大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)

于曉婷，王 娜

(1.哈爾濱華德學(xué)院 數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能學(xué)院，哈爾濱 150025； 2.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司 哈爾濱軟件研究院，哈爾濱 150000)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、自主探究能力培養(yǎng)的重要課程，對(duì)于學(xué)生日后更好地走向工作崗位具有重要影響。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的需求，在細(xì)節(jié)上存在諸多問(wèn)題，因此，不斷創(chuàng)新計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法、理念，提升課程教育教學(xué)水平是當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)急需解決的問(wèn)題之一。

1 計(jì)算思維的具體內(nèi)容

計(jì)算思維伴隨著人類的出現(xiàn)而發(fā)展，在人類日常生產(chǎn)生活中無(wú)處不在。從古代人類發(fā)明的珠算、算籌，到近代以來(lái)發(fā)明的計(jì)算器、加法器、電子計(jì)算機(jī)等，都應(yīng)用了計(jì)算思維，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算思維的內(nèi)容也在不斷擴(kuò)展，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等計(jì)算思維。

1.1 計(jì)算思維意識(shí)

眾所周知，計(jì)算思維經(jīng)過(guò)歷史的打磨、時(shí)間的洗禮，其發(fā)展越來(lái)越具有科學(xué)性，可以說(shuō)具備了人類的三大思維能力，既理論思維、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)思維，同時(shí)計(jì)算思維也是人類與其他物種相區(qū)別的一種重要思維，是人類獨(dú)有的特殊技能。作為與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)相關(guān)的工作者都知道，在課程教學(xué)過(guò)程中計(jì)算思維的應(yīng)用無(wú)處不在。但是，人類的計(jì)算思維一般都是無(wú)意識(shí)的，因此，要想提高大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)水平，就必須將計(jì)算思維的無(wú)意識(shí)變成有意識(shí)，有效提升學(xué)生的自主計(jì)算思維，使其能夠主動(dòng)應(yīng)用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題，并拓展到其他課程的學(xué)習(xí)中。

1.2 計(jì)算思維應(yīng)用方法

人類在應(yīng)用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中，需要采用有效的計(jì)算思維方法解決實(shí)際問(wèn)題，計(jì)算思維的方法就是計(jì)算思維的核心所在。計(jì)算思維的方法有很多，總體上可以分為兩大類，一類是采用數(shù)學(xué)思維的計(jì)算方法，另一類是人類在應(yīng)用計(jì)算機(jī)過(guò)程中形成的獨(dú)有方法。例如，在積分運(yùn)算實(shí)踐中，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，也可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)中區(qū)間的算法進(jìn)行計(jì)算。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程后，可以利用簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)技術(shù)解決計(jì)算問(wèn)題，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中每一個(gè)概念里都包含著計(jì)算思維，要求教師在教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題。

1.3 計(jì)算思維能力

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的最終目的就是讓學(xué)生解決實(shí)際生活中遇到的問(wèn)題。從計(jì)算機(jī)知識(shí)與技術(shù)的應(yīng)用角度來(lái)看，解決實(shí)際問(wèn)題就是計(jì)算機(jī)的應(yīng)用問(wèn)題，如電子商務(wù)網(wǎng)站的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立、機(jī)器人的制作等，都可以歸類為計(jì)算機(jī)應(yīng)用問(wèn)題，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的所在。學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的事情，而是需要將計(jì)算思維貫穿于整個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，促進(jìn)學(xué)生扎實(shí)地掌握好計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等，進(jìn)而運(yùn)用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題。

2 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)存在的問(wèn)題

2.1 計(jì)算思維的有意識(shí)教學(xué)有待提高

計(jì)算思維在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)、受重視程度不夠，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)模式還不夠完善。例如，在開(kāi)展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，廣大教育教學(xué)工作者過(guò)多地重視無(wú)意識(shí)、潛移默化的計(jì)算思維教學(xué)，有意識(shí)、有計(jì)劃地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維過(guò)程相對(duì)較少。

2.2 未充分重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)

由于計(jì)算思維模式的培養(yǎng)發(fā)展起步較晚，很多教育工作者對(duì)計(jì)算思維的重要性認(rèn)識(shí)不足，只是簡(jiǎn)單地認(rèn)為計(jì)算思維只是計(jì)算機(jī)技能學(xué)習(xí)的應(yīng)用能力之一，沒(méi)有真正認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維是人類發(fā)展的三大重要思維之一，是新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展下需要掌握的基本能力之一。認(rèn)識(shí)上存在的不足影響了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量與水平的提高，沒(méi)有從戰(zhàn)略的高度上將計(jì)算思維從計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中重視起來(lái)，阻礙了學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)與提高。

2.3 過(guò)于重視計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)

由于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的最終目的和結(jié)果是促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升，導(dǎo)致很多教師在教學(xué)過(guò)程中過(guò)多地重視計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用的教學(xué)，如計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程，而忽視了學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用思維能力的培養(yǎng)。

3 計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，使如何有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維要求計(jì)算機(jī)教學(xué)規(guī)范化、科學(xué)化，并要求學(xué)生扎實(shí)掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程知識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，教師要在原有基礎(chǔ)教學(xué)上不斷優(yōu)化創(chuàng)新。

3.1 創(chuàng)新計(jì)算思維教學(xué)模式

傳統(tǒng)計(jì)算思維培養(yǎng)模式未充分重視學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)工作，因此，要轉(zhuǎn)變這一教學(xué)模式，實(shí)施以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)模式。具體實(shí)施中，教師要根據(jù)學(xué)生專業(yè)的不同類別設(shè)置一些針對(duì)性較強(qiáng)的課程，如理工類和綜合類專業(yè)在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)過(guò)程中可增設(shè)程序設(shè)計(jì)算法的相關(guān)課程，文科類專業(yè)可增設(shè)一些高級(jí)軟件應(yīng)用課程。

3.2 創(chuàng)新課程教學(xué)方法

在具體教學(xué)過(guò)程中，可以采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，讓計(jì)算思維貫徹于整個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中。例如，在課堂教學(xué)中提出一些以計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)維度為重點(diǎn)的趣味性問(wèn)題，這樣既能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以促使學(xué)生有意識(shí)地掌握計(jì)算思維以及計(jì)算思維在實(shí)踐中的應(yīng)用。

3.3 注重經(jīng)典案例教學(xué)

從計(jì)算思維的角度出發(fā)，重組經(jīng)典案例，將問(wèn)題求解提升到計(jì)算思維的高度。計(jì)算思維中問(wèn)題求解的一般步驟為：A.問(wèn)題抽象化描述，問(wèn)題表示，即如何建立模型。B.尋找解決方案，問(wèn)題求解，即如何設(shè)計(jì)算法。C.計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)程、效率，即如何有效地求解、編碼。D.現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的延伸。按照計(jì)算思維重組教學(xué)案例，讓學(xué)生體會(huì)計(jì)算思維的本質(zhì)，即抽象和自動(dòng)化。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的重要性越來(lái)越凸顯，教師在教學(xué)過(guò)程中一定要重視培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不斷創(chuàng)新課堂教學(xué)方法、教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的穩(wěn)步提升。