基于计算思维模式下谈大学计算机教学内容体系建设与改革

袁赟

摘要：伴随着计算机技术的快速发展，社会对于计算机人才的需求空前高涨。在现行的计算机教学内容体系下，计算思维模式的运用已经在教育领域达成基本共识，认可计算思维所带来的教育价值与教育目标。笔者则是从计算思维的具体运用入手，谈大学计算机教学内容体系建设与实践改革途径，在多角度提出计算机教学内容的优化方法，视图打破传统计算机教学内容体系构建方面的困惑。

关键词：计算机思维；大学计算机；教学体系；建设；改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）05-0119-02

1 引言

高校作为人才培养的基地，承担着向社会提供高素质人才的重担。大学计算机教学内容体系构建作为高校培养高素质人才的必备技能，其教育教学目标逐渐明确。计算思维模式下大学计算机教学面临新的发展局面，但该思维模式下大学计算机教学导向教学思路并不十分清晰。针对这一问题，基于该思维模式下对大学计算机教学内容体系进行建设与全面改革，提出改革途径，为推动大学计算机教学实践奠定基础。

2 计算思维与创新教育

从自然科学领域出发，计算思维与理论思维、实验思维并称为三大科学思维。不同的学科教学对不同的思维将会产生影响。计算思维可以说是一个本质的能力，当今社会的发展中所有人都需要具备这一项基础能力。作为当代大学生更应该发挥出计算思维的本质与内在价值[1]。计算机思维视角下应该做好创新教育的延伸，挖掘计算思维当中的内在特点与价值，从而为新思想、新方法的产生奠定坚实基础。面对信息化时代的发展要求，高校应该针对现阶段高等教育的基本要求做好应对复杂局面的准备，以全新的方法去培养创新型人才，并将计算思维融入到大学计算机教学中，为实现教学内容体系构建与教学改革提供保障[2]。

3 大学计算机教学内容体系建设与改革必要性

3.1 现行教学体系的不足

高校现行教学体系方面存在的不足主要从以下三个方面来看：其一，以教为主的教学方法无法激发学生的创新能力。无论是传统的讲台、黑板、教材的教学方式，还是当前多媒体充分运用的现代辅助教学手段，其本质都是以教师为主体去完成教学信息的传递。即便是实践课程，也多数集中在以教师讲解的教材内容为主，学生到机房进行实际操作，学生创新思维无法得到体现；其二，以技能传授为主。高等教育的深化改革大学计算机教学内容得到更新，技能为主的教学方法主要是引导学生去参与、去学习、去感受，让学生学会怎样学、如何学，较少关注学生的兴趣动向以及对内在原理的掌握程度，不利于终身学习能力的提升；其三，只关注结果的考核不利于计算思维的养成。大学计算机教学实践考核内容偏侧重于对知识的记忆，理论考核内容多以选择题为主，这种固化的考核方法不利于大学计算机教学学生计算思维的养成[3]。因此，迫切需要通过大学计算机教学内容的改革要求，来全面提高大学生计算思维。

3.2 培养学生创新能力

计算思维模式下大学计算机教学内容的建设与改革，对学生的创新能力提升作用显著。其一，符合大学生创新能力的培养要求，能增强学生的创新意识与创新精神；其二，在信息快速流通的背景下，知识的更新周期发生改变，“授之以鱼”不如“授之以渔”，只有掌握计算机问题的解决方法，才能够启发学生去主动的思考，提高自身对于问题的解决能力，满足学生终身学习的要求[4]。

4 计算思维模式下大学计算机教学内容体系建设与改革途径

4.1 知识与思维的协调优化

知识与思维需要全面的协调优化，如在大学计算机教学内容中所提到的最小集合，其内涵的知识结构与内容覆盖面较宽。如果在该教学内容的传授过程中以知识灌输的方式完成讲解，则教学内容及知识点无法彻底讲完。例如“符号化-计算化-自动化”知识单元当中的每一个知识点，如果按照知識来介绍，则每一个知识点当中的内容都可能需要几个学时来完成，仅仅一个二进制和编码就可以讲授很多内容。但换一个角度来看，从计算思维角度来分析这些教学内容则简单很多，学生对于信息的理解上主要用O和I来表示，由计算机做好处理工作，这便能够压缩很多内容，关注知识的贯通，形成一种全新的思维模式与思维形态。在以计算思维的处理与引导下，“知识”能够随着“思维”讲解而介绍，“思维”随着“知识”的贯通而形成，这种教学内容的取舍与优化，对大学计算机课程十分关键与必要[5]。

