论大学计算机课程计算思维能力培养的人本位回归

衷克定

摘 要：以计算思维能力培养为切入点的“大学计算机”基础课程教学改革需要面对的是沉积了多年的教学观念的惯性，以思维模式转换来成就能力培养。教学观念的改变是一个根本性的改变，而绝不仅仅是教学内容层面的添加取舍。如何看待培养对象与如何理解计算思维能力培养的意义是课程改革的关键环节。本文结合教育部高教司大学计算机课程改革项目实施过程中对师范类院校计算机基础教学改革的研究及其思考，从人本位视角来解读大学计算机课程计算思维能力培养过程中的一些观念和构思，探究计算思维能力培养中人本位的价值取向及其作用意义，探究人本位理念下的教学观念转变的基本构成。

关键词：大学计算机课程；计算思维；人本位；理性探究；思维能力；自主建构

大学计算机基础教学是以培养大学生综合素质和创新能力，培养复合型创新人才为目标的[1]。这是一种社会价值取向以人本价值为落脚点的表述。毋庸置疑，课程教学的目的是要使培养对象适合社会发展的需要。与此同时还可以看到教学活动最终还是要落实在人的本位，强化原本存在于人类思维中的计算思维的意义和作用[2]，计算思维能力的培养的本质也是为了人的本性和本能的自然发展，提升人的内在价值和地位。

计算思维的发展使得人类文明和生产力摆脱了时间和空间的束缚，达到了仅靠逻辑思维和实证思维无法企及的高度。计算思维能力培养的主旨就在于关注学习者的一种特殊形态的思维特征，而不是计算机的思维，也不是教师的思维。计算思维的主体是人，是学习者。其能力培养活动是一种把人的发展作为目标的课程教学，更注重人的个性发展及其需要的满足，尊重学习者在教学活动中的主体地位。尽管在教学活动中关注学生成长的提法已为老生常谈，但近期的研究反映的问题是：在大学计算机课程的教学实践中，教师关注知识、关注操作、关注结果、关注任务的完成，而知识结构中关键节点的思维特征、操作技能中的智能要点、思维路径上的歧途误区以及学习任务设置的思维训练的根本意图之所在是否得到足够的关注？简言之，教与学活动中教的各个环节得到足够的重视，有过之；而学的各个环节的关注，尚不足。教师致力于教书环节，却忽视了育人本质。

一、大学计算机课程教学中教学观念的惯性

我国大学计算机课程全面开设起步于20世纪80年代，是人才培养新模式的开端。在第三届世界计算机大会上提出了“程序设计是第二文化”，力图在编写和调试程序中强化训练逻辑思维能力，培养科学解决实际问题的能力。其形成的计算机课程观的文化性主题曾经广泛且深入地影响着我国大学计算机课程。而后的第四届世界计算机大会则从实用主义出发给予了工具论的导向，课程从程序设计语言的训练转化为计算机的工具应用，从对计算机应用程序的内在文化性关注转向外部表象[3]。高校包括文科类在内的所有学科门类都开设了计算机应用基础的各类课程，操作系统、文字处理、电子表格、数据库以及后来发展演化最为迅速的多媒体技术和网络技术应用。在那个时期的短短数年中大学计算机课程从仅有少数学生可以接受和学以致用的计算机程序设计课程繁衍成为所有大学生都要求学习的实用内容，成为公共必修课，随后的二十多年中一如既往。我们项目研究的多所院校的现实情况反映：在这个发展沿革过程中相当一些高校，尤其是文科类学科门类的大学计算机课程逐渐形成了一些惯性倾向。具体表现为：

随着技术迅猛发展，技术门槛降低形成了新技术新产品更新周期变短，功能趋于智能化，技术实现趋于简单化、傻瓜化，完成非常复杂的任务可以用极其简单的操作来实现。学习者根本不必过问加工过程，只关心“怎么做”，而不必去关心其后的“为什么这样做”，久而只知其然却不究其所以然。对此，教师逐渐适应，并习以为常，而学生受其影响原本思维中潜在的理性、探究性逐渐退化。

