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計算機思維的培養(yǎng)范文第1篇

【關鍵詞】 非計算機專業(yè);計算思維;研究現(xiàn)狀;基本特征;培養(yǎng)策略

隨著計算機技術的廣泛應用，國際計算機界開始對計算思維引起重視，并已成為高校教育工作者關注較多的一個領域，尤其是計算機科學教育領域更是開展了影響較大的相關研究。

一、計算思維研究的現(xiàn)狀與趨勢

在國外，計算思維經(jīng)歷的認知和逐步推廣的過程，尤其是在美國的教育界和一些學術機構對此廣泛推崇，不僅有卡內(nèi)基?梅隆大學的計算思維發(fā)展的專題討論，更有許多相關的協(xié)會和組織如國家級別的計算機科學技術教師協(xié)會、團體級別的計算機協(xié)會以及數(shù)學研究所等在內(nèi)的積極參與和響應。根據(jù)美國計算機協(xié)會（ACM）2009年在網(wǎng)上公布對CC2001（CS2001）進行的中期審查報告（CS2002Interim Review）（草案）中，就非常明確而具體地將“計算機導論”課程與“計算思維”概念交集在一起，并對此提出該課程需要講授計算思維本質的特別要求。由于計算思維在許多相關領域的廣泛應用，對美國國家科學基金會（NSF）的直接促成起到了主要作用，其重大基金資助計劃CDI（Cyber-Enabled Discovery and Innovation，Cyber能夠實現(xiàn)的技術創(chuàng)新與科學發(fā)現(xiàn)）的產(chǎn)生，CDI計劃其主要目標是使用計算思維（包括在其研究領域產(chǎn)生的新思維、新見解、新方法）促進美國工程技術和自然科學領域產(chǎn)生劃時代意義的革命性的成果，[1]促使人們在思維模式以及思維方式等方面發(fā)生轉變。與此同時，得到美國微軟公司支持的美國國家計算機科學技術教師協(xié)會將自己的研究成果《計算思維：一個所有課堂問題解決的工具》（Computational Thinking：Aproblem solving tool for every classroom）報告在網(wǎng)上，對其研究成果和什么是計算思維進行了總結和推廣，充分顯示了以“計算思維”為核心的美國國家自然科學、社會科學以及經(jīng)濟等各個學科領域的轉變，而這種轉變標志著美國在自然科學與工程等領域保持和擁有處于世界領先地位的絕對優(yōu)勢。

在國內(nèi)，許多專家與學者也開始關注計算思維的發(fā)展，如中國科學院計算技術研究所李國杰所長、國防科技大學的朱亞宗教授、桂林電子科技大學董榮勝教授等在這一領域做出了一些有益的探索。2008年10月31日至11月2日，在桂林召開了我國高等學校計算機教育具有標志意義的研究會，會議以“計算思維與計算機導論”為主題，開展相關的學術專題研討，全國有80多所高校參會，包括70多位在此領域較有影響的計算機學院院長、主管教學副院長在內(nèi)的近百名專家，與會者圍繞主題，集思廣益，暢所欲言，相互交流在“計算思維”領域的研究心得，以及它高校教育教學中和科技創(chuàng)新的重要作用，著重探討了在計算機學科教學創(chuàng)新中科學方法與科學思維的作用，特別是結合所在學校計算機專業(yè)教學實際，探討了以課程為載體融入計算機思維的手段和方法，對提升和促進我國計算機科學與教育事業(yè)的進步起到了重要的推動作用。

計算思維作為計算機科學領域的高級思維活動，它對計算科學的發(fā)展和進步具有深遠影響，通過運用計算機科學的基礎概念，將人類行為理解與問題求解等一系列思維進行系統(tǒng)設計。Zenon W.Pylyshny認為大腦中發(fā)生的認知過程也與計算過程“強等價”，并從功能建構、代碼符號結構、代碼定義結構三個層面對認知過程進行了詮釋[2]。中科院院士李國杰認為：計算機科學本質上源自工程思維和數(shù)學思維，但計算思維遠遠不只是為計算機編程，它與“讀寫能力”一樣，是具有抽象的多個層次上的思維，既是每個人應具備的基本技能，也是人類的基本思維方式，因而它不屬于計算機科學家獨有，計算思維將滲透到我們每個人的生活之中。哈爾濱工業(yè)大學戰(zhàn)德臣教授認為：當前大學非計算機專業(yè)計算機教學課程存在知識型/技能型教學與未來計算能力需求之間的鴻溝，當前的教學模式關注點是計算機及其通用計算手段的應用，而能跨越通用計算手段到各學科專業(yè)計算手段的鴻溝，應是基于通用計算手段的計算思維與計算能力，思維性基礎教育應是改革的方向。

總之，對于計算思維的研究國內(nèi)外都取得了可喜的研究成果，我國高校也在計算機科學教學方面有意識地進行了相關研究。但對于計算思維概念、基本原理、歷史沿革（發(fā)展階段）以及今后的前景，特別是在教學中如何培養(yǎng)計算思維等，無論是國外還是國內(nèi)目前還缺乏統(tǒng)一的認識，國內(nèi)外尚未有文獻全面而詳細地對這些問題進行歸納總結。特別是對于計算思維從何而來？它的基本原理和特征怎樣？以及如何在高校計算機專業(yè)教學中有意識地培養(yǎng)計算思維能力等問題都需要有一個總體的把握，以推動和促進計算思維的研究健康發(fā)展。

二、計算思維的基本特征

1、計算思維的原理

有學者認為：計算思維的原理包括機算設計原理、形理算一體原理和可計算性原理。所謂機算設計原理，就是通過利用運行規(guī)則（算法）以及與物理器件相結合，從而實現(xiàn)某個任務順利完成的原理。自從計算機廣泛應用到社會生活各個方面之中，其計算思維領域也在不斷擴展，電子計算機的創(chuàng)造改變了世界，帶給人們許多前所未有的驚喜，計算機的設計原理也成為計算機科學取得的最顯著的成果，可計算性原理亦即計算的可行性原理。所謂形理算一體原理，即是應用相關理論針對具體問題進行計算發(fā)現(xiàn)規(guī)律的原理。[3]在計算思維領域，就是從物理模型和物理圖像出發(fā)，尋找相應的數(shù)學工具與計算方法進行問題求解。

2、計算思維的概念、方法和特征

計算思維一詞由Jeannette M. Wing 于2006年提出，要弄清究竟什么是“計算思維”，這是計算思維研究最為關鍵和首要的內(nèi)容之一。但眾多專家與學者對計算思維的概念目前還未建立起統(tǒng)一的共識，并且每位學者對計算思維的觸角和認知也是各抒己見，都有自己獨到的見解;它包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。其定義是：運用計算機科學的基本理論和基礎概念去解釋或理解人類行為，進行系統(tǒng)的相關設計和求解問題。周以真認為，計算思維具有六個方面的主要個特征（數(shù)學思維與工程思維的互補與融合;概念化，不是程序化;是人的，不是計算機的思維方式;是思想，不是人造物;根本的，不是刻板的技能;面向可以觸及到的所有的人，所有的地方）以及涉及到的計算機科學的思維能力培養(yǎng)系列的各種方法（保護、冗余、遞歸，容錯、糾錯和恢復，抽象和分解，學習和調度，利用啟發(fā)式推理來尋求解答，在不確定情況下的規(guī)劃等等）。[4]故綜合以上觀點：本人認為計算思維是我們的親密伙伴，它是以思維科學為基礎，體現(xiàn)了形象思維與創(chuàng)新思維的發(fā)展方向，通過計算基礎將思維科學為核心的認識論不斷推向新的研究領域[4]。

