计算思维对高校计算机课程教学思维的影响

何英 胡之骐

摘要：在基础教育教学过程中，教师面临的一个问题是如何采取合理的表达方式，按照一定的语法和语义规则说明获得结论的理由，让学生相信自己提出的结论。按照计算思维的特征，可以采取确定问题集合、达成目的策略、按照逻辑线索授课、根据需要提供有助于学生理解知识点的相关信息等方式达到教学目的。

关键词关键词：计算思维；教学思维；计算机课程；教学改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.161401

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）007019802

思维模式是哲学领域认识论研究的重要一环，前人已经作过多种总结，笔者倾向于将计算思维视为与理论思维、实验思维并列的三大基本思维模式 。图灵奖获得者卡普认为，自然问题和社会问题内部蕴含丰富的属于计算的演化规律，这些演化规律伴随着物质、能量以及信息的变换。也就是说，人文社会科学领域的问题也可以如自然问题一样，通过其中信息的变化用适当的方式呈现出来。计算思维是人类科学思维中以抽象化和自动化，或者以形式化、程序化和机械化为特征的思维形式。

在教育领域，教学思维是实现教育目的的关键所在，也是教学效果实现的手段。我国学术界已有一些对于教学思维的反思，但大多是对既有思维方式本身的完善和改进，新的思维方式引入不多见。比如，有学者认为，教学思维方式是人们用以把握、描述、理解和解释教学世界的概念框架的组合方式和运作方式。对于教育领域的问题和现象来说，教学思维方式决定了其思考视角、解释方式以及研究范式，同时对教学实践来说，合理的教学思维方式可以提高教学效果。也有学者认为，教学思维植根于大学教育活动中，对于理解、施教具有方向性价值。思维方式规定着教学本质、教学过程、教学内容、教学方法以及师生关系等问题，深深地隐藏在教学实践过程中，决定着怎样思考和处理教学问题，决定着教学问题思考的广度和深度，以及实施教学计划的方案与措施。

教学思维具有一定的独立性，来自于作为社会成员教师的一般性思维方式，并将这种思维方式应用于教育教学领域，形成对教育教学现象、本质和规律的一种认知模式。它能够对教师的教学实践起到指导作用，对教学效果作出一定的预期，具体体现为一种教师的素养。

2计算思维对教学思维的启示

教学过程中，教师必须尽量使学生准确无误地了解自己所表达的知识，这种知识往往是以一种结论的形式呈现，那么教师就面临一个问题——如何采取合理的表达方式，按照一定的语法和语义规则说明获得结论的理由，让学生相信自己所提出的结论，这就涉及到对计算思维的应用。

计算思维应用于教学思维步骤：

（1）确定问题集合，教师对于所要教授的知识必须确定一个问题集合。当下主流教学理念是一种探究式和理解式教学，让学生参与到知识的教授进程中，通过问题来引发学生的思考是最有效的方式。教师在授课之前需要对教授的知识有一个逻辑线索，在这个线索的每一个“节点”上设置难度适当的问题，最终将所有问题形成一个集合，这个集合的特征体现在所教授的知识内涵与外延上。比如，小学低年级数学课问题集合体现为能呈现数字、四则运算法则等知识点，通过引入客观事物的数学特征来确定问题。教师必须确定该集合中哪些问题可以选择、每种选择的有利因素和不利因素是什么、最佳的问题方案是什么等。

（2）达成目的的策略，设置总目标与分目标。教师在授课前还需要确定授课目标。目标的设置应按照知识点的逻辑线索确定，每一个“节点”对应相应的分目标，或者说每一个分目标都应该有对应问题来引导学生达成。此外，教师必须明确实现分目标的步骤。

（3）按照逻辑线索授课，确定明确的话语表达系统。在教学过程中，教师的讲授顺序应该按照之前所设定的问题集合，依循知识点的逻辑线索进行，确保每一个“节点”能够衔接。教师还必须对知识点和逻辑线索进行反思，比如提供的问题和有关知识点的论据是否切合，能否找到更好的问题和论据等。另外，因为计算思维的核心是语义的确定性，即在理解上不会出现因人而异、因环境而异的多种可能性，所以教师有必要在教学话语层面对知识点的表达作出规定，这在人文社会学科课程中非常重要，比如在讲授“教学思维”这一概念时，必须与“教育思维”等概念明确区分开来。

（4）提供有助于学生理解知识点的相关信息。根据“最近发展区”理论，教师可根据学生需要和知识点内容提供相关信息，这些信息必须和所教授知识点有逻辑联系，在难度和数量适当的前提下能够帮助学生更好地掌握知识点。

3计算思维应用

（1）对知识点的反思。教师首先必须熟悉教学内容的知识点，能对知识点进行反思。表现为能够厘清知识点之间的逻辑关系，按照此关系将相关教学信息拓展开来。其次对知识点分层，按照每个“节点”设置相应问题。对讲授的知识内容进行反思有助于加深对教学内容的认识，更加有把握地教学，同时能通过问题引发学生兴趣，避免学生厌学。

（2）选择合适的提问时机，将学生引入逻辑思路。教师要实现教学目的就必须引发学生的兴趣并成功将其引入架设好的逻辑思路中，利用明确界定的概念串起各个知识点，最后导出明确的结论。这一环节是利用计算思维进行教学的关键环节，目的在于架起教师和学生进行教学内容沟通的桥梁。

（3）通过明确的结论让学生获得正确的认识。计算思维作用下所获得的结论具有有限性的特征，即结论的表达方式是一种有限的形式。教师所要传授的内容与相关的学科知识相比只是一小部分，其结论也必然有局限性，相关结论在学术上存在着争鸣的可能性。因此，教师必须对自己得出的结论进行辩护，通过推理和经验证明该结论的合理性与正确性。

（4）进行拓展层面的师生交流。因为条件限制，很多时候必须给学生一个明确的结论。关于此结论在学术领域中的争论，可以通过师生之间的课后交流得到拓展，比如生物课上教师必然要以达尔文“进化论”作为正确的理论根据得出结论，但课后大家可以对其它相关理论进行讨论和交流。

4结语

计算思维是与逻辑思维、实证思维并列的思维方式，虽然在学校教学层面运用还不显见，但可以预言，它必然会成为今后又一主流思维方式。

要在教学体系中体现计算思维，还需思考以下问题：计算思维除了目前能确定的有限性、确定性特征外，还具备哪些组成部分？如何在教学实践过程中培养师生的计算思维？计算思维对当前的教学内容来说是否意味着改变？如何在当前的教学实践中明确把计算思维“讲”出来？这些问题有待后续研究。

参考文献：

朱亚宗.论计算思维——计算思维的科学定位、基本原理及创新路径[J].计算机科学，2009，36（4）：5355.

KARP R M.Understanding science through the computationallens[J].Journal of Computer Science and Technology，2011，26（4）：569577.