师范类计算机课程体系与计算思维的培养*

赵美利，牛晓峰

(1.滁州城市职业学院，安徽 滁州 239000；2.太原理工大学，山西 太原 030000)



师范类计算机课程体系与计算思维的培养*

赵美利1，牛晓峰2

(1.滁州城市职业学院，安徽 滁州 239000；2.太原理工大学，山西 太原 030000)

就目前中小学生在思维中普遍存在的解决问题思路不灵活，有生搬硬套的现象，以及现在对计算机课程认知程度分析，提出以培养计算思维为目的师范类计算机基础课程体系。着力培养一批具有计算思维能力，并有能力培养学生计算思维意识的教师。

计算思维；课程体系；思维能力；教师

1 计算思维概述

1.1 计算思维的提出

在现代社会，计算机成了日常工作和学习中必不可少的工具，人们使用计算机上网娱乐、学习。大多数人普遍认为计算机只是一个工具而已，会用就行了。但是在使用计算机中出现了一些不好的习惯，如学生不会做的题，不思考就上网搜索答案等现象。长期下去学生的计算思维、逻辑思维能力明显下降，可能会错过很多有创意的想法、发明。针对这一情况教高司函【2012】188号文件正式公布批准“以计算思维为导向的大学计算机基础课程研究”等22个大学计算机课程改革项目，着力提升大学生信息素养和应用能力，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[1]。

1.2 计算思维的定义

计算思维是美国卡内基·梅隆大学教授周以真于 2006 年在《Communications of the ACM》杂志上提出的。文中指出计算思维和阅读、写作及算术一样，是学生必须具备的思维能力，是人们解决问题时的一种思维方法。并特别指出计算思维并不是会操作Word、Excel，也不是会用操作语言来编程。计算思维是抽象的、复杂的，是一种思想，是21世纪每个人都应具备的能力。而这种思维能力培养的最优课程选择是计算机基础课程。

2 计算机基础课程教学现状

近年来，随着我国计算机和因特网的泛在化，计算机教育面临着前所未有的挑战，社会、学校和学生普遍对计算机教育存在误区。社会大众普遍认为计算机已不再是高端科学的代名词，学生上网的主要目的是为了网络游戏。与此同时，许多教学管理者、任课教师和学生都受计算机“狭义工具论”思想的影响，将计算机基础教学的重点放在系统操作、应用软件的使用上，却忽略了计算机基础教育的核心任务:计算思维素质的培养[2]。致使现在学生进入大学后，对第一门计算机课程兴趣不大，逃课率较高。其次在过去的计算机教学过程中，所选用的教学方法还停留在以前的水平，所用教学内容太过陈旧，教出的学生只会被动地学习；最后就是整个教学评价方式和体系不够科学。教师只是简单教学生常用软件的操作方法，认为只要会操作就可以了。而周以真教授则认为用操作方法来教学生是一种最糟糕的计算机教育。在教学中应将计算机课程与学生的专业紧密联系，有机结合，培养学生具有较好的信息素养，以及能善于利用计算机等计算设备高效率地解决计算机领域或专业领域的问题，即计算思维能力。

3 师范类计算机基础课程体系与计算思维的关系

3.1 师范类专业计算机基础课程体系的构建意义

大学计算机是面向大学一年级学生开设的，是与大学数学、大学物理同等地位的通识类思维教育课程。它不是讲授计算机及其软件(如Office，Access，IE等)如何使用的课程，也不仅仅是训练学生程序设计内容的课程，它是讲授每个大学生都应具备的计算思维的课程，大学生创造性思维培养离不开计算思维的培养。

计算思维是互联网与信息时代每个人都应具备的一种思维方式。互联网公司(如阿里巴巴、Facebook、Apple、腾讯等)的成功应归属于计算思维运用的成功。计算思维对非计算机学科人才实现复合性跨学科创新是非常重要的。