三、計算思維能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新與策略

1、重視計算思維能力的培養(yǎng)

當前，對學生進行計算思維能力的培養(yǎng)已經(jīng)越來越受到重視，并在教育領域逐漸展開。國外很多國家的教育主管部門或教育機構也將更多的精力投入到對學生計算思維教育、訓練以及計算思維能力的培養(yǎng)，并高度重視計算思維能力的培養(yǎng)，將它納入學校課程的考核體系之中。但就目前而言，我國對計算思維能力訓練和有意識的培養(yǎng)還遠遠不夠，其設計與整體規(guī)劃欠完善，至今還沒有形成一套完整的方法體系，盡管高校在教學過程中已經(jīng)有意識地進行學生計算思維訓練及能力培養(yǎng)，但這些都是探索性的、小規(guī)模的和碎片化的，缺乏大規(guī)模的、系統(tǒng)化的和自覺的意識。我國在計算機科學研究方面的專著如《計算機科學導論―思想與方法》和《計算機科學與技術方法論》等，已經(jīng)列為完整成熟的計算機方法論的研究成果，[5]但對剛剛起步的計算思維培養(yǎng)研究而言，要走的路還很遠，還有很多工作需要開展。以筆者所在學校為例，嘗試在醫(yī)科學生中開設了“醫(yī)用計算機基礎”這門課程，從學生學習和反饋的情況看，很受學生歡迎且反響較好。因此我們認為可以在高校非計算機專業(yè)學生中進一步嘗試開設計算思維能力的課程，達到學生培養(yǎng)的目的。

2、創(chuàng)新計算機思維能力方式和手段

21世紀是知識經(jīng)濟的時代，更是知識創(chuàng)新的時代。國家的興旺和國力的強大離不開創(chuàng)新，而創(chuàng)新的核心問題取決于人，只有在教育教學中主動融入創(chuàng)新理念，充分調動學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新主觀能動性，才能在未來社會發(fā)展和競爭中

搶占新世紀新型人才的培養(yǎng)的制高點，不負時代向教育和人才培養(yǎng)提出的嚴峻課題。因此，高校在計算機思維能力培養(yǎng)方面，要有意識地創(chuàng)新教學方式和教學手段，使計算機思維能力的培養(yǎng)成為學生喜聞樂見的教學課程，以培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的創(chuàng)造型人才，使我們在日益激烈的國際競爭中昂首闊步、充滿信心地迎接各種挑戰(zhàn)，才能并保證我們在未來競爭中立于不敗之地，從而達到目的雙贏。

3、加強計算思維能力培養(yǎng)教學策略

當前的社會發(fā)展形勢要求高校必須重視和加強大學生創(chuàng)新能力的開發(fā)和培養(yǎng)，而計算思維理應成為高校課堂教學采用的重要工具。筆者所在的高校經(jīng)過多年努力，教師與學生對計算思維能力的培養(yǎng)達成了共識，在教學過程中也日漸體現(xiàn)其效果。已在教學當中逐步應用，但如前所述，由于人們計算思維的認識還沒有達到較高層次，作為獨立的學科體系來說，計算思維還未成氣候，并且在教學中的應用還限于是少數(shù)專家學者的行為，一般處于探索階段、小規(guī)?；蜉^為零散的實驗性教學，在培養(yǎng)過程中缺乏系統(tǒng)性的應用計算思維的系列方法，[6]取得的效果還有待時間的經(jīng)驗。但總之，基于“一種新的思維模式的培養(yǎng)，可以通過有針對性的學習、訓練、實例展示與應用來逐步完成，最終在人的思維結構中形成一種新的可選擇的思維定式”。隨著現(xiàn)代教育信息技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來，學生可以通過混合式學習模式自主學習，以培養(yǎng)非計算機專業(yè)學生的計算思維能力。

【參考文獻】

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計算機思維的培養(yǎng)范文第2篇

關鍵詞：計算思維；項目貫穿；循序漸進；計算機程序設計

在《中國高等院校計算機基礎教育課程體系(CFC)2008》中，提出對大學生計算機應用能力的三大要求：操作使用能力、應用開發(fā)能力和研究創(chuàng)新能力[1]。操作使用能力主要在第一門課程大學計算機基礎中實現(xiàn)，后兩種能力則主要體現(xiàn)在第二門課程計算機程序設計上。CFC 2008將學習目標確定成：1)學習問題求解的思路和方法，即算法。2)理解計算機是如何具體實現(xiàn)算法的，即如何才能有效地利用計算機編程。

在大部分高校中，C語言程序設計是非計算機專業(yè)理工科學生的一門必修課程。根據(jù)CFC 2008精神，其目標首先是使學生掌握程序設計的基本思想，能夠用C 語言編寫程序并具備一定的程序調試能力；第二是為學生今后利用計算機解決本專業(yè)問題奠定基礎，培養(yǎng)學生利用計算機作為一種工具，乃至作為一種思維方式去思考問題、解決問題的能力。

在2010年“第六屆大學計算機課程報告論壇”中，陳國良院士指出，計算思維能力是大學計算機基礎課程教育過程中一個重要的培養(yǎng)目標[2]。陳國良院士同時還指出，人類科學發(fā)展的三大支柱是理論科學、實驗科學和計算科學，與之相對應的是人們認識世界、改造世界的三種思維方式，即理論思維、實驗思維和計算思維[2]。

那么，如何在計算機基礎教學過程中，訓練和培養(yǎng)學生的計算思維能力，使學生學會用計算機的思維去思考問題和解決問題，是一個非常值得探討的問題。

1計算思維

美國卡內(nèi)基•梅隆大學的周以真(J.M.Wing)教授在計算機權威期刊《Communications of the ACM》上指出：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(tǒng)設計、人類行為理解等的一系列思維活動[3]。周教授認為，計算思維是人的思維，而不是機器的思維；是概念化的思維，而不是程序化思維；是一種思維方式，而不是一種產(chǎn)品；應當是每個人的基本技能，而不是僅屬于計算機科學家。計算思維概念，與董榮勝、古天龍等教授2002年提出的計算機方法論有著很多共同之處。計算思維是從學科思維這個層面直接討論學科的根本問題與學科的思維方式，而計算機方法論則是從方法論的角度來討論學科的根本問題和學科形態(tài)[4]。

2010年，李國杰院士進一步指出，今天的信息世界已經(jīng)是一個物理世界、信息世界、人類社會組成的三元世界，是一種新的信息世界觀，與以往一人一機組成的、分工明確的人機共生系統(tǒng)完全不同。這種改變，使信息科學應當成為研究人機物社會中的信息處理過程[5]。