随着应用领域泛化，专业特征淡化造成教师认为“应知应会”的知识越来越多，且越多越好，只要有一点儿可能将来会用到的都要列入课程要求。大学计算机课程的边界无休止地被突破，最后变为只要是用计算机操作来完成的事物都是大学计算机课程的领域知识。计算机学科专业特征趋于模糊，学科思维特征不鲜明。学生对本学科领域知识的特定思维规律的感悟及其能力生成被日新月异的功能所淹没了。

培养目标发生了漂移，实用主义工具论的观念羁绊了计算机科学与技术学科智慧的生成。鼠标菜单占统治地位的教学活动偏离了教学中主体自主活动的本质，学生被开发商制造的软件操作规则所牵引甚至奴役，成为被控制、被制约和被审查的对象，冲淡了知识学习中自我生成的成分。学习活动被教学程序编排得环环相扣滴水不漏，学习者的自主性、建构性无施展的空间。

上述惯性倾向不一而足，却造成学习者在人本需求方面饥馑荐臻。理性、探究性是出于学习者对计算机科学与技术的最初认知兴趣和动机，思维活动是学习者认知过程的主要智力活动，自主建构是学习者认知活动的必要条件。20世纪70-80年代发展起来的动机研究理论——自我决定理论把人格整合进好奇和探究行为理论中，指出：理性和自主性构成了内在动机的基础[4]，成为主体活动的基本需求。事实上，一些学科沿革的思维定式形成的惯性恰恰抑制了这些人本需求，教书的同时却忽略了育人。

二、大学计算机课程人本位价值取向的主旨

教育的人本位价值取向把人视为教育目的的根本，尊重人的生命本真、个体差异，挖掘人的发展潜能。反对将人功能化或拘囿于局部技能，而要求人首先能表现其真实面目，强调内悟，厚德修身，学习者各得其心，并进而成为自身行动的主体。正如燕京大学校训所云：Freedom Through Truth For Service （因真理，得自由，以服务），亦即所谓“乘如实之道而来成正觉”。

教育的社会使命和功能是通过培养人才得以实现的，现实中的教育除了内在的目的性价值以外同样也存在其他各种外在的工具性价值。但是，一切外在的工具性价值必须建立在人的内在的目的性价值的基础之上，两种不同的价值在教育价值体系中的错位，是造成当今教育危机的一个重要原因[5]。

就人的认知活动规律来说，注意、感知、思维、记忆、语言等认知行为总是以前面曾论及的理性探究、思维活动、自主建构等心理活动为承载的。人对事物的好奇和探究欲望是人的本性，并非外部强加于人的，人学习任何知识的最原始内部动机就是出于探究欲望。而各种类型的思维是使探究这一认知过程得以延续的基本驱动，是在各种思维训练的实践中生成的内部构造。这种构造必定是自主实现的，不可省略和替代，更不存在跨越。故人的认知活动是一种人本位的活动，这在心理学学习理论中是有充分的论证和实验支持的。

大学计算机课程教学基本宗旨和规律也概莫能外，不仅仅是知识的习得，更重要的是教学中人的整体全面发展。2012年末，教育部高等教育司立项批准的“以计算思维为导向的大学计算机基础课程研究”项目，明确提出要推动“以大学生计算思维能力培养为重点的大学计算机课程改革”[6]。作为计算思维能力培养的必要条件，理性探究、思维活动和自主建构是其人本位体现。

1.理性探究的人本位理解

人的学习缘于对意义的追求，意义之于人，是理性探究的追求目标和原动力。奥苏伯尔针对学习材料与学习者原有知识结构的关系将学习划分为有意义的学习和机械学习[7]，而前者是可以实现知识建构的，成为学习者知识和能力体系中的一个有机组成部分。如果学习者被动地执行教师的指令而并不明确其意义，具体的讲就是忽视学习者自己的生活、价值追求和已形成的知识体系，就有一种“被驱赶”的感受，就无法实现其意义，就难以完成建构，难以形成学习者探究的理性。

