基于计算思维培养的高职计算机基础课程改革探索

薛 宾

(天津市南开区职工大学，天津 300110)

随着信息技术的高速发展，计算机及计算机网络的应用已经渗透到经济社会发展的各个领域，并充当着重要角色，深刻影响着现代人工作和生活的方方面面。2006年，来自美国卡内基·梅隆大学周以真教授首次系统地提出了计算思维的概念。计算思维和实验思维、理论思维成为科学的三大思维方式 ,足见计算思维的重要性。

在普通高等教育及高等职业教育中，计算思维的培养主要来自于计算机基础类课程。而目前高职教育中的计算机基础类课程教育仍然存在一定的狭隘性，在有意识地引导学生认识和掌握计算思维，在学习、生活和工作中运用计算思维，激发学生的创造力和想象力方面，还存在融合不够，效果不佳等问题。如何整合教学资源，科学设计课堂教学，让计算机基础类课程与各专业有机融合，培养学生运用计算思维分析问题和解决问题的能力，促进学生学科思维的发展，从思维的高度提升高等职业院校学生的职业素养，提升教育品质，是我们需要考虑的问题。

一、计算思维概述

目前，被普遍认可的计算思维的系统定义，是2006年美国卡内基·梅隆大学周以真教授在美国计算机权威杂志ACM上首次提出的。她对计算思维的定义是：计算思维是运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类行为的科学方法。这是一种基于信息技术发展的基础性思维，是现代最重要的科学思维方式之一，就像是学生的阅读能力、算术能力等基础能力一样。计算思维从本质上来讲主要体现在两个方面：抽象和自动化，这一特性直接反映了基于计算的思维特点，通俗来讲即如何让工作过程能够在适应信息时代的基础上，能够高效自动的完成。计算思维归根到底是一种科学的思维方式，是一种解决问题的思想。从客观上来，这种思维方式的树立能更有效的应对信息化时代的发展现状，让学习者可以调用递归、并行处理、提炼、抽象、数据分拣、分解、分层、逐步求精、有效规划、进程调度等一系列可用的计算机思想，为求解问题服务。对计算思维的培养是一个长期的过程，需要通过润物细无声的方式，将无意识的思想，转变为有意识的思维方式，达到思维养成指导实践的目的。

有的学者也认为，计算思维古来有之，只不过大多为无意识的体现，没有经过系统的归纳与定义。如我国古代的算筹与算盘中体现的智慧，图灵机与图灵理论涵盖的思想，都体现了计算思维的发展规律。通过研究计算思维的演变与发展，我们能够认识到，计算思维的发展经历了从“无意识”到“有意识”的过程，经过有意识的归纳和系统整理后的计算思维迸发了巨大的力量，并迅速成为指导实践的重要思想。

计算思维一经系统提出，就引起了国内外学者广泛研究。在我国，来自中国科学院自动化研究所的王习跃教授率先将“计算思维”的概念引入。2008年，我国举办首次举办 “计算思维与计算机导论”研讨会。2010年，教育部高校计算机基础课程教学指导委员会发布《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》，将“计算思维能力培养”作为我国大学计算机基础教学改革的核心任务。

二、计算机基础类课程现状分析

首先，这里我们研究的计算机基础类课程，是包括计算机基础在内的一系列计算机课程，而不是单指计算机文化及应用基础课程，这是一个广义的概念，也包括了计算机专业及非计算机专业中的一些通识类计算机基础课程。如：数据库技术、计算机网络基础、办公软件技术、多媒体制作，编程基础等课程，这些课程是该专业学生的必备计算机应用技能和重要的计算思维来源。

(一)学生现状分析

经过多年发展，如今的高职学生早已不是对计算机陌生的孩子，他们出生在信息化高速发展的时代，对计算机非常熟悉，几乎是他们日常学习和生活的一种必备工具。但随之而来的，学生们对于计算机知识学习的渴望并不强烈，对前沿科学的探究兴趣不高。当然，计算机基础类课程知识陈旧，根不上时代发展的潮流，也是学生学习兴趣不高的重要原因。这些问题在高职学生、五年一贯制学生身上同样明显。他们从小学开始接触计算机基础知识，对WORD、EXCEL、PPT、网络基础等知识，初中学，高中、中专也学，升到高职还在学，学习的内容上除了版本变化，知识体系和知识点也基本相同，缺乏追求新知识的新鲜感，变成了应付考核的一门必修课程。也有的非计算机专业的学生认为，计算机基础类课程只是一种工具，存在“狭义工具论”的观点，甚至感觉与本专业无关，学习兴趣不高，更谈不到对计算思维的认识和理解，能够较好地运用计算思维分析和解决问题更是存在较大差距。