這種變化，對人們利用計算機分析、解決問題的能力提出了更高的要求，也對高等學校非計算機專業(yè)的計算機基礎教學提出了更高要求。計算機基礎教學需要培養(yǎng)學生的計算思維能力，并提高其信息素養(yǎng)，使學生在處理問題時，能夠更好地利用計算機作為一種不可或缺的工具進行思維、表達，從而對各種信息進行深層次的加工處理，以便把其掌握的專業(yè)知識更好地應用到科學研究和生產(chǎn)中，促進科技進步和社會生產(chǎn)力的發(fā)展。

2C語言程序設計課程面臨的問題

李未院士講到程序設計是計算機學科的核心課程，吳文虎教授也談到程序設計課程的教學經(jīng)驗，凡是講授這門課程的教師都知道，這門課程比較難于教授，尤其是為非計算機專業(yè)講授這門課程。在基礎教學中，這門課程難于講授的主要原因可能有以下幾方面：

1) 教師用“專業(yè)”眼光去看待非專業(yè)的學生。

2) 教學中重理論輕實踐，實踐課時不足，對程序設計能力的培養(yǎng)不夠。

3) 例題多而散，學習后，學生不能得到一個比較綜合的訓練。

4) 學生的水平參差不齊，教學中對學生個性化學習需求關注不夠。

5) 課程特有的屬性決定的。各種程序設計語言的語法結構一般都是零散的，學生難于相互關聯(lián)、總結，采用的案例也是比較零散、短小的、關聯(lián)不大。學生經(jīng)常是學會了全部的語法知識，但仍然不知道這門語言能做什么，能解決什么實際的問題，甚至不知道如何解決問題。

6) 學生精力投入不足或學習方法不當，大部分學生認為自己畢業(yè)又不從事計算機軟件開發(fā)工作，沒有必要學習程序設計課程。

針對這些問題，結合CFC 2008精神，我們在C語言程序設計課程講授過程中，以學生計算思維能力培養(yǎng)為目標，提出了“項目貫穿、循序漸進、思維訓練”的指導思想，以改變傳統(tǒng)計算機程序設計課程中側重向學生介紹語法結構的做法。

3教學方法改革及計算思維能力培養(yǎng)

3.1項目驅動教學

在理論教學環(huán)節(jié)上，本著一個項目貫穿整個課程教學的思想。我們用“猜數(shù)游戲”為主、常見問題為輔進行各個章節(jié)的講授。具體做法如表1所示。

3.2循序漸進教學

心理學家認為，模仿是孩子學習的第一步。通過模仿，孩子不僅能夠復制行為，而且也能對模仿的行為進行加工，有所創(chuàng)新。人們經(jīng)常把模仿描述成“學習的捷徑”。在程序設計課程的學習過程中同樣如此。讓學生通過模仿現(xiàn)有示例，逐步掌握C語言中的各種語法要求、控制結構，不斷加強學生對于課程的學習興趣。

在實踐教學環(huán)節(jié)上，我們將實驗內(nèi)容按照“驗證―調試―設計”的順序進行設計。

1) 驗證：安排學生對學習過的內(nèi)容利用現(xiàn)有的簡單程序進行驗證。

2) 調試示例：編寫簡單的程序作為調試示例，在其中設置學生經(jīng)常遇到的各種小錯誤(包括語法錯誤、邏輯錯誤)，讓學生按照實驗指導中的講解，逐步找到各個錯誤。

3) 調試練習：讓學生根據(jù)前面的調試示例，修改類似程序的錯誤，并進行總結。

4) 編程示例：針對常見問題進行分析、講解、編程，讓學生學習問題分析方法和程序設計方法。

5) 編程練習：根據(jù)編程示例，將題目進行略微調整或與前面的知識相結合，讓學生進行編程解決。

通過上述實踐步驟，學生可以逐漸掌握編寫程序的語法規(guī)范及思維技巧。

在理論教學環(huán)節(jié)，同樣按照循序漸進的原則進行問題講解。例如，在講授九九表輸出問題時，按照如下的順序設計問題并編程，逐步實現(xiàn)九九表的輸出。

1) 輸出1到9這幾個數(shù)字。

2) 輸出9行1到9。

3) 修改九九表中各行數(shù)值的個數(shù)，將輸出的9行數(shù)字轉化成九九表格式。

4) 最后研究數(shù)字的變化規(guī)律，實現(xiàn)真正九九表的輸出。

3.3多角度思維訓練

在C語言程序設計課程中，計算思維的能力要求主要體現(xiàn)在學生對于問題的分析、解決能力培養(yǎng)上。如何在課程講述過程中，訓練、提高學生分析問題、解決問題的能力，是講授這門課程的全體教師的責任。我校除了在課程內(nèi)容設置上按照“一個項目貫穿課程”的指導思想進行授課、在實踐環(huán)節(jié)上按照“驗證―調試―設計”的順序進行設計，還在教學過程中注重以下幾個方面。

1) 上機實驗流程規(guī)范化。要求學生對于實驗內(nèi)容，要按照“課前預習―分析問題―設計算法―編寫程序―上機調試”的順序依次進行，使他們養(yǎng)成一個好的學習和思維習慣，逐步訓練、提高他們分析問題、解決問題的能力。

2) 答疑指導引導化。在學生有疑問時，不直接為學生指出其問題，而是用提問的方式引導學生逐步自己找到問題所在。例如，學生的程序代碼為：

學生提出要輸出兩個數(shù)的乘積，怎么輸出結果不對呢？可以依次提出問題：應該輸出什么信息呢？計算機屏幕上的顯示和預期有什么不同？有哪些情況可以造成這種不同呢？printf函數(shù)的一般格式是什么，每部分什么含義？你所寫的printf函數(shù)與一般格式一致嗎？這樣，通過依次設置問題，既引導學生自己發(fā)現(xiàn)了程序中的錯誤所在，又訓練并逐步提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、改正問題的能力。

3) 問題趣味化。常規(guī)的、一成不變的問題很難激起學生的學習興趣，趣味性是激起學習興趣的一個可行手段。那么，如何利用趣味化的問題講解程序設計中的各種控制結構？這需要從案例設計入手。例如：用出租車的計費方式和if結構結合、用所得稅的計算方式和switch結構結合、讓學生把一天的行程用基本控制結構進行描述等。

4) 提倡算法的多樣性。程序設計課程的價值之一在于訓練、提高學生的計算思維能力，如果學生都按照教師的邏輯思維習慣進行分析問題、解決問題，這不能不說是一種失敗。所以，在讓學生學習教師分析問題、解決問題的同時，要倡導算法的多樣性，培養(yǎng)、激勵學生的創(chuàng)新意識、探索精神和問題求解能力。例如，有些同學數(shù)學基礎很好，有一些問題，他們總會用數(shù)學的方式先進行初步解決，再結合計算機進行編程。對于這些同學，一定要進行及時的鼓勵，并介紹他們的做法，使之感到編程的成就感。