4.2 大思维小技巧的应用实践

计算机学科教学中存在诸多“小技巧”，这些技巧有一些需要教师的传授，有一些需要学生本身做好深度挖掘。可以说，任何一种表示方法或者算法都是充满技巧性的，对学生具有较强的吸引力。还是以“符号化-计算化-自动化”知识单元为例，为什么几个门电路可以形成“加法器”？为什么符号可以参与到运算当中并且结果还正确？这些都需要学生自己去思考，从中总结小技巧，调动对于大学计算机教学内容的积极性。然而，大学计算机第一门课程还是应该更多的关注计算机学科当中经典的计算思维，以该思维模式为核心，更多的吸引与鼓励学生在新的环境下形成一种创新性思维，即“大思维”。“大思维”与“小技巧”的应用应该同时着眼于实际，为大学计算机教学提供改革所需条件[6]。

4.3 宽度教学与深度拓展

学生的思维培养已经成为教育改革的一项重点内容，思维的基本特性决定着它所能够带给人的启迪作用，为学生提供一个想象的空间。计算思维模式下大学计算机教学内容的构建与改革，要求实现宽度教学与深度拓展。从大学计算机教学的角度出发，宽度教学指的是能够从社会/自然生活中的广义计算讲起，进一步讲解到计算机技术与计算系统中的计算，将生活当中的各项基础原理应用到计算机概念当中，这种映射的方式，一方面能够让学生快速地掌握与理解大学计算机教学中的基础内容与知识点，另一方面也能够让学生理解大学计算机知识点内容的实现原理与具体层次，全面强化计算思维的深层次理解。所谓深度拓展，则能够从深层次上去探究本质问题，包括思维的本质与思维的应用等，强化思维对于学生所产生的影响，并在思维的影响之下为教学内容体系构建打下基础。

4.4 思维与实用的相互转化

计算思维模式下谈及大学计算机教学内容体系建设，要求思维因素与实用性内容的相互转化。以科学的计算思维为前提，引导与鼓励大学生参与到实践中去，突出表现为大学计算机知识点的灵活运用。在早期的研究理论当中，认为大学计算机教学并不具备实用性价值，如何运用计算机知识点才具备实用性价值。从这一观点可以看出，认知上显然是狭义层面的。经过多年的大学计算机教学改革，实用性内容的价值逐渐被改变，可以说其既是容易掌握的，也是不容易掌握的。容易掌握的内容主要是指在对基础的“思维”了解与掌握之后，对具体操作的掌握是容易的，各种软件、硬件以及网络等计算系统都是遵循着某种思维设计而成。提及不容易掌握，則是计算机语言本就是处于动态的变化之中，想要在演变中把握一丝规律，则显得较为困难。但根据计算思维发展特性这些问题能迎刃而解[7]。

4.5 原理与案例的教学实践

相较于传统的学科而言，大学计算机教学的内容是一种动态化形态，会根据新概念、新原理的产生而发生变化，且这种原理多来自于社会与自然，在抽象化的处理之后进入到不同层次的计算系统之中。正是这种新概念与新原理的存在，才使得学科知识的掌握十分必要。对于某一些原理，可能是一个词或者一个描述语言，但其背后的价值与内涵却被忽略。但如果与案例进行结合，则能够将多种概念进行全面的解读，在案例的教学当中引出新的计算学科术语，引发学生从一个较浅的理解层次逐步过渡到一个较深层次。原理与案例的教学实践看似是对大学计算机教学方法的变革，实际上也是对思维养成与教学内容改革的全新探索。

参考文献：

[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]李玉，张斯雯，刘征.计算思维能力培养：大学计算机基础教育的新目标[J].工业和信息化教育，2014，8：40-44.

[3]谢旻.面向非计算机专业的计算思维培养模式探讨[J].中国电力教育，2013，7：109-110.

[4]李廉.以计算思维培养为导向深化大学计算机课程改革[J].中国大学教学，2013，4：7-11.

[5]柴艳妹.计算思维在大学计算机基础教育改革中的应用研究[J].工业和信息化教育，2013，6：70-73.

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

[7]吴旭，牛少彰，颉夏青.计算思维与理科专业“大学计算机基础”实践教学研究[J].北京邮电大学学报（社会科学版），2015，1：88-93.