比較直觀的軟件操作開始，先使用軟件再學習理論知識。比如學習計算機體系結構之前先學習操作系統的使用，在使用操作系統的同時，學生會接觸鼠標、鍵盤、屏幕等計算機硬件設備，對計算機有比較直觀的感受，這時再引導學生深入了解計算機的構成，即計算機體系結構。有了直觀印象以后再學習，學生更容易接受。以下是調整后的教學內容順序：

先學習常用操作系統的使用、office軟件的操作→計算機基礎理論知識→計算機體系結構→操作系統→先學習互聯網的使用再講計算機網絡基礎→先學習flash軟件、ps軟件的使用再講多媒體基礎→先學習Acess數據庫的使用再講數據庫基礎→先學習vb的簡單應用再講程序設計基礎。

調整后的教學內容順序都是先接觸軟件操作，再進行相關的理論知識的學習。這樣的學習順序，更符合學生的認知規律。

3） 注重能力培養

能力培養主要是學習常用軟件的學習，與以往的教學不同的是，我們將能力培養分為機器的操作能力和信息的處理能力，這樣教學生使用軟件，不只停留在學會某一軟件操作的目標上。其中，機器的操作能力不僅僅指會操作基本軟件，而是強調通過自學掌握應用軟件的能力。為了培養學生的這個能力，我們在教學生使用操作系統和office軟件的時候，不是從菜單、標題欄等界面的功能開始介紹、學習，而是告訴學生這個軟件具有什么樣的功能，至于怎么實現這些功能，由學生自己摸索掌握。比如，在學習word操作時，告訴學生word可以進行文字的編輯排版，那么關于文字該怎樣進行編輯排版完全由學生自學掌握。

5 結束語

由于文科專業與計算機學科缺乏交集，因而培養文科學生的計算思維能力是計算機基礎教學中的難點。本文提出了將機器操作能力和信息處理能力作為培養文科學生計算思維能力的著力點，結合文科學生的思維特點，總結出在“大學計算機”課程教學中通過對課程內容進行分類、改變課程教學內容順序、注重能力培養等方法來培養文科學生計算思維能力。

參考文獻：

[1] 戰德臣，聶蘭順.計算思維與大學計算機課程改革的基本思路[J].中國大學教學，2013（2）：56-60.

[2] 趙龍德.大學計算機課程中計算思維培養的層次和原則[J].計算機教育，2015（20）：9-12.

[3] 羅芳，楊長興. 計算思維與大學計算機基礎教學改革的思考[J].計算機教育，2014（18）：83-85.