5) 注重算法的簡化和優(yōu)化[6]。我們不能只提倡算法多樣化，還要引導學生對算法進行研究，逐步達到簡化并優(yōu)化算法的目標。例如我們常用的“百雞百錢”問題，很多學生按照公雞、母雞、小雞的順序用三重循環(huán)進行實現(xiàn)。我們就提出“是否可以用二重循環(huán)實現(xiàn)呢”，學生仔細一想，確實可以改成二重循環(huán)進行實現(xiàn)。再比較兩次的實現(xiàn)方法，發(fā)現(xiàn)循環(huán)次數(shù)由100*100*100=1000000降到了100*100=10000，降幅達到了99%。一個簡單的改進，讓學生看到了算法改進的魅力。這也讓部分同學想到“這個問題是否可以進一步簡化呢”，再進行分析，發(fā)現(xiàn)公雞的數(shù)量不可能大于32，從而可以將算法中公雞數(shù)量上限從100改到32，母雞數(shù)量上限也改成98，循環(huán)次數(shù)降到了32*98=3136，比二重循環(huán)又減少了近70%。這一系列的簡化，充分調動了學生的學習興趣。

4結語

在計算機程序設計課程的講授中，通過采用項目貫穿、循序漸進及多角度的思維訓練方法，學生分析問題和解決問題的能力得到了明顯提高，也有部分同學因無法保證前后知識的連貫性，造成后期難以跟上正常教學進度，出現(xiàn)掉隊現(xiàn)象。如何將計算機程序設計課程中的分散語法結構相互關聯(lián)起來，利用好的案例提高學生學習積極性，培養(yǎng)、提高學生的計算思維能力，仍是值得探索的問題。

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Cultivation of Capacity for Computational Thinking through Computer Programming

YU Xiaoqiang, ZHAO Xiuyan, YAN Pitao

(School of Information Science and Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

計算機思維的培養(yǎng)范文第3篇

[關鍵詞]計算機基礎教學 計算思維能力 培養(yǎng) 教學方法

[中圖分類號] G642；TP3-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）18-0176-02

在計算機基礎教學中，計算思維的作用與地位日益突出。有針對性地培養(yǎng)學生計算思維能力成為計算機基礎教學的重要目標，為此，需要徹底轉變傳統(tǒng)的計算機基礎教學方式，向以培養(yǎng)學生計算思維能力為主的教學方向轉變。

一、正確認識計算思維

計算思維指的是通過運用科學的計算機概念設計系統(tǒng)，求解問題，理解人類行為的綜合性思維活動。計算思維具有概念化特性，并不具備程序化特性。計算思維并不是科學家才有的思維方式，而是每個人都應該具備的一種思維。

計算機基礎教學旨在培養(yǎng)學生的抽象思維、邏輯思維以及一定的編程能力。因此，如何更好地培養(yǎng)學生的計算思維能力，成為教學中的重要問題。

二、計算機基礎教學的現(xiàn)狀分析

（一）計算機基礎教學內(nèi)容比較單一

現(xiàn)階段文科生的計算機基礎教學，還是停留在計算機基本操作知識的講解以及辦公軟件的基本應用層面。理科生的計算機基礎教學是在此基礎上加入了部分C語言程序設計內(nèi)容。基礎教學內(nèi)容無法與信息化發(fā)展水平相適應，這也會導致學生對信息技術以及計算機理論的忽略。從整體上來看，教學知識體系不完善、內(nèi)容比較單一，導致學生們無法深入、全面了解計算機科學，更談不上計算思維能力的培養(yǎng)。

（二）教學模式滯后

現(xiàn)階段，計算機基礎教學中存在著很多弊端。受到傳統(tǒng)應試教育的影響，教學方法比較死板、機械化，學生處在被動接受知識的局面。課堂教授結合上機練習的操作方式，在信息高度化發(fā)展的今天顯得非常單調，導致學生缺乏計算機學習的興趣，不愿意進行深入探究。這種滯后的教學模式，是我國計算機基礎教學中普遍存在的重要問題。無法調動學生計算機基礎學習的主動性與積極性，就無法對學生進行歸納抽象能力、邏輯思維能力的培養(yǎng)，大大限制了學生們計算思維能力的培養(yǎng)與發(fā)展。與此同時，受到課時計劃的限制，部分重要內(nèi)容無法深入講解，本末倒置，無法更好地提高學生的綜合素質與創(chuàng)新能力。

（三）計算思維能力培養(yǎng)的教材缺失

現(xiàn)階段的計算機基礎教學中，理論性知識仍舊是考試的重點，而且教材教學內(nèi)容非?？菰?、單一，缺乏不同課程之間的交匯貫通，缺乏交叉、邊緣知識的拓展延伸。日常教材教學中，無法調動學生學習、研究的積極性，更無法啟迪學生打開思維，站在更深刻、更抽象的層面認識、理解、學習、掌握計算機科學。這樣就會導致學生僅學到皮毛知識，無法做到舉一反三、融會貫通。

三、計算機基礎教學中培養(yǎng)學生計算思維的具體策略

（一）回歸式教學策略

計算機科學是一門邏輯性、抽象性較強的學科，需要學生具備較高的抽象思維能力，能夠站在計算機科學角度，將實際問題抽象成為計算機語言、符號。因此，計算機基礎教學中，應該鍛煉學生們按照計算機科學思維去認識問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。但是，對于大多數(shù)初次接觸計算機科學的人們來說，比較欠缺這種抽象轉化能力，很難理解比較空洞、抽象的知識。一般來說，學生們剛接觸到計算機科學時，會有一定困難，對于計算思維方式，感到無從下手。在面對一個問題時，學生是站在“解決”的角度考慮的。針對這種情況，我們需要將計算機基礎教學回歸到實際生活中去。在實際教學過程中，為了進一步提升學生們的學習興趣，可以加強與實際生活之間的聯(lián)系。從本質上來講，計算機科學中的大部分理論、知識都是來自于我們的實際生活。所以說，在實際教學過程中，需要回歸到問題本身，結合理論的原型循序漸進的進行講解，更好地指導學生們運用自己的思維解決這些問題，然后帶領學生們認識計算機是如何講解這部分問題的。通過回歸式教學模式，使得抽象、晦澀的理論知識變得更加貼近生活實際?；貧w教學是一個從實際到理論再到實際的循環(huán)過程，指導學生的思維層次不斷提升，從抽象的角度去解決計算機問題。大量教學改革實踐證實，回歸式教學模式，對于培養(yǎng)學生的分析能力、抽象思維能力與建模能力具有重要作用。

