基于計算思維的大學計算機基礎教學改革探討

徐新

摘要：近些年來，繼合肥工業(yè)大學計算機系李廉教授首次提出培養(yǎng)學生計算思維之后，國內眾多的專家以及相關學者開始對計算機課程改革思路、改革內容以及改革基礎等進行了研究和討論。經過不懈的努力，當代高校計算機課程的地位不僅得到了巨大的肯定，其改革方向也逐步成熟。該文就當代高校計算思維的定義、特征以及改革方法進行了闡述，希望能為當代高校教育做出自己的一些貢獻。

關鍵詞：高校教育;計算思維;培養(yǎng)方式;改革理念

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0158-02

培養(yǎng)學生計算思維，有效提升當代學生綜合素質，促進當代高校教育發(fā)展不僅是當代高校教育的重要內容，更是當代國家與社會對于計算機人才培養(yǎng)的直接需求。改革計算機教學模式，有效提升學生的計算思維，既是當代素質教育的必然發(fā)展過程與要求，更是人才未來發(fā)展與成長的必然過程。因此，當代大學計算機教學中一定要注重學生計算思維的培養(yǎng)，從而通過科學的改革以及有效的突破來保證學生的培養(yǎng)效果，最終達到有效提升學生計算思維以及綜合素質的最終目的。

1 當代計算思維的產生、發(fā)展及其顯著特征

2006年3月，美國權威期刊上發(fā)表了一篇名為《計算思維》的學術論文，文中首次正式對計算思維的概念以及延伸進行了嚴謹科學的定義，在國內，2010年11月，我國陳國良院士在其文章中，首次對計算機基礎教學內容改革提出了一定的具體建議。理念提出的第2年7月，在西安交通大學，教育部相關人員與各大高校舉辦了比較全面嚴謹的一次研討會，會上通過專家教授的詳盡分析和研究，首次確立了計算機改革的具體核心方向以及當前各高校的改革任務。

計算思維最廣泛的概念是指學生在生活或者工作中，科學利用計算機基礎概念對遇到的實際問題或者案例進行求解，從而獲得科學的突破以及有效的解決，其不僅包含著計算機基礎理論中的深度，還必須具備一定的廣度。陳國良院士在定義計算思維概念是這么進行詮釋的：計算思維是指一種選擇合適科學的方式方法去陳述與解決一個問題，進而通過一定的建模模式使其更加易于理解和處理的一種思維方式和方法。而合肥大學李廉教授則認為：“計算思維是通過計算機自身問題處理方式的特點來解決相關對應問題的一種系統(tǒng)方法，其特點主要在于分析、自動化以及抽象化。其實現主體主要是人，是以人為基礎的一種思維方式，是一種思想，而不是人造品。

2 以培養(yǎng)學生計算思維的計算機基礎教學改革方式

2.1 進行教學內容的革新與改革

如何科學培養(yǎng)學生計算思維？如何利用改革內容來進行學生計算思維的有效性培養(yǎng)，成為當代大學需要思考的問題。哈工大教授戰(zhàn)德臣曾提出這樣一個理念——計算之樹理論，也就是構建一種由樹杈、樹枝、樹干以及樹根四個大的部分組成的樹形模式，這種模式類似于思維導圖，但是相對思維導圖其更加細致，更具獨立的分類。而在2012年，北航大學系統(tǒng)的對于多數高等院校的計算機課程以及學生計算思維培養(yǎng)進行了詳細的分析和研究論證，初步構建了相對完善的大新型計算機課程體系。在當前國內的大多數高校，國內計算思維應用探究的主要探究思路和發(fā)展方向都是計算思維培養(yǎng)策略以及對其簡單思路的設計與延伸。如在安徽中醫(yī)藥大學，該校通過改革課程內容，構建全新的內容培養(yǎng)體系，初步形成了相對成熟的大學計算機課程培養(yǎng)體系。在該大學，學生需要學習的內容大概可以總共分為96個學時，學習內容主要以基礎計算機知識為基礎，通過各類方法對于實際案例進行分析和研究，從而幫助學生深入理解計算思維的內涵，使學生能夠對計算思維運用理念與模式進行深度的認知、理解和運用，從而達到科學提升學生計算思維，促進學生綜合能力發(fā)展的最終目的。

2.2 進行教學方法的革新

教學方法對于學生計算思維培養(yǎng)有著重要的意義，在以生為本的基礎理論下，教師通過科學地選擇各類方法，不僅有利于學生計算思維的提升與發(fā)展，更能夠加強學生的探究意識和綜合素養(yǎng)，使他們在自身意識中，逐步形成成熟的問題解決思維和解決能力，進而讓學生達到科學學習，有效利用自身計算思維科學解決相關學科問題的能力。

1）啟發(fā)式教學法。啟發(fā)式教學法是一種通過問題引領或者情境構建的方式來引導學生主動進行思維以及探究的一種教學方法。這種教學方法能夠極大地激發(fā)學生的探究能力，增強學生的自主探欲望，讓學生在自主思考的思維下，主動構建知識獲得途徑，有效完成未知問題的探索以及論證，科學地獲得相關的知識。在實際的計算機基礎教學中，教師可以通過問題引導的方式來，對引導學生對于課堂教學上的一些延伸問題進行思考和研究，進而使他們逐步具備思考問題以及分析問題、解決問題以及論證結果的思維路徑，有效培養(yǎng)他們的計算思維。

