浅析计算机基础学科教学中计算思维意识培养

王乐 王甜甜

【摘要】提出了计算思维的核心思想就是充分运用计算机的优势特点解决现实世界问题的观点，并多角度深入探讨了如何在计算机基础学科教学中培养学生计算思维意识。

【关键词】计算思维 基础学科 教学 培养

【中图分类号】G641 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0142-02

本文所述的计算思维意识培养仅仅是指培养学生充分运用计算机的高速度计算、大容量存储以及自动化执行等优势特点来解决人类现实世界中靠人力不能或难以或不易解决的问题的思维意识的训练培养。用计算机来解决现实世界的问题，就必须要实现表述该问题的集交流、思维、认知三项功能于一体的人的自然语言与仅含单一交流功能的计算机语言进行等价转换，这种转换的思想意识或能力正是计算思维的核心，也即掌握运用计算思维的核心就是如何把描述问题的自然语言中蕴含的人的思维用不具备思维能力的计算机语言进行清晰地描绘界定，从而达到用计算机的优势为人类解决问题的目的。下面本文主要探讨一下在实际的计算机基础学科一线教学中如何培养学生上述计算思维意识。

一、准确理解本文所述计算思维的实质

美国宾夕法尼亚州匹兹堡市的CMU研究小组受一家名为“互联网档案馆”的非营利组织委托，要将海量的古老书籍和手稿通过光学字符识别软件转化为电子文本，以方便电脑储存和查询。由于原稿的质量太差，电脑每扫描十个单词就会错读一个，唯一解决的办法就是人工核对，而这样的工作显然不是一个人或一个小组可以胜任的。于是，该小组将光学字符识别软件无法识别的文字扫描图传给世界各大网站，用以替换原来的验证码图片，那些网站的用户在正确识别出这些文字之后，其答案便会被传回该小组。显然这是计算思维指导下利用计算机网络化优势解决实际问题的很好佐证。

二、科学评估以往的教学实践

克服部分错误认识，认为现有的教学体系、教学内容、教学方法毫无可取之处，完全推倒重来，另起炉灶，而是应该站在计算思维训练培养的角度重新审视现有的教学内容，教学方法，课程体系，吸取其中蕴藏的优秀的计算思维教学思想方法并以此为基础进行深入研究，研究其成功之处。例如，我国古代“百钱买百鸡问题”的编程讲解，以前都是在讲循环结构时把它作为例子，写几行循环语句就结束了，教学目标仅停留在让学生学会使用循环语句上，没有进行深入的阐释，可以选出两名或者两组同学或者教师本人与学生全体进行“百钱买百鸡问题”运算竞赛，看谁先得到答案，另一组同学可以使用计算器等计算工具。然后再进行“千钱买千鸡问题”“万钱买万鸡问题”运算竞赛，其结果是一组同学轻松解决，一组同学可能会放弃！这留给学生的印象必然深刻，让他们更加直观地感受到充分利用计算机速度优势的重要性。既增加了学习程序语言的兴趣，也必然大大提高学生运用计算机创造性的解决问题的计算思维意识。借此引导学生把平时自己能解决的问题都想办法尝试让计算机来实现完成，进一步尝试让计算机来实现他们想做的事以及想做却自己无法完成做不了的事。

三、重视教师在以计算思维为导向的计算机基础学科教学中的主体地位

多渠道、多层次、全方位组织教师着眼培养计算思维人才开展教学创新活动，通过奖优促教扩大教学创新，激发一线教师的创新潜能。引导广大教师牢固树立解放思想，以创新求发展，以科研促教学的思想，以强烈的责任感荣誉感去创新以计算思维为导向的计算机基础学科教学和科研。积极为教师搭建教学科研平台，从制度、经费、考核标准等多方面鼓励教师研究教学方法，提高教师能力素质，扩展知识面，培养和支持教师参与计算思维相关的讨论会、专题报告、课题研究、到计算思维教学效果好的院校进修学习等等。

四、成立计算思维训练培养的教学和研究团队

召集由不同专业背景，从事计算机应用与研究的专家教授组成教学团队，针对本校学习计算机基础课程的各个专业的学生实际情况，力争每个专业都能总结研究出几个应用计算思维解决该学科专业问题的适合教学的经典案例。例如北京大学李晓明教授在其开设的“网络结构与效应原理”课程中，使用图论和博弈论的基础概念，去尝试解决社会学和经济学中与网络有關的若干经典问题，就提供了在其他课程中体现计算思维的范例。这不仅达到深刻阐释计算思维的教学效果，更有利于加深学生对自己所学专业计算思维应用的认识和理解，自然会增强学生应用计算思维创新的浓厚兴趣。同时应积极创造条件引进或聘请在计算思维领域研究有所建树的专家教授和领导为教师和学生授课，讲解计算思维方面最新的研究成果和应用，以及鼓励和组织专家教授以及教学一线的教师交流合作，努力写出适合于计算思维培训的切实管用的教材或讲义。

五、创新考评方法以考促训

用新的考核考评方法促进计算思维的训练培养。实行案例考核和期末考试相结合，例如，可以设置期末考试和应用案例考核各占50%。应用案例考核要求学生自己用计算思维解决本专业或者日常生活中的问题，要求写出较为详细的实现过程，即问题提出、自然语言描述、极端条件等等，尤其是要把自然语言中人的思维用计算机语言的清晰表达和描述的转化能力作为评判标准和依据，在期末考试前完成。同时，教师也可以吸收部分专业学生的优秀案例作为以后课堂教学之用，这些来自于学生的案例，不可小觑，因为它们更贴近学生，更易于让学生理解学习。

将计算思维能力的培养作为计算机基础学科教学中的核心任务并取得成效，是一个循序渐进、任重道远的过程，需要我们的教育工作者不断探索、勇于实践。期待不久的将来，计算思维能力的培养能伴随着计算机基础学科教学的各项教改工作的发展取得可喜的成果，进而培养出更多创新性人才。

参考文献：

[1]龚沛曾，杨志强.大学基础教育中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012.3：33-35.

[2]朱鸣华，赵铭伟，赵晶，林鸿飞.计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨[J].中国大学教学，2012.5：51-54.

[3]冯博琴.对于计算思维能力培养“落地”问题的探讨[J].中国大学教学，2012.9：6-9.

作者简介：

王乐（1983-），女，河南周口人，郑州大学西亚斯国际学院电子信息工程学院，硕士，讲师，研究方向：数据库、计算机应用。

王甜甜（1982-），女，硕士，讲师，研究方向：数据库、计算机应用。