（二）積極轉變教學觀念，構建“計算思維導向”的教學模式

在計算機基礎教學中，筆者建議積極轉變教學觀念，構建“計算思維導向”的教學模式，這種教學模式側重于計算思維能力的培養(yǎng)以及對計算機設計思維的理解。計算機基礎教學的重點就是在教學過程中，潛移默化的培養(yǎng)學生們新的思維方式，指導如何通過計算機科學基本知識進行問題的求解、系統(tǒng)設計以及行為理解，換句話說，就是建立計算思維模式。鑒于此，我們應積極改變傳統(tǒng)的側重于知識講解的教學模式，嘗試通過思維導圖模式進行知識的歸納與總結，有意識的通過探究式教學模式“提出問題、探究問題”介紹計算機基本的理論知識，強調折中、并行、回溯等計算機思維方式，并加強與知識之間的聯(lián)系。比如說，在學習計算機存儲管理相關知識時，筆者采用了思維導圖模式，用中央處理器，內(nèi)存，虛擬內(nèi)存，磁盤存儲器進一步體現(xiàn)了計算機系統(tǒng)中容量與速度折中思想。比如說，講解計算機編碼時，呈現(xiàn)“0”、“1”二進制編碼，數(shù)值的編碼，字符的編碼，漢字的編碼，聲音的編碼，黑白圖像的編碼，彩色圖像的編碼，視頻的編碼。通過這種思維導圖，可以更好的幫助學生們建立流暢、完善的知識系統(tǒng)。通過對所學知識的歸納與演繹，進一步彰顯了計算機基礎教學過程中對學生計算思維能力的指引。

（三）發(fā)散式教學模式

計算機基礎教學的使命，一方面是讓學生們掌握全面的計算機操作技能，一方面還擔負著培養(yǎng)學生計算思維的重要使命。因此，在計算機基礎教學中，教師應徹底摒棄傳統(tǒng)“照本宣科”的教學方式，加強知識的整合，不局限于課本，不僅講解知識的內(nèi)涵，還需要擴大其外延，進一步擴大學生的知識面。比如說，在計算機基礎教學中，經(jīng)常會涉及圖論、計算幾何、離散數(shù)學等工具，教師可鼓勵學生自學，也可以進行適當講解，這樣就避免了因教學內(nèi)容的局限性所給學生們帶來的學習困惑。發(fā)散式教學，通過舉一反三的過程，站在計算思維的角度去思考問題，真正從傳統(tǒng)的物理思維與數(shù)學思維中轉換過來，進一步養(yǎng)成計算思維的能力與習慣。通過發(fā)散式教學模式，一題多解，進一步提升學生思維的創(chuàng)新性與靈活性。與此同時，在完成計算機基礎教學課程之后，應該積極鼓勵學生完成綜合性強、應用性強的習題。在解決應用型問題的過程中，進一步培養(yǎng)學生的計算思維能力。通過應用型問題的設計與解決，將復雜的問題進行深入抽象，并在計算機上自動運行，進一步體現(xiàn)了計算思維其自動化與抽象化的本質，更好地指導學生探究解決問題的具體方法、思路與能力，全面提升學生的計算機綜合素養(yǎng)。

（四）加強計算思維與實踐的融合

計算機基礎課程是計算機專業(yè)、非計算機專業(yè)、理科類專業(yè)、文科類專業(yè)都需要開展的重要課程。計算機基礎教學的重要目的就是讓學生們在計算機知識的學習過程中，積極探究計算機與其他學科之間的密切聯(lián)系，與此同時，輔助學生們更加游刃有余的學習其他課程。對于專業(yè)問題的解決，應在計算機基礎技術的指導下進行。針對不同專業(yè)開設計算機基礎課程過程中，應該積極構建與其專業(yè)相對應的案例或者模型，進而促進各個專業(yè)學生進行深入學習。對于案例或者模型的應用，能夠充分培養(yǎng)學生們的專業(yè)思維能力，進而促進學生們養(yǎng)成有效解決問題的思維，將問題的重點、關鍵剖析得更加深刻，從而加深學生們對專業(yè)知識的全面掌握。

綜上所述，本文針對計算思維的概念、特點以及計算機基礎教學現(xiàn)狀入手分析，從四個方面：回歸式教學策略，積極轉變教學觀念構建“計算思維導向”的教學模式，運用發(fā)散式教學模式，加強計算思維與實踐的融合，詳細論述了計算機基礎教學中培養(yǎng)學生的計算思維的具體策略，希望為廣大計算機教育工作者帶來一定幫助。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會.高等學校計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009（2）.

[2] 于曉強，趙秀巖，閆丕濤.計算機程序設計課程中計算思維能力的培養(yǎng)[J].計算機教育，2011（13）.

[3] 朱鳴華.計算機基礎教學中計算思維能力培養(yǎng)的探討[J].中國大學教學，2012（21）.

計算機思維的培養(yǎng)范文第4篇

關鍵詞：計算思維；大學計算機；課程體系；教學案例；教學方法

0.引言

自20世紀90年代末教育部倡議在大學開展“計算機文化”教育至今，大學計算機基礎課程經(jīng)歷了以流行軟件學習與掌握為主的“計算機文化基礎”教育階段，以素養(yǎng)和應用驅動的計算機共性知識講授為主的“計算機應用基礎”教育階段。課程名稱也從計算機文化基礎變成大學計算機基礎，直至現(xiàn)在的大學計算機。這是因為隨著國家人才戰(zhàn)略的實施以及國家對于人才培養(yǎng)質量的高度關注，計算機教育在大學整體教育中的重要性將會更加突出，計算機成為在通識教育中培養(yǎng)具有現(xiàn)代科學思維精神和能力的三大必修課程（數(shù)學、物理、計算機）之一。課程名稱的變化反映了信息技術的發(fā)展、計算機教育的普及、社會的需求變化以及學生計算機基礎的提高。

當各高校開始提倡素質教育、給學生更大的自學空間、不斷壓縮學時的時候，大學計算機基礎首當其沖受到極大的沖擊，學時被大大壓縮，少數(shù)學校甚至取消了該課程。這不禁讓從事計算機基礎教育的教師和專家學者感到矛盾和困惑：該課程到底該如何發(fā)展？究竟還有沒有存在的必要？我們的學生真的不需要學習計算機嗎？他們需要學什么？

2006年，美國卡內(nèi)基?梅隆大學：（CMU）計算機科學系主任周以真教授（Jeannette M.Wing）首次明確提出了計算思維（Computational Thinking，CT）的概念，為計算機教育的改革指明了方向。2010年7月，在首屆“九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎課程研討會”上，“985”首批9所高校就大學如何在新形勢下提高計算機基礎教學的質量、增強大學生計算思維能力的培養(yǎng)形成4點共識，提出要旗幟鮮明地把“計算思維能力的培養(yǎng)”作為計算機基礎教學的核心任務。國內(nèi)一些著名學者和專家率先開始研究計算思維的概念與內(nèi)涵，思考計算思維對計算機科學研究以及計算機教育的啟示，呼吁教育的轉型：一些先行者大膽嘗試在計算機基礎課程中引入計算思維，踐行新的教學理念和探索新的教學模式，陸續(xù)取得一些卓有成效的研究成果。

然而，思維畢竟是人類特有的一種精神活動，看不見摸不著。要想使學生接受計算思維行不是一件容易的事，問題的關鍵在于怎樣做才能將計算思維的培養(yǎng)落到實處。例如，怎樣構建一個包含計算思維典型特征的課程體系？怎樣組織教學內(nèi)容？通過何種教學模式能夠更有效地培養(yǎng)學生的計算思維？筆者將就這些問題進行初步探討并提出建議。

1.機遇與挑戰(zhàn)

