淺析計算思維和計算機基礎教學質量提高

姜 鋒(長春工業大學人文信息學院 吉林 長春130000)

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淺析計算思維和計算機基礎教學質量提高

姜 鋒
(長春工業大學人文信息學院 吉林 長春130000)

[摘 要]目前現有的計算機基礎教學體系知識點比較廣，教學效果不是十分理想，學生接受比較困難。本文系統地分析了計算思維理論和計算機基礎教學現狀，嘗試構建完整的基于計算思維能力培養的“大學計算機基礎”課程體系。通過課程改變來引導學生自主掌握計算機使用能力。加強實際動手能力，提升教學效果。

[關鍵字] 計算思維；計算機基礎；實踐能力

Analysis of computational thinking and improve the quality of computer-based teaching

Jiang feng
(college of humanities&information Changchun university of technology)

Abstract:At present, the existing computer-based teaching system of knowledge points is relatively wide, the teaching effect is not very ideal, students accept more difficult. This paper systematically analyzes the present situation of the theory of Computational Thinking and the teaching of computer basic teaching. To guide students and master the computer using ability through curriculum change. Strengthen practical ability, improve teaching effect.

Keyword：Computational Thinking；computer basic course；practical ability;

隨著我國高等教育的不斷發展，有一些問題出現在當前各個高校中的大學計算機基礎課程的教學中，主要是“唯工具論”的問題?！拔üぞ哒摗本褪呛唵蔚貙⒂嬎銠C作為一種便利工具來使用，并在計算機基礎教學中不斷滲透給學生。這種認識對于學生掌握計算技術中最重要的方法和核心理論是有害無利的，同時也不利于計算機基礎教育的開展。關于授課情況，目前大學計算機基礎教育的課程有諸多名稱，類似某某入門、基礎、文化等，內容基本上是諸多領域的合訂版。好像計算機組成也講一點，人工智能、計算機網絡也講一點，都很濃縮。在有限的課堂時間里，教師只能根據所授內容安排學生做規定好的動手操作作業，這會產生怎樣的后果？那就是：學生進入大學后，對第一門計算機課程興趣不大，課上聽懂做會，下課就開始遺忘。要解決這一普遍問題，教育者需要從根本上轉變教學方法，培養學生的計算思維能力，使濃縮過的計算機基礎知識能夠更好地溶解在學生的大腦中。

古往今來，計算思維一直都有，而且融入各個領域。從古老的算盤技術到近代的電子計算器以及現代的電子計算機，直到如今的互聯網、大數據和云計算，計算思維的內容不斷更新和拓展，潛移默化中促進了現代科技的發展和進步。然而，在相當長的時期，計算思維沒有被人發現和研究，一直沒有被關注。直到2006年3月，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出，并定義了計算思維（Computational Thinking）。同年10月中國科學技術大學院士陳國良在“第六屆大學計算機課程報告論壇”中提議將計算思維引入大學計算機基礎教學以來，計算思維逐步得到了國內計算機基礎教育界的廣泛重視。

一、計算機思維的概念

周以真教授的理論認為，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。計算思維吸取了問題解決所采用的一般數學思維方法，現實世界中巨大復雜系統的設計與評估的一般工程思維方法，以及復雜性、智能、心理、人類行為的理解等的一般科學思維方法。

第一，優點。

計算思維建立在計算過程的能力和限制之上，由人由機器執行。計算方法和模型使我們敢于去處理那些原本無法由個人獨立完成的問題求解和系統設計。

第二，內容。

計算思維中的抽象完全超越物理的時空觀，并完全用符號來表示，其中，數字抽象只是一類特例。

與數學和物理科學相比，計算思維中的抽象顯得更為豐富，也更為復雜。數學抽象的最大特點是拋開現實事物的物理、化學和生物學等特性，而僅保留其量的關系和空間的形式，而計算思維中的抽象卻不僅僅如此。