2）案例教學法。案例教學法是利用實際操作案例來進行教學的一種全新方法，其特點是生動易學，容易掌握。其通過對案例的深度剖析，讓學生和教師在相關技能與知識教學中，不僅能夠互相分析討論，有效實現教學相長，更重要的是還能夠改變傳統(tǒng)師生教學的方式，有效構建新型教學環(huán)境和教學模式。如在一些基礎教學內容中，教師可以和學生對于這個案例進行細致的分析和討論，并基于學生自身思路進行研究論證，在學生思維發(fā)散以后，教師再引導學生對于整個案例進行知識與技能、思維與方法的總結歸納，進而師生合力，共同完成知識的系統(tǒng)性構建。

3）項目教學法。項目教學法是一種非常適合大學階段學生知識以及能力獲得途徑的一種方法，這種方法主要模式是教師直接將一段或者一部分知識化作一個整體探究項目，并為學生樹立研究目標和達成效果，讓學生在自我探究和集體討論分析的基礎上，通過各類遞進性問題或者步驟來逐步完成相關知識的解構，進而將全新知識通過舊知識的分析和研究，進而科學解構，完成系統(tǒng)性構建，最終使其科學納入自身的知識體系當中的一種教學方法。這照片那個方法能夠極大地激發(fā)學生的思維，鍛煉學生的思維品質，快速科學的幫助學生有效掌握相關的技能與知識獲得途徑，增強學生的綜合素養(yǎng)。

2.3 實施實踐教學的推動發(fā)展

實踐教學是培養(yǎng)學生計算思維，提升學生計算思維能力的重要組成部分，在計算思維培養(yǎng)過程中，教師通過各類實踐活動，有效增強學生的思維水平，不僅能夠幫助學生逐步形成正確的計算思維運用意識，更重要的是還能加強學生的運用能力，讓學生在遇到問題和思考問題的時候，能夠科學的選擇方法，確立正確而科學的問題解決方式。在實際的教學過程中，教師可以根據不同的教學內容，選取實際的案例或者學生認可的案例進行綜合性實踐和研究，進而讓學生在獨立實踐中，遇到問題并解決問題。教師還可以鼓勵學生自行進行對應實踐問題的研究，讓學生在自我意識的驅使下，通過科學構建問題解決途徑和方式，有效提升他們的計算思維和綜合實踐分析與解決能力，全面提升學生的綜合素養(yǎng)。

2.4 教學手段改革充分

除了進行教學內容的改革以外，還要積極地研究各種學生培養(yǎng)思路，積極采取各種當前科學有效的方式來對學生進行引領和教育，從而讓學生在全面立體的教學模式中，有效完成思維與能力的構建，有效掌握計算思維的運用方式和構建方式，促進學生綜合能力的提升與發(fā)展。在具體的教學中，可以從以下幾個方面開始，首先是有效開發(fā)多媒體的技術，實施科學授課，將抽象變?yōu)榫呦螅镁呦蟮哪Ｊ饺ゼぐl(fā)抽象的思維，讓抽象和具象通過某一介質建立穩(wěn)固關系，進而將抽象思維延展，讓抽象思維得到有力的發(fā)展與提升。其次是構建全面的信息化教育模式。即在新知識探究時，教師可以組織學生構建合作探究小組，利用微視頻探究的方式來對學生進行引導，讓學生就當前問題進行自主探究和討論，提出自己的不能解決的問題，待這些問題提出后，教師再根據這些問題進行分析和研究，在課上或者網絡上，通過各種手段，和學生進行有效性交流，從而答疑解惑，有效將知識傳遞給學生們。教師還要能夠積極為學生打開思路，利用項目教學或者問題引領的方式，讓學生對于未知的領域和知識進行擴展、延伸以及探索，從而有效增強學生的自主學習意識和學習能力，促進其綜合運用意識的發(fā)展以及覺醒。此外，評價方式與成績考核方式也是需要改革的重要部分。在當前形勢下，成績或者評價方式直接影響著學生的學習和方向，因此，要想切實科學有效地培養(yǎng)學生的計算思維，有效地進行計算機基礎課程改革，那么就必須要注重學生評價方式的科學設立和考核成績的科學構建。在實際的考核過程中，高校可以改變傳統(tǒng)的考核理念，實施更加注重實踐能力的多元考核方式，讓學生不僅具備優(yōu)質的思維能力和思維方式，更重要的是還具備優(yōu)質的創(chuàng)新能力和實踐能力。當代高校可以借鑒當前的雙向考試方式，讓學生自主選擇考試時間和考試方式。高校還可以借助一些企業(yè)或者國家的一些項目研究，讓學生以這些實際項目為案例，主動進行研究和學習，進而完成探究目標，獲得良好的進步以及評價。

總而言之，培養(yǎng)學生計算思維是當代高校教育的重要內容之一，其對學生未來思維的發(fā)展以及工作學習有著重要的意義。當代計算機基礎教學中，教師一定要科學有效地對學生計算思維培養(yǎng)理念以及策略進行深度分析和研究，從而在遴選科學內容以及方式的基礎上，有效地進行科學改革，從而保證學生培養(yǎng)的科學性，將學生培養(yǎng)成為一個具備優(yōu)質素養(yǎng)的綜合性人才。

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