當今社會已步入數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡化的新時代，信息技術的發(fā)展水平、運用水平和教育水平已成為衡量社會進步程度的重要標志，學習和掌握計算機的基礎知識和技能是非計算機專業(yè)學生必須達到的基本要求，社會對各領域創(chuàng)新人才的需求對非計算機專業(yè)學生的計算能力提出了更高要求。如何針對社會需求重新定位大學計算機課程？怎樣才能讓學校和學生清晰準確地認識到該課程的重要性和價值？這是急需解決的一個關鍵問題。

在這種形勢下，計算思維概念的提出正好為課程改革提供了一個難得的契機。按照周以真教授的定義，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(tǒng)設計以及人類行為理解的涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動；計算思維的本質是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）。陳國良院士指出，理論、實驗和計算是推動人類文明進步和科技發(fā)展的三大支柱，計算思維是人類科學思維活動的三大組成部分（理論思維、實驗思維、計算思維）之一，是數(shù)學思維與工程思維的互補與融合，計算思維無處不在。

然而，計算思維的養(yǎng)成和訓練是一個長期、循序漸進、潛移默化的過程，不可能一蹴而就，與以往的教學有著不同的要求和目標，這些要求和目標對現(xiàn)有的教育觀念和方式提出了新的挑戰(zhàn)。對于如何在教學中實現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)，還存在分歧和誤區(qū)。有的教師認為計算思維不過是一些理論和概念，講了也沒有多大用處，還不如教給學生一些必需的計算機知識和技能；有的教師認為以往的教學中已經(jīng)蘊含了計算思維的思想，沒有必要專門講解這個概念，而且思維是無形的，根本無法在課程或實踐中傳授，只能通過學生自己感悟；還有些教師則把計算思維的培養(yǎng)等同于理論知識的講解，或者認為技能培養(yǎng)就是思維訓練。

這些對計算思維的錯誤認識，導致計算思維的概念并沒有與計算機基礎課程的知識有機融合，知識的傳授并沒有轉變?yōu)榛谥R的思維傳授，因此究竟怎樣做才能避免只是簡單地給課程貼上計算思維的標簽，而是真正將計算思維的培養(yǎng)落到實處，讓學生通過課程教學和實踐體驗到計算思維的魅力和價值，這是必須解決的另一個關鍵問題。

2.改革思路與措施

針對上述兩個關鍵問題，我們以培養(yǎng)計算思維能力為主線，著重從以下幾個方面對大學計算機課程進行改革。

2.1分析社會需求，明確課程定位

在很長一段時期內(nèi)，大學計算機基礎教學普遍注重計算機知識的傳授和計算機應用技能的培養(yǎng)，學生學到的是有關計算機的一些概念及通用計算手段的應用，但是當今社會處于急需各種創(chuàng)新人才的高科技時代，學生僅僅具備這些能力是不夠的。高速發(fā)展的經(jīng)濟社會要求非計算機專業(yè)學生未來應具備的計算能力是掌握支持各學科研究創(chuàng)新的新型計算手段并應用計算手段進行各學科的研究與創(chuàng)新，因此，大學計算機應定位于以計算思維為核心，以計算機知識為背景，使學生理解典型的計算思維，掌握基于計算技術/計算機的問題求解思路與方法，提高學生的計算機應用能力，培養(yǎng)學生應用計算思維和計算工具分析和處理專業(yè)領域實際問題的能力，為今后的創(chuàng)新活動奠定堅實基礎。

2.2構建計算機知識與計算思維有機融合的課程體系

以計算思維能力培養(yǎng)為核心的計算機基礎教學改革并不意味著一定要將現(xiàn)有的課程體系和教學內(nèi)容“推倒重來”，而是在原有課程體系的基礎上，以計算思維為主線，重新組織教學內(nèi)容，適當增加新的能體現(xiàn)計算思維的知識點，刪除一些陳舊的知識或技術細節(jié)，大幅度調整課程內(nèi)容的結構，最終構建一個計算機知識與計算思維相融合的課程體系。

1）分析研究計算思維的內(nèi)涵和特征。

在明確課程定位后，我們應首先仔細分析計算思維的內(nèi)涵，研究計算思維包含哪些基本組成部分，這些基本組成部分的特征和表現(xiàn)是什么，確定在大學計算機知識體系中涉及計算思維的哪些概念；然后將知識體系分解為知識單元和知識點，研究這些知識點如何與計算思維的典型特征有機融合。

對計算思維內(nèi)涵的解讀有很多。2010年，Peter J.Denning在ACM關于“什么是計算”的研討會上指出：計算思維是一種解決問題的思維方法，這種方法將問題表示為關于某個計算模型（該模型必須被發(fā)明或發(fā)現(xiàn)）的信息處理過程，并尋求一種算法上的解決方案。2012年，李廉教授指出：“計算思維是人類科學思維中，以抽象化和自動化，或者說以形式化、程序化和機械化為特征的思維形式。計算思維的標志是有限性、確定性和機械性。計算思維的結論應該是構造性的、可操作的、能行的”。

戰(zhàn)德臣教授提出的“計算之樹”很好地描繪出融入計算思維后的大學計算機所面對的知識空間，即“核心”的計算思維，主要有“計算之樹”的樹根――計算技術與計算系統(tǒng)的奠基性思維：0和1、程序、遞歸；“計算之樹”的樹干――通用計算環(huán)境的進化思維：馮?諾依曼機、個人計算機、并行與分布計算環(huán)境、云計算環(huán)境；“計算之樹”的樹枝――計算與（社會/自然）環(huán)境的融合思維；“計算之樹”的雙色枝杈――交替促進與共同進化的問題求解思維：算法與系統(tǒng)…。

2）選取典型的計算思維，構建新的課程體系。

從上述知識空間中選取非計算機專業(yè)學生需要掌握的典型計算思維，對現(xiàn)有的教學內(nèi)容進行重新審視和定位，適當裁剪和增刪；圍繞問題的分析解決思路組織相關知識，設計課程教學內(nèi)容，最終構建一個計算機知識與計算思維有機融合的課程體系。

北京航空航天大學于2012年開始參與教育部大學計算機課程改革項目“理工類高校計算思維與計算機課程研究及教材建設”，初步構建大學計算機課程體系，見表1。

由表1可見，課程分為7個教學單元，要求在每個教學單元的教學內(nèi)容中，描述清楚計算機知識背后蘊含的計算思維是什么，指出哪些知識體現(xiàn)了計算學科的素養(yǎng)。例如，在計算原理教學單元中，計算思維主要涉及0和1的思維（基于電信號的硬件實現(xiàn)、邏輯真/假以及基于邏輯的理論與實現(xiàn)，任何信息都可以表示成0、1串，也就都能被計算，被計算機處理）、計算機語言發(fā)展進程蘊含的思維（語言與編譯器）、計算機系統(tǒng)的思維（系統(tǒng)由基本動作以及基本動作的各種組合構成，可以按照“程序”控制“基本動作”的執(zhí)行以實現(xiàn)復雜的功能）；在算法描述與程序設計教學單元中，既要培養(yǎng)學生的計算思維，如指令與程序、算法、遞歸的思維，又要培養(yǎng)學生的計算學科素養(yǎng)，即程序設計方法與典型算法的基本素養(yǎng)。