从人本位角度来理解有意义的学习就是应当尊重学习者对意义的追求。在大学计算机课程的计算思维能力培养方面，由于人类可以运用计算思维求解问题、管理工作和日常生活[8]，所有欲求解的问题以及相关的工作和生活蕴含了探究的意义，是学习者学习行为的行动目标，同时也是其内在驱动力。毋庸讳言，我们司空见惯的教学中按照某软件命令菜单从上到下，从左到右的介绍功能，就很少体谅学习者对这种缺乏逻辑和理性的说教的苦衷。突出理性探究的意义，将学习者送上理性探究的轨道是整个能力培养活动的开端，也是基本保障。

2.思维活动的人本位理解

陈国良院士指出：科学思维（简称思维）一般指的是理性认识及其过程，以反映事物的本质和规律[9]。计算思维是运用计算机科学的基础概念进行的一系列思维活动[10]。任何学科的形成皆有其形式逻辑规律和规则，对其学科本质规律探究的智力活动就是一种理性思维活动。学习者在学习活动中需要通过一系列这样的活动实现对学科本质和规律的理解、感悟、归纳和提升，最终形成的不仅仅是概念和技巧，而是结构化的知识和内化的能力。能力是思维的高级产物，而概念却不是。当一个学科在飞速发展时期，学科的边界却由于其应用领域的扩张而不断向外延伸，但应当清醒地看到，其基本规律却是稳定的，本质上没有改变。处于该学科的学习者最需要认识的就是其本质规律以及其思维逻辑。而这一思维加工过程是不可以用行为操作替换、混淆的。学习者此时处于高级认知活动中，很容易被现象所迷惑，被非本质的事物掩盖本质规律。

从人本位角度来理解就是要尊重学习者认识和思维的规律，要留给学习者思维的时间和空间去探究学科的本质规律。在高教司课改项目的实施过程中，对二十多所（师范类）高校的课程大纲和教材的分析反映出一个突出的问题，就是概念、操作、任务和练习基本填满了全部课程教学。而所谓课后练习和思考题既不合理，也不具备落实意义，对学科的理性思维活动基本处于悬挂状态。需要呼吁的是：教师应当充分认识和尊重学习者在课程中的思维活动和思维规律，这是形成对学科基本规律认识的必要条件。尽管思维是隐性的学习行为，但肯定是认知活动的核心成分，决定性的成分。

3.自主建构的人本位理解

思维活动的主体是学习者，学习者根据其自己的知识结构和认知特征运用自己恰当的方法去分析和推理。其中自主性是学习者进行该活动的前提条件，自主性包括了学习者的自我导向、自我激励和自我监控。建构主义学习理论把学习解释为主客体之间的交互：与周围环境的互动，亦即“活动”决定了发展[11]。与学习者本身相对应的学习材料、学习工具甚至教师都属于“周围环境”，决定学习行为（这里主要指的是智力活动）的应当是主体，而不是环境。自主建构过程中经历了认知结构的同化过程，学习者的新知识获得了意义，旧知识也产生了新的意义，这就是意义学习。全部过程中学习者对自主和自由具有本能的需求。

从人本位角度来理解自主建构就是在主客体互动的思维活动中，自主和自由是人的本体需要，同时也是产生自主建构的必要条件。当这些得不到满足时，学习者的思维活动就是被动的、受制约的、没有真正发生的。在与高教司课改项目实验校的一线教师互动的过程中，就学生自主知识建构问题的交流反映出部分教师对此的理解有一定的偏颇。例如将课前预习、课中分组讨论和课后练习认为是自主学习。很多教师倾向于在认为非重点、非难点的知识处允许学生自主，而重点和难点的知识点一律采取教师讲授或演示操作。但在涉及学生自主思维问题时却基本无暇顾及。教师们也有自己的难处：课时紧、内容多、任务重、考试要求高，故只能教师包办。在一些以计算机等级考试证书为目标的学校，学生的学习方式更是采用教师强灌和针对性做题。在学生调查方面也多反映大学计算机课程只教会操作，其他什么都不用想。上述问题实际距离教育部关于计算思维能力培养的目标要求相差太远。必须认识到，要放权，把自主建构权还给学习者。学生可以做的事情教师就放手，尽可能给学生提问和讨论的时间，该学生自己想的问题还得让其自己想。

