高職學生計算思維培養對策研究

胡平霞　丁鋒　徐一斐　朱鵬

摘要：從高職學生計算思維培養現狀出發，有針對性地提出以計算思維培養“I+X”課程體系為核心，從計算思維培養計劃、計算思維師資隊伍建設、激發學生學習興趣及自主學習策略等方面提出對策，開拓高職學生計算思維教育新局面。

關鍵詞：高職院校;計算思維;計算機基礎;課程體系

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8228（2020）08-121-04

0 引言

計算思維是運用計算機科學的基礎概念來進行問題求解、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。計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學家。我們不僅要學會閱讀、寫作和算術（ Reading，wRiting，andaRithmetic-3R），還要學會計算思維[1-2]。

高等職業教育（高職教育）是職業教育的高等階段，是高等教育的重要組成部分。高職教育是在培養一定理論知識基礎上側重學生動手實踐能力的培養，為社會輸送實用技能型人才，以滿足社會基層、生產、服務和管理對實用型人才的需求。高等職業教育中，學生（高職學生）是新時代創新型、高技能職業人才的主體。因此高職學生必須具備計算思維能力[3]，高職院校也應重視學生計算思維培養。

1 高職學生計算思維培養現狀及歸因分析

為了對高職學習者計算思維發展現有態勢相關問題進行研究，在綜述國內外計算思維相關研究成果基礎上，設計了針對高職學習者的計算思維調查問卷，對湖南環境生物職業技術學院、湖南財經工業職業技術學院和湖南高速鐵路職業技術學院三所高職院校的一年級、二年級及三年級在校高職學生進行了在線調查。

對在線調查問卷的數據進行統計、分析，發現衡陽市高職學生計算思維有待提升，整體發展現狀有待加強。根據高職學生計算思維現狀差異性分析，結合相關資源查詢、實際考察、教師或學生訪談等得知造成目前現狀的原因主要有以下幾個方面：

1.1 高職院校計算思維教育重視程度不高

《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》培養創新型人才的關鍵在于培養一種新的思維方式：在問題求解、系統設計和行為理解過程中，學習“計算機”方法，運用計算科學的基礎性概念，學會像“計算機一樣思考”，建立“計算思維”[4]。“C9聯合聲明”提出培養學生的計算思維是大學計算機類課程的重要任務。

大多數高職學校都開設以計算機基礎為主的通識類課程，但是計算思維融入不夠，課程核心內容還是以操作系統和辦公軟件。雖然一些高職院校根據專業情況開設了程序設計基礎類課程，但由于沒有緊密聯系專業應用，沒有遵循學生計算思維發展規律，對學生計算思維培養幫助不大。

將計算思維與計算機基礎課程進行構建與整合是培育高職學生計算思維的一個重要途徑，是高職院校計算思維教育的核心。建立基于計算思維培養的計算機課程體系對高職學生計算思維培養刻不容緩。

1.2 高職教師的導向作用有待提升

高職院校一線教學的主干力量是高職教師，因此高職教師是培養學生計算思維的關鍵因素之一。然而計算思維培養是一個持續性的活動，不能僅僅靠計算機基礎課程，還需要一系列其他課程接力完成。因此不管是計算機基礎課程教師還是專業課程，其計算思維能力的強弱都將影響學生計算思維能力的形成。建立具備較高計算思維的高職院校教師隊伍非常必要，以更好地在各課程教學中發揮培養學生計算思維的主導作用。

1.3 高職學生學習主動性偏低，學習積極性有待提高

根據計算思維現狀調查，高職三年級學生的計算思維水平比二年級、一年級的整體水平要高。說明經過前面二年的就學和積累，學生的獨立學習能力獲得提升，這種學習能力能促進計算思維的形成，突出了其主觀能動性對自身計算思維培養的關鍵作用。國內外眾多計算機專家都普遍認為，計算思維是計算機領域最具有根本性和本質性的思想[3]，說明計算思維培養是一項持續性的學習活動。

因此高職學生計算思維能力的形成過程中學生的自身因素顯示尤為關鍵。在基于計算思維培養的課程教學過程中，教師主導，學生主體，把計算思維真正內化到學習者原有的認知結構中。

2 高職學生計算思維培養對策探討

針對高職學生計算思維能力有待提升，結合以上歸因分析，從衡陽市高職院校總體培養環境、師資力量以及學生特征等方面出發，對高職學生計算思維培養提出思考和對策，以促進高職學生計算思維教育改革。

