将计算思维融入大学计算机基础课程的思考

余梅

摘要：计算思维的培养是当前大学计算机基础课程改革的主要方向，通过对学生的现状分析，以结合专业的教学案例为载体，改革传统教学方法和教学内容，将计算思维融入到教学的各个环节中。

关键词：大学计算机基础；计算思维；教学思考

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）35-8500-02

Thought of integrating Computational Thinking within University Computer Fundamental Courses

YU Mei

（Educational Information and Network Technology Center， Guizhou Normal College， Guizhou 550018， China）

Abstract： At present ，the main direction of teaching reform of university computer fundamental courses is Computational Thinking training. This writer analyzes present situation of freshmen，depends on the teaching cases of combining with disciplines，reforms traditional teaching method and content， integrates Computational Thinking within every link of teaching.

Key words： Fundamentals of University Computer； Computational Thinking； Teaching Thinking

1 概述

计算思维是当前国际、国内计算机科学界、教育界关注的热点问题。2010年7月，清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高校在西安交通大学举办了首届“九校联盟（C9） 计算机基础课程研讨会”，并发布了《九校联盟（C9） 计算机基础教学发展战略联合声明》，确定了以培养计算思维为核心的计算机基础课程的教学改革[1]。在随后的几年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会组织了多次“计算思维与计算机课程教学改革研讨会”，并在深圳发布了“计算思维教学改革宣言”，在宣言中再次强调了加强计算思维研究和教育的重要性，再次明确以计算思维培养为切入点是大学计算机课程深化改革、提高教学质量的核心任务[2]。

作为学生进入大学后首先学习的计算机课程，《大学计算机基础》是培养学生计算思维能力的重要载体。如何以计算思维为切入点，改革传统教学内容和方法，提升学生解决实际问题的能力是我们长期致力于研究的课题。

2 现状分析

信息技术课在高中已被列为会考科目，大一的新生对计算机基础知识和基本操作在一定程度上应有所了解。为了摸清新生在中小学阶段对信息技术课程的实际掌握情况，针对2013届的大一非计算机专业新生进行了问卷调查。此次调查共1063位同学参加，他们来自21个不同省份，分别属于7个学院。为了保证调查的真实性，调查采用不记名网络问卷调查方式进行。通过对问卷结果进行分析，我校2013届大一新生有以下特点：

1） 具备一定计算机基础，但水平参差不齐，不容乐观。

经过统计，学生首次接触信息技术课程的时间如表1所示。学生在高中参加信息技术会考的成绩如表2所示。学生对自己计算机水平的评价如表3所示。

通过表1可知，有98%的学生中小学已开设了信息技术课，其中有36%的学生在小学就开始接触计算机了，可见学生对计算机并不陌生，但在表3中，我们又看到62%的学生对计算机的使用仅仅停留在打字上网。且从表2和表3中的数据我们能发现，学生计算机水平差异很大，大部分学生计算机基础仍显薄弱。

2） 学生对计算机课程有兴趣，持较高的期望值。

从表4可以看出，绝大多数学生对计算机课程感兴趣，其中有超过70%的学生希望通过计算机课程的学习能提升自己。

3 基于计算思维培养的教学方法

3.1分层次培养

通过前面的现状分析，我们已经知道，在中小学时期由于地域、学校、教师以及个人的差异，学生进入大学前的计算机水平参差不齐，差距很大。可通过摸底测试来掌握学生的情况，为分层教学提供依据。我们在2013届新生中抽取了14个班级，共432名学生进行入学摸底测试，此次测试由计算机考试系统自动生成试卷，考试要求和期末考试相同，难度相当，满分100分。

依据表5统计的数据，可考虑分三个层次对学生进行培养：免修、提高班、基础班。在教学时间、教学内容、考评方式等方面按层次制定计划，教学过程中根据学生的实际情况做到因材施教。

3.2以“问题”为中心的案例教学

传统的以“知识”为中心的教学模式，由老师按知识点进行讲解，不能充分发挥学生的主观能动性。将以“知识”为中心转变为以“问题”为中心，让问题贯穿于整个教学过程，用“问题”驱动学生自主地去发现问题、分析问题、解决问题，让学生在这个过程中去应用知识、吸取知识，提高计算思维能力。“问题”为中心的教学过程可分为四个步骤：①教师提出问题；②启发学生思考；③教师提供协助，学生小组协作解决问题；④总结提高，拓展迁移。整个过程教师运用计算思维方法准备课程、设计案例，学生根据教师的引导，运用计算思维方法去解决问题[3]。其中，教学案例的设计尤为重要，一个好的问题可以激发学生的求知欲和探索欲，能起到事半功倍的效果。当然，这就对教师提出了更高的要求，教师必须深入挖掘课程教材，梳理出知识单元中所涉及的计算思维，精心准备案例内容。

4 基于计算思维培养的教学内容

4.1将计算思维渗透在教学案例中

过去在设计教学案例时，往往注重对学生技能的训练，计算思维活动是在无意识中进行的。其实培养计算思维与技术应用之间并不是一对矛盾体，关键的是要在其中形成联系。“计算思维”的本质是抽象和自动化，其包含一系列方法有：关注点分离、启发式推理、分解任务、递归思维回推、并行处理、仿真、折中思维处理等[4]。在《大学计算机基础》中有很多能反映计算思维精髓而被我们忽略的内容。例如计算机硬件系统案例中，硬件系统的设计正体现了抽象化、自动化的计算思维思想，冯·诺依曼型计算机的五大硬件部分就是基于对任务的分解。当介绍存储器时，通过对Cache、内存、磁盘存储器的比较，可强调计算机中速度与容量的折中思想。

4.2结合专业背景开展计算思维能力的培养

对于非计算机专业的学生，学习计算机基础课程的重要目标是能够利用计算机与计算思维来分析、解决各自专业领域中的实际问题。因此，计算机基础课程必须要与专业相结合，针对不同专业的学生设计不同的教学案例，将专业问题转变成计算机能解决的问题。如表6所示，在介绍Office软件时可根据不同专业设计不同的案例。

在制作专业案例前，制作团队必须和相关专业的教师进行交流、探讨，了解不同专业计算机应用的需求；案例制作完成后，也要送交各专业教师审阅。教学中通过结合专业案例，达到既能阐释计算学科的普适思维，又能帮助学生解决专业问题的教学效果。

5 结束语

在当今信息时代，计算机课程不仅要教给学生有用的知识，更要教给学生知识背后的思想[2]。将计算思维融入到计算机基础教学中，提升了课程的内涵，锻炼了学生的综合能力，促进了学生的发展。当然，对学生计算思维的培养仍然处于一个摸索阶段，下一步还有很多方面值得去研究，例如怎样在多学科交叉中去提炼计算思维、怎样利用网络平台去促进计算思维训练等等。这些都需要我们不断去分析、探索、实践。

参考文献：

[1] 陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：7-11.

[2] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会.计算思维教学改革宣言[J].中国大学教学，2013（7）：7-10.

[3] 牟琴，谭良.基于计算思维的探究教学模式研究[J].中国远程教育，2010（11）：40-45.

[4] 陆汉权，何钦铭，徐镜春.基于计算思维的“大学计算机基础”课程教学内容设计[J].中国大学教学，2012（9）：55-58.