三、大学计算机课程计算思维能力培养的人本位回归实践

2013年初高教司课题立项启动后，项目组在最初的现状调研中发现了本文前述的那些倾向。一直就大学计算机课程计算思维能力培养的人本位回归的思路而探索有效的途径。通过不懈努力，尽管在某些方面还差强人意，但还是做了一些令人欢欣鼓舞的尝试。实施的途径主要集中在教学内容重构、教学方法尝试、教材及教学资源建设、评价及考试方式改革。这四个方面的改革最终还是围绕着学习者理性探究、思维活动和自主建构的人本位回归价值取向展开的。

1.关于学习者理性探究的人本位支持

大学计算机课程的学习属于非零起点、非同起点的学习。不同的学习者对知识体系各部分内容的理解和兴趣是不一样的，因此动机强度也不尽相同。教学第一步不是要学习者处于同一起点，也不是要强化学习动机，而是要使学习者在总体知识结构中找到自己的关注点，从而确定学习意义。教学内容要重构，不能是分立的碎片式堆砌，而要有结构，结构中体现其意义。例如：文字处理知识的讲授中，设定一个学术论文格式编辑的总体任务，将加注释、标题设置、封面生成、分节、建立目录、建立页眉页脚等若干知识点合成一个学术论文格式编辑的总体活动[12]。学习者在总体任务中可以了解到这将是今后编写学术论文的主要操作技能，而自己在哪些方面还不熟练，可以从哪个点切入。与其相对应的是教材在每章的起始都提供本章的知识结构图，对知识点之间、知识单元之间以及知识领域之间的关联，对上下位关系、并列关系以及网络关系有一定的领悟，厘清其关系中的因果性、共存性、共通性、互动性等。为了使每个知识点和技能点都可以成为学习者选择性学习的对象，我们录制了屏幕操作讲授的微课程：“计算机应用基础”“多媒体及网页开发技术”和“程序设计语言”三门课程共计297段（累计121小时）。这些内容可以选择性的在课上使用，而多数情况下是介绍给学生在课内或课外观看。此外，作为课程的评价环节最为普遍有效的就是考试。我们利用无纸化考试系统开设平时自评自测，学习者对自己知识掌握的情况可以随时测试，抽的题接近考试难度，真做真判。学习者无论出于练习的目的还是出于考试演练的目的，都可以随时使用评测系统。为此对评测系统做了大规模试题库，客观题超过2000道题，主观题接近500道。

上述仅为学习者理性探究的必要条件，为创设一个氛围使学习者参与探究，教师和助教还通过课程平台的论坛组织了专题讨论区，很多学习者从最初的偶尔浏览，到经常性的“潜水”，到后来的真正有问题请教和主动为别人答疑解惑。主持一个专题版块的人变得越来越多。对学习的意义的理解逐渐提升，从知识技能到情感态度的升华是带有根本性的改变，贯穿其中的是学习者人本位价值的体现和尊崇。