2.3設計能夠體現(xiàn)計算思維顯著特征的教學案例

教學案例是教學內(nèi)容的重要載體，如果采用抽象枯燥的理論講解方式，學生將難以理解計算思維的抽象概念，更談不上通過學習培養(yǎng)計算思維能力，因此需要設計能夠體現(xiàn)計算思維顯著特征的教學案例。我們通過分析計算機解題的思路和方法，著重講解如何運用知識將實際問題轉化成機器語言的思考過程，如提煉問題、轉換問題、構建模型、設計算法、用合適的程序語言描述、用計算機解決問題，以促進學生對計算思維抽象和自動化本質特征的理解，掌握計算思維面向典型計算環(huán)境的問題求解方法。

此外，我們還創(chuàng)設教學情境，提出基于計算思維的探究性問題，以激發(fā)學生的學習興趣和探究問題的求知欲。在教學中啟發(fā)學生運用計算思維的方法解決問題，可以有兩個途徑：根據(jù)已有工具對問題進行分析、抽象和建模，最終建立現(xiàn)有工具能處理的模型；利用所學的基本算法、建模方法創(chuàng)造算法或系統(tǒng)。例如，在計算原理教學單元中，教師可以設計“在計算機中信息是如何被存儲的”教學案例。一方面，通過該案例闡述的“0和1的思維”，學生可以了解為什么在計算機中要使用二進制而不是十進制；體會一切信息皆可抽象為符號，而在計算機中一切信息都是由0、1串表示，0、1邏輯易于硬件實現(xiàn)、便于計算；進而掌握“語義符號化、符號0（和）1化、0（和）1計算化、計算自動化、分層構造化、構造集成化”這種最重要的計算思維。另一方面，通過該案例闡述的“計算機系統(tǒng)的思維”，學生從系統(tǒng)的角度了解計算機如何被構造以及信息如何被存儲和處理；通過中央處理器Cache內(nèi)存虛擬內(nèi)存磁盤存儲器的介紹，學生能夠體會到“在時間和空間之間、在處理能力和存儲容量之間進行折衷”的計算思維方法。

2.4改革教學方法，促進學生計算思維能力的養(yǎng)成

恰當?shù)慕虒W方法才能展現(xiàn)計算思維的魅力和基本思想方法。過去以講授知識點為主線的教學方法必須改變，應以講授認識和應用計算機的思維過程為主線，使知識隨著思維的展開而介紹，思維隨著知識的貫通而形成，能力隨著思維的理解而提高，這樣循序漸進地促進學生計算思維能力的養(yǎng)成。

一方面，在課堂教學中采取基于計算思維的探究教學模式。探究教學就是將科學問題作為探究過程來講授，讓學生像科學家進行科學探究一樣在探究過程中發(fā)現(xiàn)科學概念和規(guī)律，掌握科學方法，培養(yǎng)學生的探究能力和科學精神。在課堂教學中，教師提出基于計算思維的探究性問題，引導學生運用計算思維的一系列方法探索、發(fā)現(xiàn)問題的本質，通過簡化、轉換、遞歸、抽象、分解、建模等計算思維的基本方法，將一個復雜問題轉換成許多簡單的子問題并構建求解模型，進而充分利用計算機的運算能力實現(xiàn)問題求解。當學生掌握這種思維方法以后，教師再啟發(fā)學生運用所學方法自主探究并解決更深層次的問題，從而達到知識鞏固、遷移和內(nèi)化為能力的目的。

另一方面，在實驗教學中采取任務驅動的實驗教學模式。教師只給出實驗任務，要求學生自主完成一個系統(tǒng)或一個解決方案從設計到實現(xiàn)的全過程。學生主動思考，自主梳理知識，構建學習模式，規(guī)劃解決方案，運用計算思維的方法自主設計和獨立完成實驗任務?；谟嬎闼季S的任務驅動實驗教學模式將有利于培養(yǎng)學生自我建構知識、計算思維和創(chuàng)新的能力。

3.結語

計算機思維的培養(yǎng)范文第5篇

關鍵詞：計算機基礎教學；計算思維；計算機

作者簡介：徐新艷（1980-），女，江蘇靖江人，南京工業(yè)大學電子與信息工程學院，講師；孫冰（1977-），女，江蘇南京人，南京工業(yè)大學電子與信息工程學院，講師。（江蘇 南京 210009）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0123-02

在我國，高校計算機基礎教學已經(jīng)普及了很長一段時間了，其教學對象主要是剛剛踏入大學校門的一年級非計算機專業(yè)新生，學生專業(yè)涵蓋了理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、管理學、教育學、哲學、經(jīng)濟學、法學、文學、歷史學等幾乎所有領域，這是與目前計算機在社會經(jīng)濟發(fā)展各個領域高度滲透的潮流趨勢是相適應的。

但隨著計算機硬件的飛速發(fā)展，計算機設備的日益更新，計算機對于大學生來說不再新奇與陌生。計算機應用軟件的層出不窮也讓很多大學生更多地沉迷于使用計算機進行簡單輕松的娛樂、社交、網(wǎng)購等活動中無法自拔，從而忽略了真正該去學習和掌握的計算機輔助工作、輔助學習的技能。而計算機基礎教學中一些客觀存在的問題（如學時少、教學內(nèi)容廣等）長期得不到解決，導致教師教學任務太重，教學設計無法兼顧趣味性和互動性，陷入一種疲勞而無奈的填鴨式教學，學生也對所學內(nèi)容越來越感到枯燥無趣，難以消化。逐漸地，很多人對高校計算機基礎教學產(chǎn)生了信任危機，對其課程的存在產(chǎn)生了質疑。高校計算機基礎教學的改革迫在眉睫，而近年來逐步興起的計算思維的教學理念，為高校計算機基礎教學的未來發(fā)展亮起了一盞明燈。

一、計算思維概念的提出

2006年3月，美國卡內(nèi)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）這一概念。[1]2008年6月，ACM（Association for Computing Machinery，美國計算機協(xié)會）在網(wǎng)上公布的對CS2001（CC2001）進行中期審查的報告（CS2001 Interim Review）（草案），開始將周以真教授倡導的“計算思維”與“計算機導論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計算思維的本質。[2]2008年10月31日至11月2日，我國高等學校計算機教育研究會在桂林召開了一次關于“計算思維與計算機導論”的專題學術研討會，探討了科學思維與科學方法在計算機學科教學創(chuàng)新中的作用。來自全國80多所高校，包括70多位計算機學院院長、主管教學副院長在內(nèi)的近百名專家出席了會議。[3]自2010 年10月中國科學技術大學陳國良院士在“第六屆大學計算機課程報告論壇”上倡議將計算思維引入大學計算機基礎教學以后，計算思維得到了國內(nèi)計算機基礎教育界的廣泛重視。[4]

計算思維是目前國際計算機界廣為關注的一個重要概念，也是我國當前計算機基礎教育需要重點研究的重要課題。而高校計算機基礎教學面向的對象是已有明確專業(yè)方向并且即將步入社會參與社會分工的大學生們，因此更應該將計算思維作為今后改革的一個重要思路，使未來的計算機基礎教育能夠打破目前的僵局，更好地去為學生的專業(yè)學習服務。