計算思維無處不在，當計算思維真正融入人類活動的整體時，每個人都應掌握并使用這個有效的解決問題工具。自然，在大學計算機基礎教育中，應當使它有效地融入每個課堂。

周教授提出的計算思維理論對計算機基礎教學工作指明了研究方向：要組織新的教學內容來培養啟發學生的計算思維，從而使學生對于計算機學科有一個本質的認識。充分理解計算思維理論，通過計算思維理論改革計算機基礎教學方法，是解決問題的根本?？梢詮乃惴ǖ慕嵌葘⒂嬎闼季S理論簡化成“通過合理的抽象來組織高效的算法”。這樣會增強在學生學習及教師教學過程中的理解和發揮。同時也要切記的是，非計算機專業學生才是大學計算機基礎教學的主要對象，無論是周教授定義還是進一步的理論闡述，對于學生來講都有些難以理解，需要不斷地探索和研究其對于教學的可操作性，從而順利的開展教學工作。

二、大學計算機基礎教學工作的重點

（一）使用計算機能力

即熟練使用操作系統和常見軟件的能力，例如掌握Office系列辦公軟件，文件的存儲與編輯以及上網軟件等?，F在我國逐漸普及了面向高中生的計算機基礎教學，這使得大多數學生在大學之前已經開始學習掌握和使用計算機，如果在大一再組織全體學生學習這類基礎課程，在教學資源浪費的同時又影響學習興趣。我們應該在學生入學伊始展開調查，區別教學。對已有基礎的學生，應把重心放在軟件和操作系統的高級使用技巧上，對沒有基礎的學生，要通過學院的教學資源和環境來盡快使其掌握該項能力。

（二）專業計算機技術掌握能力

在使用計算機能力加強的前提下，應逐步開發學生的專業計算機技術，例如計算機組成原理，計算機網絡，面向對象程序設計，數據庫技術等等。這是一種較高水平掌握專業計算機技術的能力。應該按照學生專業進行劃分，力爭讓學生學有所用，為后續的本專業課程的理解與掌握打下基礎。

（三）計算思維能力

計算機學科的本質就是通過計算思維理論來解決核心問題。培養計算思維能力目的是改變學生的思維方式。在學生處理計算機問題時能夠有正確合理的表達方式和有效的解決方法。不僅僅是在計算機學科，在各個學科領域和日常生活中，使得學生能夠通過自己的想法對獲取的各類信息進行合理有效的處理和加工，從而產生有效信息，進一步解決問題。故而，在大學計算機基礎教育里開展“計算思維”這一基本理論的講授工作是非常必要的，在一定程度上，計算思維更像是教會學生“如何像計算機科學家一樣進行思維”。這應當作為目前計算機基礎教學的核心和主要目標。

針對計算思維對計算機基礎教學進行教學改革是現代教學改革的熱點。目前我國大部分高校根據教委《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見》采取了“1+X”的課程設置，某些高校采用了“2+X”的課程設置。這些課程設置都是計算思維在潛移默化中影響的產物，計算機基礎教學已經逐步開始科學化和規范化，以計算思維能力培養為核心的計算機基礎課程教學改革具有良好的基礎。

通過培養計算思維理論進行計算機基礎教學需要合理安排課程，統籌組織教學?；A是“計算機使用能力培養”，重點是“專業計算機能力培養”，關鍵是“X門應用軟件”。以掌握計算機使用能力為根本，通過實用案例掌握基本技巧，強化計算機學科基礎理論的學習，目的在于培養學生利用計算思維能力總結和解決相應問題。將計算思維與理論知識進行有機的結合。

引人入勝的科學問題和智力上的挑戰依舊亟待理解和解決。這些問題和解答僅僅受限于我們自己的好奇心和創造力；同時一個人可以主修計算機科學而從事任何行業。一個人可以主修英語或者數學，接著從事各種各樣的職業。計算機科學也一樣。一個人可以主修計算機科學，接著從事醫學、法律、商業、政治，以及任何類型的科學和工程，甚至藝術工作。

三、結束語

計算機科學的教授應當為大學新生開一門稱為“怎么像計算機科學家一樣思維”的課程，面向所有專業，而不僅僅是計算機科學專業的學生。我們應當使入大學之前的學生接觸計算的方法和模型。我們應當設法激發公眾對計算機領域

科學探索的興趣，而不是悲嘆對其興趣的衰落或者哀泣其研究經費的下降。所以，我們應當傳播計算機科學的快樂、崇高和力量，致力于使計算思維成為常識。

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管理與保障

[中圖分類號]G432

[文獻標識碼]A

[文章編號]JN00-(2015)03-050-04