2.关于学习者思维活动的人本位支持

大学计算机课程的学习究其本质还是要突出其智力活动中的特定属性的思维——计算思维。计算思维的特征反映在对研究对象的形式化、程序化和机械化的抽象表示，是大量自然现象中的计算科学本质。从现象到本质的过程必须经过思维活动，这是学习活动的核心。从所学习的知识中抽象出更加规律性的特征属性，这些属性源于概念，高于概念，可以指导和统整概念。例如在“多媒体及网页开发技术”课程中注重引导学生在网站的总体设计、数据流量、处理响应、存储、检索、负载均衡与瓶颈、反应时间等方面对计算与策略进行分析与评估、归纳与总结。使教学从知识传授、操作训练等陈述性知识层面延展到策略性知识层面。其中涉及的思维活动就具有可以在其他场合运用的迁移特征属性了。在此过程中的关键环节需要教师点拨，而大多数思维活动还是由学习者自己完成，教学设计和教学方法方面注重给学习者一定的时间和思维空间余地，从而避免由教师设计一系列的操作任务，学习者只有依次完成，无暇思虑其引申价值。在此对教师提出了更高的要求：教师要发掘课程知识的内隐价值，帮助学生体验课程知识的内在规律性价值，而不仅是对课程知识的技术化传递，导致简单、机械的功利化价值取向的教学。

尊重学习者的思维规律不单纯是给予其一定的包括时间和适当任务及其问题的思考机会，更重要的是应当营造一个尊重学习者人本位的知识观氛围，在师生之间，生生之间的学习互动采取容错性知识建构观[13]。应当指出：在教学活动中排斥与教科书或标准答案不相符合的意见、观点和想法，所缔除的不仅仅是与其相异的“错误”，实际上是屏蔽了学习者进一步思维探究的实践活动。容错性知识建构的观点就是对知识进行高层次统整和全局性建构的基础上，容忍各种有共性、互补性、启发性和局部合理性的观点共存的建构活动。

3.关于学习者自主建构的人本位支持

自主建构的本意是学习者根据自己的需求和特点进行思维活动。强调的是学习主体——学习者不受其他与学习材料无关的因素的干扰和控制，实现主客体交互。在高教司课改项目实验中这一点是教法改革的最大屏障之一。教师出于职业本能以及高度的责任感，总希望做得更多、更全面、更突出重点和降低难点，包办的现象在所难免。鉴于此现状，要抓根本就要从教学评价考核方式上加以疏导，考核方式变了，学生更容易转弯。重平时、重创作、重发散性思维、重实际问题解决，就减轻了课程大纲的压力，减轻了应试的压力，削弱了教师的控制，从而促进了思维活动，提升了研究性建构。

自主建构的含义不仅是去掉制约其主动性的控制因素，同等重要的是提供自主的快捷便利条件。由于学习者产生问题的时间、地点和场合是随机的，不确定的。因为其产生问题是受到一定的条件和机会的触发的，随时随地可能发生，从而就产生了学习者的即时需求。即时需求的特点是短暂而强烈，但随时间的衰减也是很显著的。一旦过了其兴奋期就淡化了，即使没解决也变得不重要了，可以忽略了。此时，如果有条件得到解决，对学习者将维持其兴奋期。但要待到下一次课堂或答疑，或是找到计算机和网络去查询，也可能延误到衰减期，学习者的求知欲望降低了许多。结合此类问题，我们在网络课程中建立知识管理机制，使学习者可以从多个角度，纵向（章节顺序）、横向（知识关联）、材料类型（文本材料、多媒体材料、实践材料）和超链接等方面为学习者提供资源获取的方便，提高学习者查找自己关心的知识点、技能点的效率，大大提升了网络课程的用户体验。同时在教材方面运用了数字课程教材手段（真正的立体教材），将多媒体微视频和数字课程中所有资源全部放在了“爱课程”网站的“视频点播”栏目中供学习者自由观看。微视频以二维码的形式放在纸质教材中，利用手机扫描后即可观看视频和获取资源。在已出版的《多媒体及网页开发技术》教材中共收录多媒体微视频159个，共计10G；数字课程中资源243个，共5G。实现了随时随地学习（泛在学习U-learning和移动学习M-learning），大大提升了自主建构的效率。

大学计算机课程计算思维能力培养的人本位回归可以认为是：把学习主体的价值和需求放在首要位置，关注其人本需求、情感体验、基本规律和人性发展，从而使教学活动真正能促进其全面发展。回归教学活动中人存在的价值和意义，使技术理性在理性探究、思维活动和自主建构的过程中接受人本位价值理性的指导。 （下转第84页）