大学计算机基础教学中的计算思维运用分析

王 军

（铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300）

大学计算机基础教学中的计算思维运用分析

王 军

（铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300）

互联网的发展使大学计算机基础的教学内容变得很模糊。智能计算机终端的普及使得获取知识的途径更加快捷，所获取的内容比课堂教学内容丰富、精彩。因此，可以利用这一优势，在大学计算机基础教学中渗透计算思维，把单纯地传授知识，培养操作能力、记忆基础知识提升到运用科学的思维方式培养学生在实际生活中解决问题的能力及用计算思维去思考生活的能力层面。

计算思维；大学计算机基础；互联网

大学计算机基础课程主要是培养学生对计算机的操作能力、如何利用网络获取知识的能力、利用应用软件处理时常事务的能力和维护计算机的能力。在当前互联网较发达的今天，由于计算机的智能终端的日新月异，学生随时随地都可以通过智能终端获取大学计算机基础所包含的知识内容，甚至比在课堂获取的内容更丰富、更精彩。那么，如何上好大学计算机基础课程就成为摆在每位教师面前的一道课题。社会的发展、人类社会的进步离不开思维形式[1]。在学生能够获取知识的同时，传递学科中提炼出来的思想精髓、知识的构造结构、知识更新的联系、探索知识内在的规律、养成科学化的思维和系统设计、计算的能力，这些知识是学生所不具有的，这正是大学计算机基础课程应该思考的教学内容。在课堂中渗透计算思维，培养学生计算思维能力应该成为教学的核心任务。这是训练学生的基本技能、综合素质以及创新能力的重要途径，也是计算机基础教学的目标所在。

1 国内外研究现状

计算思维的研究其实从几十年前就存在了，然而，明确的计算思维概念直到2006年3月才由卡内基•梅隆大学计算机科学系主任Jeannette M.Wing教授[1]提出。该定义说明计算思维其实是一套涵盖了数学的逻辑推理、工程学的系统设计和评估思维以及复杂的人类心理、行为理解等的一般化、基础性的思维活动方式。周教授还指出计算思维对于个体发展的重要性绝不亚于阅读、写作等能力。

李廉[2]等在进一步分析阐述计算思维的含义的同时，重点研究了计算思维所具有的4个特性。一是有限性，说明计算思维无论包含多么广泛的内容，最终都是可以进行完全表述的；二是确定性，计算思维的含义和方法是确定的，不会存在二意性；三是机械性，说明计算思维是方法和过程是固定的，不会因为个人情况和背景而有所不同。

美国加利福利亚大学计算理论研究者Richard M· Karp教授[3]曾提出关于“计算透镜”的理念，其中也提到过将计算作为基础的思维方式去描述和分析各种自然科学过程和人类活动的社会过程，从而寻求解决问题的方法。

在计算机科学家不断地对计算思维进行理论和方法研究的同时，国外很多教育学家也开始对计算思维的研究，他们的研究主要是基于计算思维的教育的影响和作用，并且已经真正将计算思维引入大学教育。基于对计算思维重要性的认识，斯坦福大学将计算思维引入课堂，在设置新的核心课程体系时，要求并强调课程教学过程中计算思维的渗透。

卡内基•梅隆大学也是采用课程体系改革的方式来引入计算思维。不同的是改革的重点放在了计算机科学入门课程设置上。通过入门课程的重新设置，对全校各类专业学生推广计算思维的原理。

2 计算机基础教学应当培养学生的三种能力

随着对计算思维、计算透镜等科学研究的不断深入，促进了社会各个方面的变革与发展。从教育方面来说主要的针对计算机教学方面的改革，而改革的方向主要包括两个：一是教学内容的丰富，计算机课程的教学应该多汲取前沿科学的研究成果，将计算思维基本概念、基本特性和基本内容引入课堂能够很的分丰富课程内容；二是教学方法的改革，将计算思维的方法带人课程的设置，重点培养掌握学生对基本方法和思维方式，具体来说，老师在教学中应该注意培养学生的以下3种能力：