2.1 重視計算思維培養，制定計算思維培養計劃

調查顯示，衡陽市高職學校均開設計算機通識類課程且重視學生信息素養，提升學習者使用計算機設備解決專業領域現實問題的能力。從實際學習效果來看，高職學校的計算機入門課程停留在“工具論”層次，因此需要從高職學校的教學管理層面出發，建立針對學生專業領域的計算思維培育體系。

2.1.1重視計算機基礎素養和基本能力培養，推廣普及基于計算思維的計算機基礎教學改革

學校教學管理者應該重視計算思維教育及學習環境建設;教學活動的主導者應提升自身計算思維素養以及專業能力，更新教學理念，探索新的知識傳授模式，在真實教學場景及學習活動中改革計算機基礎教學方法，使學習者漸漸形成計算思維能力。學生作為教學活動的主體，更應該意識到計算思維對創新能力以及未來職業能力的重要性，從“工具論”中走出，主動形成計算思維，提升使用計算設備解決專業領域問題的能力。只有學校、教師及學生三方面都引起重視，形成促進計算思維培養的合力，才能普及基于計算思維培養的計算機基礎課程教學改革，提升高職學生計算思維水平。

2.1.2 針對學生專業制作計算思維培養計劃

計算思維是新時代大學生必備的思維形式，是推動人類文明進步、科技發展的思維之一，對學生創新能力及未來就業及職業生涯發展都有重要影響。高職學校應該在學生培養方案中制定明確的計算思維培育計劃，計劃應對計算思維與計算機基礎課程以及專業課程相結合的實施路徑提供明確的指導思想，使計算思維培養有章可循。

2.2 構建基于計算思維培養的“1+X”課程體系

正是由于計算機領域各技術的飛快發展推動了計算思維的研究，計算機科學本身和計算思維就存在很多共同的特征：有限性（可表述性）、確定性（無歧義性）、機械}生（可通過機械方式實現）[5]。雖然數學領域和工程領域的一些相關課程也能培養計算思維，但是考慮高職學生的學習層次，以計算機基礎為代表的計算機通識類課程是培養高職學習者計算思維素養的主要課程。

計算思維培養是一個持續性的培養過程，需要一個完整、遞進的課程體系共同完成。構建以計算機基礎為核心的“1+X”課程培養體系，面向不同專業的有層次差異的課程培養體系，探討關于計算思維培養的課程構建思路。針對計算思維培養構建全新的計算機基礎課程體系，是在原有課程內容基礎上，以計算思維相關知識為主線，創新組織和整理課程內容，在課程學習過程中，滲入計算思維方法，引導學生形成計算思維素養[6]。

以計算機應用基礎為核心，基于計算思維培養的“1+X”課程體系包括基礎素養、方法設計、專業應用及拓展創新四個層次，具體如圖1所示。

（1）基礎素養

計算機應用基礎作為高職學生學習的第一門計算機基礎課程，建議以公共必修課的性質在一年級上期開設，在課程內容設置中應該包括計算思維導入和計算機應用基礎，培養學生信息素養和計算思維。

（2）方法設計

在計算機科學中，程序思想與算法思想雖然不等同于計算思維，但毋庸置疑的是程序思想與算法確實是計算思維培育的核心部分。建議在一年級下學期，根據學生專業不同差異化地設置程序設計類課程，如理工類學生開設程序設計基礎、算法導論等;人文科學類學生開設網絡安全、信息管理系統等。在方法設計層面開設的課程主要訓練學習者基于計算思想的基本方法和設計能力，培育計算思維能力。

（3）專業應用

基于計算思維培養的“1+X”課程體系最終是培養學生使用計算思維創新性地解決專業崗位、專業領域碰到的問題或難題。在二年級上學期，專業領域層面可根據學生專業差異開設專業緊密聯系的計算機相關課程，如計算機類專業可開設Android技術、數據庫應用技術等;電子商務專業可開設Web前端開發或用戶界面設計等;園林類專業可開設辦公軟件高級應用、Photoshop等。

（4）拓展創新

在拓展創新層面學生可以有更多選擇，借助免費開放的在線慕課平臺如中國大學慕課、智慧樹網、職教云平臺等在線開放共享平臺優質課程資源，建議以興趣課或學分課形式要求學生選修一到兩門相關的課程，有利于學生在計算思維基礎上進一步拓展創新能力，為新時代創新型職業技能人才提供保障。