(二)教师现状分析

目前，在计算机基础类课程教育中，广大教师普遍存在应对不足，解决学生学习状态疲软招法不多的现象。应对不足主要体现在解决学生学习兴趣不高的办法不多，面对考核要求和陈旧的知识，激发学生学习兴趣的手段不足。也有的教师想了许多办法，如采用任务驱动、目标驱动、小组工作等各种办法提高学习乐趣，增强学习效果，提高学习效率，也有较好的教学成果。但对于培养计算思维来说，还存在认识不足的短板，存在“重教轻育”的现象。更多的教师在教学过程中对于计算思维能力的培养还处于无意识状态，还没有将计算思维很好地融入整个教学过程，也未将计算思维能力培养作为教育教学的核心目标，还没向学生点明计算思维的内涵和重要作用，学生接受知识时仍然感觉是在接受一种技能锻炼、工具学习，对计算思维能力的养成感知不深。

(三)教学内容现状分析

学习内容方面，仍然存在学习内容陈旧、单一，多次重复学习的现象。不难发现，学习的内容几乎都来自于Office办公系列的几个核心软件，这从很大程度上加剧了计算机基础类学科的工具属性，而忽略了现在已经从“为计算”到了“用计算”的时代。原有的教授内容，知识结构已经不适应大数据时代、云端时代的发展。另一方面，许多学校计算机基础类课程与本专业课程结合不够紧密，作为未来专业技能的一部分，计算机基础课程未能发挥应有作用。比如有的学校会计专业开设多媒体基础课程，而数据库课程却未开设，就会严重导致学习内容与专业脱节。大数据时代的来临告诉我们，任何专业发展都不可能与信息技术脱节，计算思维的养成必将影响一个学生的工作技能与工作效果，也直接影响学校的办学质量。

(四)实际应用现状分析

现在高职院校毕业生，运用计算思维解决问题的能力另人堪忧。举个例子来说，一个毕业生刚刚走上工作岗位，获得一份统计数据的工作，为部门方案提供基础数据。但就是这样一个简单的工作，学生们甚至觉得无从下手，不知应获取那些统计信息，不知信息如何分类和提炼，缺乏抽象的能力，也缺乏面向自动化处理的意识，数据大量冗余，产生无效组合。使用各种软件协同操作的能力不足，大批量处理数据的能力不够，因此一份简单的报告，改了又改，看起来仍然差强人意。这样的例子在实际工作中屡见不鲜，这也是一些大学生最不愿意听到的评价：明明学校都学过，怎么工作起来就跟完全没学过一样。这样尴尬的局面，也从一个侧面证明，计算思维能力培养的重要性，让学生能像一名计算机科学家一样思考问题，条理清楚，逻辑严密，思路明确，并能最大限度的适应本专业工作特点和工作逻辑，是高职院校培养高水平技能人才的重要出发点。

三、计算思维能力培养与计算机基础课程密切相关

计算思维能力的培养归根到底是一种思想的培养。是教会学生用科学的思维方式分析问题、解决问题的能力，也就是学会该如何做的问题。近年来，各地高职院校对基于计算思维能力培养的计算机基础课程教学改革的研究较多，普遍认为计算思维能力培养与计算机基础课程密切相关。

一方面，计算思维已成为一种基础的、科学的思维方式，在大数据、云计算、移动互联网高速发达的时代，各行各业都在使用数据的概念去量化生产和生活，这也是数字化时代的本质。这种依赖“数字与计算”的革命，使得原本属于计算机领域的各项能力从辅助走向支撑，再到形成一种思想指导实践，这是质的飞跃。就高等职业教育而言，计算思维能力的培养是一个潜移默化的过程，需要较长的时间，更需要较为宽泛的专业范围。计算机基础类课程是每个专业都要学习的基础通识课程，开设时间周期较长，面对专业宽泛，且因专业而异，有针对性开设，在此类课程中加入计算思维能力培养有先天的专业优势和后天的渗透优势，教学和培养体系顺畅，能够在原有计算机基础教学基础上，迅速增强计算思维能力培养，实现对计算机基础类课程教学质量的实质性提升。

另一方面，为适应新时代发展，计算机基础类课程教育教学质量需要有更大提升，需要有更高目标作为指引。依据教育部高校计算机基础课程教学指导委员会将“计算思维能力培养”作为我国大学计算机基础教学改革核心任务的要求，计算思维能力培养应作为计算机基础类教学中的核心任务来抓。计算思维与计算机基础课程二者密切相关，互相作用。事实证明，不管是来自计算机专业的学生，还是非计算机专业的学生，都将面对以大数据为基础的各项现代化工作，具备正确的计算思维，掌握其思想精髓和核心方法，将是十分必要且十分重要的。计算思维的培养将大大提高学生将在校所学理论知识应用于实践的能力，并给他们带来更具专业性、科学性的统筹、规划及设计工作的能力。

四、以“计算思维”能力培养为核心的教学设计

(一)重“教”重“育”，树立正确教育理念，加强有意识培养

摒弃计算机基础教学只专注应用技能的培养，忽视思维能力培养的错误观念，冲破“狭义工具论”的局限，将有意识地针对计算思维的培养融入教育教学全过程，做到既重“教”又重“育”。以教育部提出的：计算机基础课程要以计算思维能力培养为核心的要求，转变教育理念，从单纯技能培养向思维能力培养转变。要增强有意识地针对计算思维能力的培养，教师做好引导和启发，激发学生的创造力和探究能力，引发学生思考，将计算思维核心要义融入其中，教会学生如何抽象化、数字化的表达方式，如何设计使其能够自动化、高效化的运转，经过长期训练逐步形成科学的分析问题和解决问题的思维方式。

