计算机基础教学中计算思维能力的培养

◆郭少辉

作者：郭少辉，许昌学院计算机讲师，研究方向为计算机科学与技术（461000）。

1 引言

计算思维，笼统地讲，指计算机工作者面对问题并分析解决问题的一种行之有效的科学思维方法。它与逻辑思维、实证思维并列，都是具备完善表达系统的思维模式。2006年卡内基·梅隆大学周以真教授在计算机权威期刊Communications of the ACM上指出：计算思维是指运用计算机科学的基本概念、基本理论和基本方法求解问题、设计系统以及理解人类行为等一系列涵盖计算机科学领域的思维活动。它通过转化、约简、仿真和嵌入等有效的方法将复杂的问题简化，对复杂系统的相关方面进行建模，从而实现问题最有效的求解。计算思维强调求解问题过程中人为操作与机器实现的结合，是一种人机共存的思维方式。

为了保持在计算机科学研究和技术发展中的优势，国内外一些著名高校都在尝试基于计算思维的课程改革，把计算思维能力的培养作为计算机基础教学中长期的、重要的、复杂的核心任务，并将运用计算思维作为新一轮计算机基础教学改革的指导思想。

2 计算机基础课程教学存在的问题

计算机基础作为教育部规定的必须首先开设的文化基础课程，兼具基础性和通识性的特点，教学目标定位在着力提高学生的综合信息素养。该课程实践性强、关联面广泛，对学生计算机思维能力的培养有着不可取代的作用。然而，目前计算机基础课程的实践教学效果并不能令人满意，究其原因，主要表现在以下三个方面。

计算机基础教学中教育理念存在偏差 计算机基础课程教学理念过分强调“实用主义”，视野狭隘，观念保守，将教学内容局限为让学生学会常用的几种办公软件的操作和简单编程，片面强调计算机应用技能的培养[1]。虽然计算机基础课程教师非常注重自身能力的提高，不断改进教学方法、更新课程内容，只是侧重于课程本身的操作性，却往往忽视计算机教学对培养学生思维和创新能力的作用。同时，与计算机专业相比，非计算机专业还没有形成系统的计算思维能力培养课程体系。

计算机基础教学内容中忽视“计算思维的教学” 计算机基础课程教学内容陈旧、单一，很多教学内容与中学计算机技术课程内容重复，使学生学习热情降低。教学内容更新不及时，教学理念滞后，与专业课程相比，计算机基础课程无论是理念上还是内容上，都不能及时反映计算机技术的最新进展。特别是在大数据时代，新媒体、个性化教学、开源课程以及社会化学习等新兴教育技术的发展，没能在计算机基础教学中起到促进作用。此外，教学内容强调广而多，内容深而不透，定位不准，强调“是什么”，忽视“为什么”，导致学生不能掌握教学知识点真正蕴含的计算方法和计算思维[2]。计算机基础教学内容脱离于学生的专业学习，只是单纯传授计算机知识和基本理论，导致学生不知道如何运用学到的计算机基础知识来解决自己专业上的问题。

计算机基础教学方法难以培养学生的创新能力 计算机基础课程实践环节大多采用“教师演示—学生操作”的教学方法。在实践课上，教师根据计算机基础实验指导教程上的内容，系统讲解实验内容和操作方法，然后学生比照教师的演示，按照操作步骤上机操作，直到完成上机实验任务。学生在上机操作过程中碰到问题时，教师给予指导，帮助学生解决疑问。这种“被动”的“操练式”教学方法，导致学生单纯模仿，动手不动脑，无法培养学生的自主意识和创新能力。

3 计算思维能力的培养策略

完善教学内容 计算机基础教学内容应根据学生计算思维能力培养的要求进行改革重组，重新梳理知识点，设计以“计算思维”为主线的教学内容，突出重点，适当增删，在教学内容上向计算思维能力培养的方向引导。这方面共设计计算机技术概述、计算机基本原理、基本电路和硬件知识、程序设计语言、操作系统、数据结构与基本算法、计算机网络、数据库以及计算机新技术选讲九个教学模块，教学内容涵盖了计算机技术的大部分领域。不仅包括计算机基本原理和技术，还包括计算机的历史和最新发展动态；既有理论讲解，也有实践操作环节，有利于实现理论与应用的有效结合。这些计算机基础教学模块的内容可以根据计算机技术最新的发展实施更新教学内容，根据学时、学生层次以及班级规模等多种方式形成最优组合方案。

教学方法推动 在教学过程中，授课教师应从计算思维能力的培养出发，根据教学内容采取灵活多样的教学方法[3]，如案例教学法、辐射教学法、开放式自主实验教学法、目标驱动式教学法等。在教学中引入与学生专业知识相联系的案例，可以帮助学生深入认识知识之间的相互关联性和规律性。计算机基础教学内容所涉及的内容涵盖信息技术的大部分领域，有限的教学时间决定了教学内容不可能面面俱到。教师可以采用辐射教学法，授课内容选择典型的核心知识，以点带面辐射教学，帮助学生学习其他的计算机基础知识。在具体的计算机基础教学过程中，教师可以根据具体情况选用开放式自主实验教学法，指导学生在现有实验条件基础上，根据自己的兴趣爱好和专业特点自主选择实验项目和指导教师，学生在教师的适当指导下自主完成整个实验任务。也可以运用目标驱动式教学法，让学生根据教师提出的实验目标自主完成实验的各个环节，如资料的查阅、方案的设计、上机调试与操作等，从而提高学生解决问题能力和自主创新能力。

师资队伍建设 针对学生不同的学科背景，组建具有不同学科背景并从事计算机教学的新兴师资队伍。根据不同的学科内容，设计高效合理的教学方案，使学生所学到的计算机基础知识能够真正服务于专业学习中的应用，将专业学习与计算机学习紧密结合，加深学生对计算机基础知识在专业应用中的认识，进而不断提高学生的应用创新能力。

同时，支持和鼓励教师积极投身于自主研制实验教学设备工作和编写实验教学的教材；逐步优化教师队伍在职称结构、学历结构及年龄结构等方面配置；鼓励教师将科研经验与基础实验教学相结合，在自身科研水平上，开发高水平的综合性实验项目，从而丰富实验教学内容；完善教师管理体系，逐步形成以专职教师为主、兼职教师为辅的混合管理模式，实现人才资源的交融与补充。

4 结论

计算思维是现代信息技术人才必须具备的一种思维能力，计算机基础课程的教学理应重视学生计算思维能力的培养。因此，教师除了向学生讲解理论知识外，更应该将计算思维能力贯穿整个计算机基础教学活动，从教学内容的完善、教学方法的推动、师资队伍的建设等多方面着手，只有这样才能真正培养出符合信息化社会的专业人才。

[1]杨建磊.关于我国大学生计算机基础课程教学中“计算思维能力培养”的研究[D].兰州:兰州大学,2014.

[2]刘正东.计算机应用基础教学中计算思维与应用技能的双重培养[J].大学教育,2014(6).

[3]张娜娜,徐安东.基于计算思维的“计算机应用基础”课程教学改革[J].工业和信息化教育,2014(8).