基于计算思维的士官院校计算机课程教学研究

崔倩

士官院校的计算机课程是一门顺应信息社会发展需求而实施的课程，在促进士官学员掌握计算机的基本知识和基本操作、加快士官学员计算机应用的普及等方面起了积极的推动作用。然而，随着社会信息化水平的快速提升，士官院校的计算机课程需要确立怎样的课程目标，使其既能有效促进士官学员知识与能力的发展，又能满足信息社会快速发展的需求，还能促进士官计算机课程自身的建设与发展，成为了目前需要深思的一个重要问题。

一、计算思维的概念与特征

1、计算思维的概念

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。计算思维是一种问题解决的过程，包括（但不限于）以下几点：

（1）按照能够方便使用计算机和相关工具解决问题的方式表述问题；

（2）按逻辑组织和分析数据；

（3）利用抽象的方法表示数据，例如模型和模拟；

（4）通过算法的思想生成自动化的解决方案；

（5）通过识别、分析和实施各种可能的解决方案，以实现最有效的步骤与资源的组合；

（6）概括该问题的解决过程，并迁移到其它相关问题中。

2、计算思维的特征

（1）计算思维代表着一类普适的技能，每一个人都应学习并应用这种思维所涵盖的问题解决模式与方法，而不仅仅是计算机科学家。在培养士官学员的问题解析能力时，我们应当使每个士官学员不仅掌握阅读、写作和算术，还要学会计算思维。

（2）计算思维倡导概念化和抽象化地应用计算机科学进行问题解决，而不是单纯的计算机编程，它要求像计算机科学家一样进行思维，其内涵远比计算机编程更广泛且深刻。

（3）计算思维综合了人类进行问题解决的多种思维。周以真认为计算思维是数学思维与工程思维的互补与融合，计算机科学在本质上源自数学思维，它的形式化基础建构于数学之上；计算机科学又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统。

二、培养计算思维的价值

计算思维的明确提出，为苦苦寻觅改革思路的士官计算机基础课程打开了一扇希望之门，对于士官学员的培养和士官计算机课程自身的发展能形成有效的突破。

1、可提高士官学员利用计算机解决实际问题的能力层次

目前，士官计算机基础课对士官学员利用计算机解决问题能力的培养，还游走于“能采用适当的工具和方式”、“能熟练运用士官計算机”的中低层次，士官学员不能深入理解其中的思想与方法，不具备应用计算机进行创新解决问题的能力。在问题解决的过程中，士官学员不仅仅是技术工具的使用者，还应该是新的问题解决思路的提出者、是新型问题解决方案的设计者、是新型技术工具的开发者。计算思维的培养可有效提高士官学员利用计算机解决问题的能力层次。

2、可确立士官院校计算机课程的核心价值与核心内容

计算思维具有一套独特的收集数据、分析数据、抽象事物、构建模型、形成解决方案的思维框架，有效拓展了人类认知世界和解决问题的能力及范围，具有鲜明的不可替代性。士官计算机课程可从中选择出恰当的内容体系，并以适宜士官学员认知水平的表现形式，构建出士官院校计算机课程的核心内容，进而造就士官计算机基础课程的核心价值，形成像数学、物理等课程那样不可替代的课程地位。

3、可使士官计算机课程从实用性教育转变为基础性教育

在现有的士官计算机课程学习中，士官学员通常能利用一些常用的工具软件做一些简单的操作，士官学员的角色主要是计算机的操作者，士官计算机课程的价值体现为一种实用性教育。随着士官计算机的发展，士官学员从小就能接触到很多计算机设备，他们从同学、父母与亲朋等处就可获得计算机日常操作的能力，践行实用性教育的士官计算机课程价值已经越来越小。

三、培养计算思维的需求与条件

当前，在士官院校计算机课程中培养士官学员的计算思维，提升士官学员应用计算机解决问题的能力，既有坚实而广泛的实际需求，也是士官计算机课程进一步发展的趋势，所需要的条件已基本成熟。

1、信息时代强烈需要培养士官学员的计算思维

士官院校的计算机课程其课程目标呈现出多样化的倾向，从基本知识与基本能力的培养到面向专业人才的培养，都将成为士官计算机课程的目标。从基础教育阶段的特点来看，培养士官学员的基本知识与基本能力将主要是其入伍前的任务；学员在士官学校学习期间，应重点培养他们掌握计算机的基本原理与方法，以及创造性地应用计算机解决问题的能力，是社会发展对士官院校计算机基础课程提出的新任务，而培养士官学员的计算思维恰好满足了这一需求。

2、计算机课程自身发展需要培养士官学员的计算思维

计算机课程是以信息技术的类别为标准来构建内容框架，每个模块的课程内容主要代表着该类技术的软件操作。这为士官计算机课程的自身发展带来了三个隐患：一是将士官计算机的课程价值局限在软件操作层面，使士官学员虽然认识到了士官计算机的工具特性，但不能理解士官计算机的科学特性；二是课程内容需跟随软件的升级而频繁更新，不利于士官计算机基础课发展成为一门稳定的课程；三是课程不同内容模块之间的技术鸿沟，使士官学员无法对计算机形成全面的认识。培养士官学员的计算思维恰是排除以上隐患的最佳途径，可使士官计算机课程突破原来以技术类别设置的课程内容框架。

3、培养士官学员计算思维的条件已经基本成熟

在计算机课程发展的趋势上，计算思维已被纳入美国CSTA K-12标准（2011修订版）中，英国2013年的新课程计划、澳大利亚2015年正在制定的新课程方案都将计算思维作为其新士官计算机课程的重要内容。在国内，各院校的计算机课程教学理论研究者在强烈呼吁士官计算机基础课的教学应超越技术操作。计算思维理论已经成为士官计算机课程变革的理论支点，培养学员的计算思维已经成为世界各国基础教育阶段士官计算机课程发展的趋势之一。

在师资上，士官院校的教员已开始转变教学理念，精心设计教学内容与案例，改革教学模式，并釆用适当的教学方法实施教学。在课程建设和教学改革中，教员通过开展集体备课、互相听课、参加学术会议以及培训等一系列活动，加强以骨干教师为核心的教学团队建设，培养和提高教师基于信息技术平台开展教学活动的能力，为大学计算机教学中培养学生计算思维能力提供了有力保障。

在适宜课堂上士官学员使用的开源软硬件上，各种资源与产品日渐丰富，甚至有的是专门为提升学校计算机课程教学而开发。在硬件方面有树莓派、Swift Board等，软件方面有Scratch、Python等适合士官学员易学易用的编程工具和语言。这些软硬件产品的特点是使用者不必关注各种技术细节，而是集中精力进行问题解决方案的分析、设计与逻辑验证，为实现计算思维的培养奠定了良好基础。