(二)注重专业整合，改进课程设计，完善课程体系

计算思维能力的培养不是一门课程，一次授课可以实现的。一种思维模式的养成需要长期的潜移默化的过程。合理编制专业教学大纲，让计算机基础课程做到有梯度、有层次地衔接是提升培养质量的重要支撑。目前，采用“1+X”框架体系是较为合理的选择。“1”代表通用计算机基础课程，可包括：计算机文化基础、计算机硬件基础，网络信息技术，办公应用技术，信息安全等普遍适用各专业的计算机基础，开设的学期为高职一年级。“X”代表与各专业密切关联的计算机基础课程，可包括：数据库技术、多媒体技术、计算机辅助设计、编程、动漫设计、网页制作等，这些课程应伴随各专业专业课程教学同时开设，开设的学年为高职二年级。

例如：针对会计专业和会展专业，都可在一年级开设计算机文化基础、网络技术基础、信息安全等课程，打下技能和思维基础，培养重点是了解计算思维的意义，掌握必备基础技能，树立以思维能力培养为目标的教学重点，做好学生思维能力培养入门工作。在二年级时，结合本专业特点，会计专业应开设数据库技术、和基于EXCEL等核心软件的高级办公应用技术，而会展专业则可开设图像图形处理、多媒体技术等相关课程，培养重点是深入认识和理解计算思维重要作用，树立基于专业能力培养的计算思维模式，并能熟练掌握和运用计算思维，有效地分析和解决专业问题。在教学大纲的编制中也应适当延长针对计算机基础类课程的学习周期，明确各阶段各专业基于计算思维能力培养的工作要点，而不是单纯掌握哪些知识和技能。

课程设计上，也应摒弃以教师为主体，学生被动接受的局面。应采取理论+实战的教学方式，注重教学环节设计，注重案例的连贯性和实战性，树立以实战为出发点的课堂设计。例如：以工商管理专业为例，让学生完成一项简单的数据库系统设计是我们经常使用的实战案例，但与以往不同的是，新的教学设计应尽量让学生从基础数据的采集、分拣、归纳做起，从字段的设置、到表单的生成，可参照有关资料自行设计，让学生完整的体验抽象和自动化的概念，逐步减少数据冗余，做好容错的思想准备以及面对失败的风险评估等，应避免给好现成基础数据，给好图表及全部操作步骤，学生只需按步骤操作，依葫芦画瓢，不必独立思考其他问题，专注点只在如何学会制作的基础技能，这样的课程设计当然起不到启发学生计算思维的目的。

(三)调整教学模式，丰富学习形式，激发学习兴趣

充分运用多种教学模式，激发学生的学习性趣。基于教学内容的设计，可采用理论+实践教学、案例教学等模式，增强教学与实际的结合度，效果更逼真，学习的带入感更强。基于教学目标的设计，可采用目标驱动、任务驱动、学习大作业等方式，让学生的学习充满预期，获得较好的学习动力。基于学习形式上的设计，可采用讨论式学习、分层教学、翻转课堂、小组学习等形式，让学生在讨论中理清思路，在讨论中弄清计算思维的内涵，以集体智慧带动个人思考，激发学生的学习兴趣，增强面对困难问题的分析和处理能力，获得更强的学习成就感。

(四)改进考核机制，开展对学习效果的全面评价

目前，计算机基础类课程的考核主要以“笔试+机考”的形式为主，有些计算机基础课程甚至只有笔试没有机考，这对于科学评价学生的学习效果显然是不全面的。在新的教学模式下，应注重基于计算思维能力培养的综合能力考核，加大对学习过程及工作思路的考核，适当增加对设计思路、工作思路等涉及思维能力培养方面的分值，形式上也可采用答辩的形式，让学生有充分表达学习收获、思维状况的机会，而不是仅看最后结果。评价群体上，在传统的学生学教师评的基础上，可适当加入小组学习分值，学生自评分值，学生互评分值，增加对学生评价的维度。

五、结语与思考

随着信息化、大数据时代的到来，计算思维已经作为一种基础的思维方式融入到各行各业的发展中。在高等职业教育培养高质量技能型人才的目标指引下，调整教育思路，改进教育手段，培养更具时代特点的劳动者，更符合时代要求的“数字化公民”，是一项长期而艰巨的任务，重视对计算思维能力的培养是解决这一问题的关键。在不断的改革和探索中，我们仍然要着重解决阻碍思维能力培养的唯考试论思想，解决部分师生思想上认识不深，仍然坚持无意识教学，“狭义工具论”的思想问题。这样的教学改革也需要各专业教师协同合作，将专业需求行业特性与计算机基础课程进行更有效的衔接，更紧密的配合，共同设计计算思维的培养方案，最终实现为各专业领域培养优秀人才的目标。