浅析计算思维和计算机基础教学质量提高

2015-02-28长春工业大学人文信息学院吉林长春130000

现代教育科技 2015年3期

姜锋(长春工业大学人文信息学院吉林长春130000)

浅析计算思维和计算机基础教学质量提高

姜锋
(长春工业大学人文信息学院吉林长春130000)

[摘要]目前现有的计算机基础教学体系知识点比较广，教学效果不是十分理想，学生接受比较困难。本文系统地分析了计算思维理论和计算机基础教学现状，尝试构建完整的基于计算思维能力培养的“大学计算机基础”课程体系。通过课程改变来引导学生自主掌握计算机使用能力。加强实际动手能力，提升教学效果。

[关键字] 计算思维；计算机基础；实践能力

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;

随着我国高等教育的不断发展，有一些问题出现在当前各个高校中的大学计算机基础课程的教学中，主要是“唯工具论”的问题。“唯工具论”就是简单地将计算机作为一种便利工具来使用，并在计算机基础教学中不断渗透给学生。这种认识对于学生掌握计算技术中最重要的方法和核心理论是有害无利的，同时也不利于计算机基础教育的开展。关于授课情况，目前大学计算机基础教育的课程有诸多名称，类似某某入门、基础、文化等，内容基本上是诸多领域的合订版。好像计算机组成也讲一点，人工智能、计算机网络也讲一点，都很浓缩。在有限的课堂时间里，教师只能根据所授内容安排学生做规定好的动手操作作业，这会产生怎样的后果？那就是：学生进入大学后，对第一门计算机课程兴趣不大，课上听懂做会，下课就开始遗忘。要解决这一普遍问题，教育者需要从根本上转变教学方法，培养学生的计算思维能力，使浓缩过的计算机基础知识能够更好地溶解在学生的大脑中。

古往今来，计算思维一直都有，而且融入各个领域。从古老的算盘技术到近代的电子计算器以及现代的电子计算机，直到如今的互联网、大数据和云计算，计算思维的内容不断更新和拓展，潜移默化中促进了现代科技的发展和进步。然而，在相当长的时期，计算思维没有被人发现和研究，一直没有被关注。直到2006年3月，美国卡内基•梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出，并定义了计算思维（Computational Thinking）。同年10月中国科学技术大学院士陈国良在“第六届大学计算机课程报告论坛”中提议将计算思维引入大学计算机基础教学以来，计算思维逐步得到了国内计算机基础教育界的广泛重视。

一、计算机思维的概念

周以真教授的理论认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。

第一，优点。

计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。

第二，内容。

计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。

与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。

计算思维无处不在，当计算思维真正融入人类活动的整体时，每个人都应掌握并使用这个有效的解决问题工具。自然，在大学计算机基础教育中，应当使它有效地融入每个课堂。

周教授提出的计算思维理论对计算机基础教学工作指明了研究方向：要组织新的教学内容来培养启发学生的计算思维，从而使学生对于计算机学科有一个本质的认识。充分理解计算思维理论，通过计算思维理论改革计算机基础教学方法，是解决问题的根本。可以从算法的角度将计算思维理论简化成“通过合理的抽象来组织高效的算法”。这样会增强在学生学习及教师教学过程中的理解和发挥。同时也要切记的是，非计算机专业学生才是大学计算机基础教学的主要对象，无论是周教授定义还是进一步的理论阐述，对于学生来讲都有些难以理解，需要不断地探索和研究其对于教学的可操作性，从而顺利的开展教学工作。

二、大学计算机基础教学工作的重点

（一）使用计算机能力

即熟练使用操作系统和常见软件的能力，例如掌握Office系列办公软件，文件的存储与编辑以及上网软件等。现在我国逐渐普及了面向高中生的计算机基础教学，这使得大多数学生在大学之前已经开始学习掌握和使用计算机，如果在大一再组织全体学生学习这类基础课程，在教学资源浪费的同时又影响学习兴趣。我们应该在学生入学伊始展开调查，区别教学。对已有基础的学生，应把重心放在软件和操作系统的高级使用技巧上，对没有基础的学生，要通过学院的教学资源和环境来尽快使其掌握该项能力。

（二）专业计算机技术掌握能力

在使用计算机能力加强的前提下，应逐步开发学生的专业计算机技术，例如计算机组成原理，计算机网络，面向对象程序设计，数据库技术等等。这是一种较高水平掌握专业计算机技术的能力。应该按照学生专业进行划分，力争让学生学有所用，为后续的本专业课程的理解与掌握打下基础。

（三）计算思维能力

计算机学科的本质就是通过计算思维理论来解决核心问题。培养计算思维能力目的是改变学生的思维方式。在学生处理计算机问题时能够有正确合理的表达方式和有效的解决方法。不仅仅是在计算机学科，在各个学科领域和日常生活中，使得学生能够通过自己的想法对获取的各类信息进行合理有效的处理和加工，从而产生有效信息，进一步解决问题。故而，在大学计算机基础教育里开展“计算思维”这一基本理论的讲授工作是非常必要的，在一定程度上，计算思维更像是教会学生“如何像计算机科学家一样进行思维”。这应当作为目前计算机基础教学的核心和主要目标。

针对计算思维对计算机基础教学进行教学改革是现代教学改革的热点。目前我国大部分高校根据教委《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》采取了“1+X”的课程设置，某些高校采用了“2+X”的课程设置。这些课程设置都是计算思维在潜移默化中影响的产物，计算机基础教学已经逐步开始科学化和规范化，以计算思维能力培养为核心的计算机基础课程教学改革具有良好的基础。

通过培养计算思维理论进行计算机基础教学需要合理安排课程，统筹组织教学。基础是“计算机使用能力培养”，重点是“专业计算机能力培养”，关键是“X门应用软件”。以掌握计算机使用能力为根本，通过实用案例掌握基本技巧，强化计算机学科基础理论的学习，目的在于培养学生利用计算思维能力总结和解决相应问题。将计算思维与理论知识进行有机的结合。

引人入胜的科学问题和智力上的挑战依旧亟待理解和解决。这些问题和解答仅仅受限于我们自己的好奇心和创造力；同时一个人可以主修计算机科学而从事任何行业。一个人可以主修英语或者数学，接着从事各种各样的职业。计算机科学也一样。一个人可以主修计算机科学，接着从事医学、法律、商业、政治，以及任何类型的科学和工程，甚至艺术工作。