二、計算思維的內(nèi)容及理解

其實，計算思維的思想自古至今在人們的工作、學習和生活中處處存在，只是一直沒有得到系統(tǒng)的闡述和理論的提升。比如做一道數(shù)學題、規(guī)劃一條旅游線路、設計一次課堂教學等等，每一個例子都涉及了問題的提出、理解、設計及求解等過程，都使用到了計算思維的方法。

計算思維是人本來就有的，不是刻板的技能，是多個層次的抽象。計算思維早在計算機出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在了。計算機出現(xiàn)后，人將自身的計算思維的成果交給計算機去實現(xiàn)自動化。計算機計算能力強大，但卻沒有主動的思維能力，只能對人安排好的步驟去解決問題。而人的計算思維則具有主動性和創(chuàng)造力，人能借助自身的聰穎和想象力賦予計算機以智能和激情，使得計算機的工作不再機械和枯燥。

周以真教授將計算思維這一思想上升到了理論的高度，不僅提出了計算思維的概念和定義，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(tǒng)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。同時她還對計算思維作了更詳細的表述，將計算思維概括為具體的七大類方法。[1]

計算思維不僅適用于計算機學科，而且適用于所有能用計算機去進行輔助研究的學科。計算機學科具有廣泛的社會基礎，而計算思維是所有人都具備的潛在思維。計算思維具有規(guī)約、嵌入、轉化、仿真、遞歸、并行、抽象、分解、保護、冗余、容錯、糾錯、系統(tǒng)恢復、啟發(fā)式、規(guī)劃、學習、調度、折中，優(yōu)化等特征點，貫穿了人們解決實際問題的始終，包含了解決各種問題以及解決問題的各個階段所有可以采用的核心思想。

三、在計算機基礎教學中應注重計算思維能力的培養(yǎng)

計算機基礎教學主要分為兩大類，一是計算機基礎理論學習，二是程序設計基礎學習。計算機基礎理論的每一章都對應了計算機專業(yè)的一門主干課程，內(nèi)容系統(tǒng)而全面。程序設計基礎內(nèi)容從語法到算法，知識點零散且繁多。如果教師不將這些內(nèi)容進行精心的組織和提煉就一股腦灌輸給非計算機專業(yè)的學生，那么效果可想而知。進行概念填空式的教學方式已被證明不可行，教師不能再像以往那樣專注于知識點的細枝末節(jié)。以前教師都是將整個課程作為一個完整的教學活動，平時講授基本知識點，最后通過期末考試對學生學習效果進行評價。學生在學習每章的知識點時并不知道這些知識點之間有什么聯(lián)系，也不知道有什么實際用途。學習完后沒有及時通過形象的系統(tǒng)案例輔助記憶，所以遺忘也很快。期末考試只能測試出學生的應試能力，并不能測試出學生利用所學知識解決問題的能力。

計算思維的培養(yǎng)恰好能夠解決這個問題。教師應根據(jù)知識點的分布將整個課程分成若干個小的教學活動，不再照本宣科，而是從為什么學、怎樣去學、如何才能學得好、學了有什么用這幾個方面去設計每一次的教學活動，啟發(fā)學生如何去思考，發(fā)掘學生潛能，每一次的教學活動都是對學生計算思維的一次鍛煉。

1.理論知識的學習

學生理論知識的學習主要以課堂教學為主。傳統(tǒng)的課堂教學都是以教師講為主，偶爾的師生互動也僅限于知識點的問答，學生的主觀能動性得不到發(fā)揮，計算思維能力得不到培養(yǎng)。教師在課堂教學設計時，應注重資料準備工作，對新知識點的講授不能僅依賴于課本，而更應該聯(lián)系實際，特別是聯(lián)系學生所學專業(yè)。比如在對化學專業(yè)的學生講授二進制和八進制時，可將其與化學元素分布規(guī)律聯(lián)系起來，這樣不僅激發(fā)了學生的興趣，而且在無形中將枯燥的純計算機知識變得通俗易學，記憶深刻。教師在課堂上還應該鼓勵學生走上講臺，勇敢發(fā)表對所學知識的理解。一旦學生主動思考了，那他們就會很自然地去分析問題，收集信息并找到途徑解決問題。而教師要做的就是拋出問題，對學生解決問題的方式方法提出切實的建議，幫助學生進步。

2.實踐環(huán)節(jié)的訓練

對于計算機基礎教學來說，實踐環(huán)節(jié)主要分為基本操作和大作業(yè)兩部分?；静僮鞑糠钟蓪W生根據(jù)實驗指導書的要求按部就班完成，大作業(yè)則由教師根據(jù)教學目標來設計。大作業(yè)是對學生基本操作部分學習情況的一個綜合的考核辦法，既測試了學生的基本技能，又培養(yǎng)了學生協(xié)同創(chuàng)新的能力。大作業(yè)為學生計算思維能力的培養(yǎng)提供了很好的途徑。教師設計大作業(yè)時應將規(guī)約、嵌入、轉化、仿真、遞歸、并行、抽象、分解、保護、冗余、容錯、糾錯、系統(tǒng)恢復、啟發(fā)式、規(guī)劃、學習、調度、折中，優(yōu)化等計算思維的特征點融入其中，簡化實驗要求，明確實驗目的，預留給學生較大的自由發(fā)揮的空間。如PowerPoint大作業(yè)的布置，可對分組人數(shù)、幻燈片的數(shù)量、考核知識點（如超鏈接、圖表、聲音等）、演示時間等進行限制，但對文稿主題不做要求。學生在完成大作業(yè)時可最大程度地發(fā)揮創(chuàng)造力，主動思考，參與到尋找主題、搜集資料、學習技術、測試效果、成果演示一系列的活動之中，真正體會到自己才是教學活動的主體，從而更加積極地投入到下一次的集體教學活動中去。

四、總結

美國人已經(jīng)提出，在2050年以前要讓地球上每一個公民都具備“計算思維”的能力，要掃“計算機盲”。[5]這里所指的計算機盲并不是指沒有接觸過計算機，沒有掌握計算機基本操作的人，而是指不會利用計算思維解決問題的人。計算思維與人們的工作和生活密切相關，計算思維理所當然地應當成為人類不可或缺的一種生存能力。計算機基礎教學不再僅是教授計算機概念知識和基本操作，而是教會學生利用計算機學科思維去解決實際問題。目前，計算思維在我國還處于比較抽象的概念性傳播和學習階段，還不能直接全面地應用到教學中去。計算思維與具體教學內(nèi)容的結合案例還需要不斷地去研究和探索。

參考文獻：

[1]董榮勝，古天龍.計算思維與計算機方法論[J].計算機科學，

2009，36（1）：1-4.

[2]董榮勝.計算思維與計算機導論[J].計算機科學，2009，36（4）：50-52.

[3]牟琴，譚良.計算思維的研究及其發(fā)展[J].計算機科學，2011，

38（3）：10-15.