2.3 增強計算思維師資隊伍建設，強化教師主導作用

基于“1+X”課程體系的計算思維教學離不開師資隊伍建設，教師自身計算思維素養以及計算思維教學理念對課程教學效果有決定性影響[7]。

計算思維師資隊伍建設可以分以下兩個階段、多種途徑提高教師隊伍計算思維：

第一階段，結合衡陽市高職院校實際情況，邀請國內外知名專家對計算機專業教師隊伍開展計算思維培訓。培訓路徑主要分計算思維意識、計算思維方法和計算思維能力三個不同層系。培訓方式可以靈活多樣，如專題講座、在線培訓或教師自主在慕課平臺上選修計算思維相關課程等。通過培訓提高計算機專業教師群體計算思維素養，為“1+X”課程體系保證師資力量。

第二階段，在前期培訓基礎上，由已經具備較好計算思維素養的計算機教師給其他各專業教師開展計算思維普及培訓，全面提升教師隊伍計算思維水平，為將計算思維融入專業課程間做鋪墊。

通過兩階段、多層系地培訓，強化教師計算思維意識，訓練計算思維方法，提高教師隊伍計算思素養，在課程教學融入計算思維，提升教學引導者的作用，引導高職學生形成計算思維。

2.4 從學習興趣出發，引導自主學習能力培養

從在線問卷調查數據來看，高職學生計算機基礎參差不齊，為激發學生學習興趣，可以考慮把學生按基礎不同以及專業情況，分為基礎素養班、方法提升班和思維拓展班，其中基礎素養班重點學習計算機基礎知識和基本操作，方法提升班在學習計算機基礎知識、基本操作及程序設計，思維拓展班以興趣小組為單位開展計算思維與計算機前沿技術的拓展學習。

在分層次分專業實施計算機基礎教學外，由于學生是教學的主體，學生的自主學習能力影響自身計算思維能力的形成。高職學校需從學校層面采取有效措施引導學生形成良好的自主學習能力。

（1）明確學習目標，促進學習興趣內化成學習動力

興趣是最好的激勵因素，學習興趣對學習動力有很重要的影響[8]。通過分層次分班，通過明確的學習目的，讓學生主動學習，有興趣學習，從而促使學習者利用課余時間拓展計算機科學知識，進而，形成終身受用的自主學習習慣。

（2）構建資源豐富的線上學習平臺，培養有效的線上學習策略

隨著高職學校智慧校園建設的推進，大部分學校都有在線開放的學習平臺。計算機基礎課程教師應做到用好平臺，制作出優質的計算思維相關課程資源，在課程教學活動中，培養學習者獨立自主的學習能力，引導學生學會使用在線平臺的資源解決實際問題，并有能力進行拓展學習。

3 結束語

通過對高職學生計算思維現狀剖析，從提升高職學生計算思維素養角度出發，探討基于計算思維培養的“1+X”課程體系建設，同時從計算思維培養計劃、計算思維教師隊伍建設，學生興趣及自主學習習慣等方面提出計算思維培養對策，為高職學校發展學習者計算思維提供參考對策。由于高職院校尚未全面開展基于計算思維培養的教學改革，為培養具備良好計算思維素養的創新型高技能人才，教師需要在課程教學理念和課堂教學活動中不斷思考和實踐，創新教學方法，探索培育學生計算思維的新教學模式。

參考文獻（References）：

[1]Wing J M. Computational thinking and thinking aboutcomputing[EB/OLl.[2013-12-02]. http：//wenku. baidu.com/view/dbOcd42de2bd9 60 59 0c67 7e4.htm.

[2]周以真.計算思維[J].中國計算機學會通訊，2007.3：83-85

[3]教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.計算思維教學改革宣言[J].中國大學教學，2013.7：7-10，17

[4]九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明[J].中國大學教學，2010.9：4，9

[5]李廉.計算思維—概念與挑戰[J].中國大學教學，2012.1： 7-12

[6]牟琴.基于計算思維的計算機基礎課程教學與學習的模式研究與實踐[D].四川師范大學，2012：3-8

[7]楊建磊.關于我國大學計算機基礎課程教學中“計算思維能力培養”的研究[D].蘭州大學，2014：38-44

[8]豐娟娟.高職學生自i學習意識和能力的培養策略[J].科技創業月刊.2014.6：119-120

基金項目：衡陽市社會科學聯合會，自籌經費項目“衡陽市高職學生計算思維培養對策研究”（2017D107）;湖南省教育廳科學研究項目，一般資助項目“無線傳感器網絡擁塞控制算法研究”（16C0565）;衡陽市科技計劃項目，一般資助項目“無線傳感器網絡節點定位算法研究”（2016KJ20）

作者簡介：胡平霞（1984-），女，湖南新田人，副教授，主要研究方向：計算機教育研究，計算機網絡。