基于計算思維的大學計算機基礎課程教學初探

姚麗敏??

摘要：在本文中，筆者對計算機思維的定義進行分析，并且提出該思維的核心以及本質。之后筆者在對計算機基礎教育之中計算思維的現狀進行簡單介紹，最后提出面向計算思維教學改革的一系列策略。

關鍵詞：計算思維；大學計算機基礎；教學

2010年10月，中國科學技術大學的陳國良院士在報告中首次提出，要將計算機思維引入到大學的計算機教學之中。從這時起，計算機思維這一概念開始被教育界所廣泛接受，并且受到極大的重視。在計算機基礎教學之中，加入思維能力的培養計劃，可以鍛煉當代大學生的思維能力，并且幫助他們利用這種思維的方式解決生活中的一系列問題，對人才的培養有著深遠的意義。

一、 計算思維的內容

美國卡內基·梅隆大學的周以真教授早在2006年就將計算思維進行了定義。他認為計算思維就是利用計算機學科中的基礎概念去解決一定的問題，或者設計系統，并且對人類的一系列行為進行解讀。計算機思維實際上包含了計算機科學之中的很多思維活動。而正是因為上述的原因，計算機思維這一概念也就具有高度的概括性，讓大家很難深入了解。而計算機基礎教學的對象大多數都不是計算機專業的學生。所以即使周教授之后又對這一概念進行進一步的歸納，但是其依舊顯得十分晦澀，讓學生很難真正理解，講解的過程本身，對教師也是一大挑戰。在經過討論之后，教育工作者發現，可以對周教授提出的理論進行進一步提純和精煉，并且將其概括成為三方面問題，這三方面問題分別是“意識、方法和本質”：

（一） 計算思維意識

計算這一思維自古以來就存在于人類的大腦之中。而這種思維意識伴隨著人類的發展而逐漸有所變化。因此其實際上并不是一個新發明，也并不是一種新的思維方法，而是每個人都具有的一種能力。現如今，計算思維以及理論、實驗思維已經被認為是人類的三大科學思維。計算機學科是利用設計和構造來對計算思維進行培養的，而計算思維的案例在計算機教學之中也是處處存在的。但是問題的關鍵就是怎樣將計算思維這種本能的行為轉化成一種有意識的、主動的行為，并且利用計算思維去解決各種問題。

（二） 計算思維方法

計算思維方法是計算思維的核心，周教授將其延伸成為七大類，而這七大類進行總結之后可以大致歸結為兩方面。一方面就是數學以及工程方法，而另一方面則是計算機科學的獨有方法。計算思維以及方法之間是相互促進，呈現互補的趨勢的。前者是利用后者作為工具進行研究而逐漸豐富起來的。

在大學計算機基礎課中，每一個定義基本上都有著其對應的思維方法。例如，Cache實際上就是緩存的方法。而在應用計算機的過程之中，每一個案例都是計算方式的多種集合。

（三） 計算思維的本質

計算思維歸根結底是一種抽象的、自動化的思維方式，它和數學、物理這兩門基礎學科的思維方式相比較，要復雜得多，甚至可以完全用符號來表示。數學抽象就是拋開顯示事物的特征，僅僅保留其量的關系以及空間形式。計算機思維的抽象卻具備有限性、程序性以及機械性。

二、 計算思維教學現狀

1. 計算思維教學是無意識的。實際上，在當前這一階段，對計算思維的研究還遠遠達不到成熟，而計算機這一學科本身的特性決定，其就是用來解決一系列問題的，而解決這些問題的方式其實就是計算思維的方法。所以目前計算機老師大多都會在課堂中無意識地進行計算思維的教學，但是這種教學是被動的、松散的。

2. 難以認識到培養計算思維的重要性。在之前，人們普遍認為，計算思維僅僅是應用計算機的一種能力，而沒有意識到該思維實際上也同樣是人類的三大科學思維之一，并且推動著人類科技的發展和進步。正是因為沒有從根本上對計算思維給予重視，所以現階段人們很難從戰略思維的高度將計算思維的重要性凸顯出來。

3. 教學只注重技術與應用，卻忽視了思維方法。開發軟件以及系統才是計算機應用最為重要的目的，所以在教學的過程中，人們大多只重視計算機的開發過程以及相應的細節，而忽略計算機思維方式的教學。因此計算機基礎教學必須重視思維教學這一過程，并且找到思維教學發展的方法。

三、 面向計算思維的教學改革策略

進行計算思維教學是把原有的計算機基礎課程教學內容進行優化和提升，而不是另起爐灶，將當前的教學方式全部推翻。實際上計算機思維教學就是將計算機思維以及基礎課程結合在一起，讓前者變被動為主動。

大學計算機基礎教學應該重視三方面內容，這三方面內容分別是“技能、知識和思維”。在當今社會，所有的大學生都應該掌握一些計算機的基本操作。但是實際上，在教學的過程中，老師還是按照之前的教學策略，僅僅是照本宣科地講解一些計算機知識，而很難顧及計算思維方法的培養。在現階段，老師應該將課程中所涉及的知識點進行整理，并且在進行理論知識的傳授過程中，將計算思維方法直接傳授給學生。此外老師還應該通過案例分析、課堂討論等一系列方法，對學生計算思維進行強化。

盡管提升學生計算思維的課程有很多，然而其中最好的課程依舊是大學計算機基礎。這是因為該課程是我國各類高校所有學生的必修課。而學生進行該課程的學習之后，應該可以有效地提升計算機的使用能力，并且從一個較高的層次認識計算機的本質，可以在實際應用過程中處理一些簡單的問題，進而有意識地將在該課程中學習到的一系列手段和方法應用到自己本身的專業之中。

我校在進行基礎的計算機教學過程中，結合本校實際情況，將計算思維這一全新的理念融合到教學之中，并且提升學生合作的能力，增強學生的創造性。這樣一來，就可以真正地讓學生作為課堂的核心，幫助學生提升創造能力，使得學生可以真正地利用計算思維，去解決一系列問題，讓他們的綜合素質得到充分提升，進而提升我校計算機教學水平。

參考文獻：

[1]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）：3.

作者簡介：

姚麗敏，助教，安徽省滁州市，滁州城市職業學院。endprint