计算机实际操作能力，也就是学生使用和操作计算机以及应用计算机特定软件的能力，例如使用Office办公软件，使用浏览器等。比如在进行Excel教学时，设问：为什么计算机会有自动计算的功能？此时讲清楚Excel软件的来龙去脉，软件开发人员为用户做了哪些工作才方便了用户的使用，激励和引导大胆想象，敢于研究新的软件，需要哪些知识才能完成这项工作以及怎样获取这些知识等。进行这样的思维渗透，可能会激发对软件开发兴趣爱好者去研究软件，可能收到意想不到的效果。当然也不是一味地追求计算思维的渗透，毕竟绝大多数的学生还是需要由教师来教授实用的知识和技能。教师一方面教师要如何引导学生如何从互联网中获取所有知识的同时，还要有具体的任务要求学生自学一些知识才能达到要求，教师的重点是设计更具有代表性的案例让学生实验实训，监督学生去练习，在练中去感悟，在感悟中去体会思维，在思维中去体会计算，在计算中去领略本质，在本质中去提炼思维的精髓，进而达到在培养计算机使用能力过程中渗透计算机思维。当然如何在教学过程设问来激发学生探索知识的热情需要大量的教学积累和教学研究，这就要求教师不断更新知识结构、掌握最新的知识动态，渗透计算思维给教师的教学也能带来质的变化。

计算机系统认知能力（Computer fluency），这方面主要要求的是计算机相关专业的学生。因为它要求学生更深入细化地去理解计算机的基本概念和原理，系统方法与过程，如计算机系统组成、计算机网络体系、操作系统原理及功能等的相关知识。对于这项能力的培养需要根据学生的实际情况，引导、鼓励学生学习和获得这种认知能力，但是不作硬性要求。

计算思维能力（Computational thinking），通过课堂教学培养学生利用计算机科学的基本原理和方法去解决实际问题的能力。在这个信息爆炸的时代，学生应该像计算机一样收集信息、获取信息、利用信息、分析信息，最后解决问题的一套方法和能力，这就要求教师在进行教学时将计算思维的基本方法和过程融入教学，培养学生的计算思维能力。

3 结语

在计算机基础课程中渗透计算思维无疑是将教师教育教学提升到一个新高度，要求教师不仅教会学生基本操作和基本技能，更要教会学生学会思考、学会自学、激发学生对计算机软件开发的热情。在互联网+的大背景下，学科之间的交叉融合度越来越高，专业之间的性质逐渐变得模糊，学生之间的依赖性越来越强，计算机已经渗透在社会生活的各行各业，人人都能掌握计算机正在变成可能，计算机基础课程的教学就是为各方面的人才服务的，提升计算机基础的教学内涵无一不是为了培养学生综合素质和创新能力，必须要统一认识到这一点才能使教学有滋有味。在渗透计算思维的教学过程中无疑要实现一些算法，学生在计算机语言零基础的情况下，建议使用raptor软件更为合适，其不需要语言的支撑就实现很多算法，且简单易学。

[1]WING J M.Computational thinking[J].Communications of Association for Computing Machinery，2011（3）：3.

[2]李廉.计算思维—概念与挑战[J].中国大学教学，2012（1）：7-12.

[3]KARP R M.Reducibility among combinatorial problems[D].the USA: Princeton University，1973.

Analysis on application of computational thinking in college computer basic teaching

Wang Jun
（Big Data College of Tongren University, Tongren 554300, China）

The development of the Internet makes the teaching content of college basic computer become vague. Popularity of smart computer terminal makes it more quick to acquire knowledge and it is more rich and wonderful in content than in class room. Therefore, we can take advantage to infiltrate this computational thinking into the teaching of basic computer, which can lift the way to simply imparting knowledge, developing operational ability to a higher stage that taking advantage of scientific thinking to cultivate students’ ability to think about life, to solve problems with computational thinking in practical life.

computational thinking; university computer foundation; Internet

王军(1967— )，男，贵州铜仁，本科，副教授；研究方向：软件开发，数据分析，算法分析与设计。