大学阶段应更多地训练“思维”，而不应仅着眼于“知识”即事实的学习。计算机学科知识的膨胀速度是非常快的，“知识”的学习必须有所选择，因此应学习计算机学科经典的、对人们现在和未来有深刻影响的思维模式。“知识”随着“思维”讲解而介绍,“思维”随着“知识”的贯通而形成，“能力”随着“思维”的理解而提高

计算思维培养不应只是依赖于高校，计算思维的培养应从小学开始。小学时期是人格和思维方式形成的关键时期，目前小学阶段以基础知识教育为主，忽视了思维能力培养[3]。应该在这个阶段有针对性地培养学生的计算思维能力，而解决这一问题的关键在于培养一批具有计算思维能力、并有能力培养学生计算思维意识的中小学教师。各个院校中的师范类专业培养的对象正是未来的中小学教师，他们不仅要有丰富的专业知识，还应该具备灵活使用先进教学工具培养学生计算思维意识的能力。而计算机基础又是未来教师在教学中不可缺少的教学工具，因此对未来教师计算思维能力的培养尤其重要。

在所有的基础课程中，大学计算机基础课程是培养学生计算思维能力最佳的课程。但要形成较高的计算思维素质，绝不是一两门计算机课程可以完成的，而需要一个完整的基于计算思维的计算机课程体系共同完成，是一项系统工程。所以师范类专业应积极构建以“计算思维能力培养”为核心的大学计算机基础课程教学体系，建立专门的师范类专业计算机基础课程体系。

3.2 师范类专业计算机基础课程体系的构建策略

计算机基础教学是把狭义的计算思维推广应用转换成人们思考、解决问题的广义计算思维，是计算机基础课程关于计算思维教育的最终目的。课程应基于“计算文化与计算基础—计算平台—数据处理与管理—问题求解与实现”这样一条脉络，围绕着大学计算思维教育空间-计算之树，进行内容的组织和讲解，介绍计算机科学与技术所蕴含的计算思想与计算技术；强化学生对计算机科学的认知，使之掌握大数据时代数据处理与问题求解的基本方法与手段、正确的科学思维模式，并初步具备灵活运用程序设计的思想与方法求解实际问题的能力。

从教师计算思维能力培养的角度，师范类非计算机专业计算机基础课程体系可以采用以下三种模式：①方法推动模式：通过使用专题研讨、反思与自我构件、问题引导等教学方法，引导式教学，让学生体会其中的思维方式和思维规律。②内容重组模式：在不改变知识点的基础上，以计算思维为轴，将计算机基础的知识点重新组合，课程结构也会出现较大的调整。③全面更新模式：建议突出与计算思维培养的有关知识点的讲授，开设专门以计算思维命名的通识课程，如计算思维基础课程、计算思维与大学计算机基础等。

在实际操作过程中可以将这三种模式融合在课程体系结构改革和课程教学模式中，在课程体系建设中，既使用了方法推动模式又增加了计算思维通识课程，采用分层教学的模式。在教学过程中教师应将学生的合作精神与思考问题的能力教育融入其中。师范类计算机基础课程体系的改革应该缓势进行，分三步走，分别为过渡课、基础课、方法与应用篇，如图1所示。

图1 基于计算思维的师范类计算机基础课程体系Fig.1 Basic computer course system of teachers based on computational thinking

过渡课：网络是计算思维能力培养最佳的教学环境，尤其是大一新生，他们对上网并不陌生，但是对合理上网以及上网的主要作用是什么的问题是迷茫的。所以在信息收集与处理中，该课程主要让学生利用网络收集、整理资料，最后根据所收集资料发表自己的看法、观点。培养学生利用网络获取、处理和利用信息的能力，最终达到提高开发和利用信息的能力。而办公自动化基础可以让学生先了解计算机的基础知识，主要讲授程序是如何被执行的，包括内存环境下程序的执行和复杂环境下借助于操作系统管理的程序的执行，以及如何编写让计算系统可以执行的程序。

