基于计算思维的《计算机基础》教学改革研究

牡丹江师范学院是黑龙江省一所普通高等本科院校，学校目前已从以往的师范类特色学校逐渐转变为一所综合型的大学，非师范专业逐年增加，尤其是理工类专业的增多对通识课《计算机基础》的教学提出了新的挑战。为了培养理工类学生的计算机能力，我校对理工科的《计算机基础》教学进行了改革，将计算思维融入了教学中，提高了学生的计算机应用能力。

一、 什么是计算思维

计算思维概念首先是由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真提出的，她指出：“计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”用通俗的语言进行描述，即：计算思维是一种以计算机程序运行逻辑，进行对应的思维逻辑。计算思维的特征是数据、结果、运算逻辑相对独立。严格来说，计算机思维只是一种算法，计算思维和计算机硬件本身无关，但可以针对这种算法，开发出在任何硬件和操作系统平台上都能运行的程序。

计算思维的理念是，可以将一切事物最后都归纳为0/1、程序和递归，我们可以形象地用一棵树来表达它。

二、 牡丹江师范学院基于计算思维的《计算机基础》改革措施

为了将计算思维理念融于《计算机基础》教学中，我校对计算机基础教学进行了以下改革。

(一)改革理论教学环节，将计算思维融入教学中

《计算机基础》课程是牡丹江师范学院非计算机专业计算机教学的入门课程，改革理论教学环节是将计算思维理念融入《计算机基础》的关键点。计算思维教育应以宽度教学开始，以深度教学结束，在教学过程中采用案例驱动，将计算思维蕴含在案例中。在案例中蕴含思维，即案例不是讲述事实，而真正讲述的是隐含在事实背后的思维。通过对《计算机基础》课程的学习，大学生能系统地掌握计算机的基础知识，包括计算机的硬件技术、硬件系统的基本工作原理和流行软件的使用方法，还有现在人们无时无刻都离不开的网络知识。计算思维提高了大学生的抽象思维能力和解决问题的能力，为大学生后续课程的学习奠定了基础。

(二)改革实验教学环节，将计算思维融于实际问题的解决中

《计算机基础》课程除了要求掌握相应的理论知识外，还要掌握相关的实际操作技能。计算思维的理念虽然可以在理论课堂上进行讲授，但想将这种理念真正转换为解决实际问题的能力，还离不开实验教学，因此，抓好实验教学环节也很重要。让学生将计算思维理念融于解决实际问题中的前提是对理论课中计算思维概念的理解，之后，教师在实践课中给学生提出问题，让学生将问题进行分解，最终归纳为0和1，得出算法，并通过编程来解决问题。牡丹江师范学院《计算机基础》理科专业可设的语言类课程是C语言，学生通过对计算思维的掌握进行分析、归纳，最后通过编程来解决难题。

(三)通过评价模式，检验计算思维能力的培养对《计算机基础》教学的效果

对于研究计算思维在《计算机基础》教学中的应用效果，我们主要通过实验效果研究、学生行动研究以及评价研究一系列的方法。

在实验研究中，我们通过给学生提出客观实际问题（如典型的百元百鸡），使学生根据掌握的计算思维理念，将问题归纳为0和1的根节点，最后拿出实践模式。通过验证，可以证实学生在掌握计算思维理念后提高了创新能力。

三、 结语

通过计算思维应用于《计算机基础》的教学研究，我们发现计算思维的培养不仅提高了学生解决实际问题的能力，还提高了学生的创新能力。同时，计算思维的应用改变了传统的教学模式，解决了《计算机基础》课程的需求，激发了学生的主观能动性，并且促进了学生创造性思维的形成。