基于計算思維的士官院校計算機課程教學研究

崔倩

士官院校的計算機課程是一門順應信息社會發展需求而實施的課程，在促進士官學員掌握計算機的基本知識和基本操作、加快士官學員計算機應用的普及等方面起了積極的推動作用。然而，隨著社會信息化水平的快速提升，士官院校的計算機課程需要確立怎樣的課程目標，使其既能有效促進士官學員知識與能力的發展，又能滿足信息社會快速發展的需求，還能促進士官計算機課程自身的建設與發展，成為了目前需要深思的一個重要問題。

一、計算思維的概念與特征

1、計算思維的概念

計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算思維是一種問題解決的過程，包括（但不限于）以下幾點：

（1）按照能夠方便使用計算機和相關工具解決問題的方式表述問題；

（2）按邏輯組織和分析數據；

（3）利用抽象的方法表示數據，例如模型和模擬；

（4）通過算法的思想生成自動化的解決方案；

（5）通過識別、分析和實施各種可能的解決方案，以實現最有效的步驟與資源的組合；

（6）概括該問題的解決過程，并遷移到其它相關問題中。

2、計算思維的特征

（1）計算思維代表著一類普適的技能，每一個人都應學習并應用這種思維所涵蓋的問題解決模式與方法，而不僅僅是計算機科學家。在培養士官學員的問題解析能力時，我們應當使每個士官學員不僅掌握閱讀、寫作和算術，還要學會計算思維。

（2）計算思維倡導概念化和抽象化地應用計算機科學進行問題解決，而不是單純的計算機編程，它要求像計算機科學家一樣進行思維，其內涵遠比計算機編程更廣泛且深刻。

（3）計算思維綜合了人類進行問題解決的多種思維。周以真認為計算思維是數學思維與工程思維的互補與融合，計算機科學在本質上源自數學思維，它的形式化基礎建構于數學之上；計算機科學又從本質上源自工程思維，因為我們建造的是能夠與實際世界互動的系統。

二、培養計算思維的價值

計算思維的明確提出，為苦苦尋覓改革思路的士官計算機基礎課程打開了一扇希望之門，對于士官學員的培養和士官計算機課程自身的發展能形成有效的突破。

1、可提高士官學員利用計算機解決實際問題的能力層次

目前，士官計算機基礎課對士官學員利用計算機解決問題能力的培養，還游走于“能采用適當的工具和方式”、“能熟練運用士官計算機”的中低層次，士官學員不能深入理解其中的思想與方法，不具備應用計算機進行創新解決問題的能力。在問題解決的過程中，士官學員不僅僅是技術工具的使用者，還應該是新的問題解決思路的提出者、是新型問題解決方案的設計者、是新型技術工具的開發者。計算思維的培養可有效提高士官學員利用計算機解決問題的能力層次。

2、可確立士官院校計算機課程的核心價值與核心內容

計算思維具有一套獨特的收集數據、分析數據、抽象事物、構建模型、形成解決方案的思維框架，有效拓展了人類認知世界和解決問題的能力及范圍，具有鮮明的不可替代性。士官計算機課程可從中選擇出恰當的內容體系，并以適宜士官學員認知水平的表現形式，構建出士官院校計算機課程的核心內容，進而造就士官計算機基礎課程的核心價值，形成像數學、物理等課程那樣不可替代的課程地位。

3、可使士官計算機課程從實用性教育轉變為基礎性教育

在現有的士官計算機課程學習中，士官學員通常能利用一些常用的工具軟件做一些簡單的操作，士官學員的角色主要是計算機的操作者，士官計算機課程的價值體現為一種實用性教育。隨著士官計算機的發展，士官學員從小就能接觸到很多計算機設備，他們從同學、父母與親朋等處就可獲得計算機日常操作的能力，踐行實用性教育的士官計算機課程價值已經越來越小。

三、培養計算思維的需求與條件

當前，在士官院校計算機課程中培養士官學員的計算思維，提升士官學員應用計算機解決問題的能力，既有堅實而廣泛的實際需求，也是士官計算機課程進一步發展的趨勢，所需要的條件已基本成熟。

1、信息時代強烈需要培養士官學員的計算思維

士官院校的計算機課程其課程目標呈現出多樣化的傾向，從基本知識與基本能力的培養到面向專業人才的培養，都將成為士官計算機課程的目標。從基礎教育階段的特點來看，培養士官學員的基本知識與基本能力將主要是其入伍前的任務；學員在士官學校學習期間，應重點培養他們掌握計算機的基本原理與方法，以及創造性地應用計算機解決問題的能力，是社會發展對士官院校計算機基礎課程提出的新任務，而培養士官學員的計算思維恰好滿足了這一需求。

2、計算機課程自身發展需要培養士官學員的計算思維

計算機課程是以信息技術的類別為標準來構建內容框架，每個模塊的課程內容主要代表著該類技術的軟件操作。這為士官計算機課程的自身發展帶來了三個隱患：一是將士官計算機的課程價值局限在軟件操作層面，使士官學員雖然認識到了士官計算機的工具特性，但不能理解士官計算機的科學特性；二是課程內容需跟隨軟件的升級而頻繁更新，不利于士官計算機基礎課發展成為一門穩定的課程；三是課程不同內容模塊之間的技術鴻溝，使士官學員無法對計算機形成全面的認識。培養士官學員的計算思維恰是排除以上隱患的最佳途徑，可使士官計算機課程突破原來以技術類別設置的課程內容框架。

3、培養士官學員計算思維的條件已經基本成熟

在計算機課程發展的趨勢上，計算思維已被納入美國CSTA K-12標準（2011修訂版）中，英國2013年的新課程計劃、澳大利亞2015年正在制定的新課程方案都將計算思維作為其新士官計算機課程的重要內容。在國內，各院校的計算機課程教學理論研究者在強烈呼吁士官計算機基礎課的教學應超越技術操作。計算思維理論已經成為士官計算機課程變革的理論支點，培養學員的計算思維已經成為世界各國基礎教育階段士官計算機課程發展的趨勢之一。

在師資上，士官院校的教員已開始轉變教學理念，精心設計教學內容與案例，改革教學模式，并釆用適當的教學方法實施教學。在課程建設和教學改革中，教員通過開展集體備課、互相聽課、參加學術會議以及培訓等一系列活動，加強以骨干教師為核心的教學團隊建設，培養和提高教師基于信息技術平臺開展教學活動的能力，為大學計算機教學中培養學生計算思維能力提供了有力保障。

在適宜課堂上士官學員使用的開源軟硬件上，各種資源與產品日漸豐富，甚至有的是專門為提升學校計算機課程教學而開發。在硬件方面有樹莓派、Swift Board等，軟件方面有Scratch、Python等適合士官學員易學易用的編程工具和語言。這些軟硬件產品的特點是使用者不必關注各種技術細節，而是集中精力進行問題解決方案的分析、設計與邏輯驗證，為實現計算思維的培養奠定了良好基礎。