基础课：计算机基础课程教学的最终落脚点是服务于学生的专业教育，在该阶段的课程中使学生形成编写电子教案的习惯思维，这是作为教师必备的教学思维技能。高级办公自动化的学习为学生利用计算机解决实际教学问题提供知识储备(如电子教案设计与制作)，也是计算思维中技能化目标实现的一个有效途径。

方法与应用：在这一阶段主要锻炼学生的两种思维能力，第一数据化思维即：数据获取==>数据管理==>数据分析与运用；第二网络化思维即：机器网络==>信息网络==>群体互动网络==>网络化社会。其中数据库课程是计算思维培养的核心课程，是计算机教学的重要部分，数据库理论的技术涉及的数据库模型抽象、数据存储、数据操纵、数据查询及系统控制等方法，在本质上是一种思维方式与能力水平的体现。因此，数据库

教学应该是把“知识内化”作为培养目标，将“能力”和“智慧”作为更高追求。所以在实际教学中应该将数据库课程的知识体系进行重构，根据课程的知识体系，找出知识体系对应的计算思维特征点，实现将计算思维有效融入每一堂课中。

在这三个阶段中的计算思维应该是所有专业的学生的必修课，在计算思维(一)培养学生数学和工程学的思维基础，形成数学和工程学的思维意识。而计算思维基础(二)则可以提高学生的思维能力，为师范类大学毕业生在实际工作中，提出教学软件需求奠定理论基础。总之计算思维主要讲授算法类问题求解框架-问题与数学建模、算法策略设计、数据结构和控制结构以及算法复杂性与正确性，还将以案例形式介绍由问题到环境，再到受限资源约束下的问题求解算法，以及难解性问题、计算和算法之间的关系等。通过三个阶段教师的知识传授，学生不仅接受学习内容，还可以将知识内化为本领，从而提高计算思维、智慧与能力。

4 总结

计算机成为现代教育不可缺少的工具，是传播计算思维的工具。而计算思维应从小培养，所以应培养新一代教师的计算思维能力。让教师把计算思维教育融合到自己的理论课和实践课中，充分发挥教师主导作用。本文围绕计算思维进行构建师范类计算机基础课程体系，制定相应培养计划，从而提高师范类学生计算机学习兴趣以及计算思维能力。完成从能力培养到思维培养的新的改革任务，更好地实现专业化和信息化相融合的模式，提升未来社会对于计算机的理解和应用的整体水平。进一步指出计算机课程重点是培养学生的计算机文化素养、应用计算机和用计算思维解决实际问题的基本能力，在于潜移默化地培养学生对复杂事物进行抽样和分解的能力，使学生能够将复杂问题归纳推导至他们熟悉的简单问题上。

[1]耿国华.以计算思维为指导提升大学文科计算机教学质量[J].中国大学教学,2013(10):12-15.

[2]焦纯,卢虹冰,等.面向计算思维培养的医药院校计算机基础课程教学改革研究[J].中国大学教学,2013(8):41-43.

[3]周丹，李春若,等.高职院校非计算机专业学生计算思维的现状和培养策略[J].电脑编程技巧与维护,2012(16):157-158.

The computer course system of teachers and the cultivation of the computational thinking

Zhao Meili1，Niu Xiaofeng2

(1.Chuzhou City Vocational College,Anhui Chuzhou 239000,China;2.Taiyuan University of technology,Shanxi Taiyuan 030000,China)

For primary and middle school students are common problem solving thinking in my mind is not flexible, with the phenomenon, and now on the computer course cognitive level analysis, put forward for the purpose of computing thinking basic computer course system of teachers. Strive to cultivate a batch of computational thinking ability, and have the ability to develop students' consciousness of computational thinking of teachers.

Computational Thinking ; course system；thinking；teacher

2016-02-24

2014年安徽省质量工程教学研究项目：“艺术设计专业‘五维一体’式计算机辅助设计教学体系研究”(项目编号：2014jyxm520)。

赵美利(1981-)，女，山东肥城人，讲师、硕士。主要研究方向：计算机文化基础、程序设计等专业课程的教学。

G658.3

A

1673-6125(2016)01-0078-03