高职学生计算思维培养对策研究

胡平霞　丁锋　徐一斐　朱鹏

摘要：从高职学生计算思维培养现状出发，有针对性地提出以计算思维培养“I+X”课程体系为核心，从计算思维培养计划、计算思维师资队伍建设、激发学生学习兴趣及自主学习策略等方面提出对策，开拓高职学生计算思维教育新局面。

关键词：高职院校;计算思维;计算机基础;课程体系

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2020）08-121-04

0 引言

计算思维是运用计算机科学的基础概念来进行问题求解、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。计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。我们不仅要学会阅读、写作和算术（ Reading，wRiting，andaRithmetic-3R），还要学会计算思维[1-2]。

高等职业教育（高职教育）是职业教育的高等阶段，是高等教育的重要组成部分。高职教育是在培养一定理论知识基础上侧重学生动手实践能力的培养，为社会输送实用技能型人才，以满足社会基层、生产、服务和管理对实用型人才的需求。高等职业教育中，学生（高职学生）是新时代创新型、高技能职业人才的主体。因此高职学生必须具备计算思维能力[3]，高职院校也应重视学生计算思维培养。

1 高职学生计算思维培养现状及归因分析

为了对高职学习者计算思维发展现有态势相关问题进行研究，在综述国内外计算思维相关研究成果基础上，设计了针对高职学习者的计算思维调查问卷，对湖南环境生物职业技术学院、湖南财经工业职业技术学院和湖南高速铁路职业技术学院三所高职院校的一年级、二年级及三年级在校高职学生进行了在线调查。

对在线调查问卷的数据进行统计、分析，发现衡阳市高职学生计算思维有待提升，整体发展现状有待加强。根据高职学生计算思维现状差异性分析，结合相关资源查询、实际考察、教师或学生访谈等得知造成目前现状的原因主要有以下几个方面：

1.1 高职院校计算思维教育重视程度不高

《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》培养创新型人才的关键在于培养一种新的思维方式：在问题求解、系统设计和行为理解过程中，学习“计算机”方法，运用计算科学的基础性概念，学会像“计算机一样思考”，建立“计算思维”[4]。“C9联合声明”提出培养学生的计算思维是大学计算机类课程的重要任务。

大多数高职学校都开设以计算机基础为主的通识类课程，但是计算思维融入不够，课程核心内容还是以操作系统和办公软件。虽然一些高职院校根据专业情况开设了程序设计基础类课程，但由于没有紧密联系专业应用，没有遵循学生计算思维发展规律，对学生计算思维培养帮助不大。

将计算思维与计算机基础课程进行构建与整合是培育高职学生计算思维的一个重要途径，是高职院校计算思维教育的核心。建立基于计算思维培养的计算机课程体系对高职学生计算思维培养刻不容缓。

1.2 高职教师的导向作用有待提升

高职院校一线教学的主干力量是高职教师，因此高职教师是培养学生计算思维的关键因素之一。然而计算思维培养是一个持续性的活动，不能仅仅靠计算机基础课程，还需要一系列其他课程接力完成。因此不管是计算机基础课程教师还是专业课程，其计算思维能力的强弱都将影响学生计算思维能力的形成。建立具备较高计算思维的高职院校教师队伍非常必要，以更好地在各课程教学中发挥培养学生计算思维的主导作用。

1.3 高职学生学习主动性偏低，学习积极性有待提高

根据计算思维现状调查，高职三年级学生的计算思维水平比二年级、一年级的整体水平要高。说明经过前面二年的就学和积累，学生的独立学习能力获得提升，這种学习能力能促进计算思维的形成，突出了其主观能动性对自身计算思维培养的关键作用。国内外众多计算机专家都普遍认为，计算思维是计算机领域最具有根本性和本质性的思想[3]，说明计算思维培养是一项持续性的学习活动。

因此高职学生计算思维能力的形成过程中学生的自身因素显示尤为关键。在基于计算思维培养的课程教学过程中，教师主导，学生主体，把计算思维真正内化到学习者原有的认知结构中。

2 高职学生计算思维培养对策探讨

针对高职学生计算思维能力有待提升，结合以上归因分析，从衡阳市高职院校总体培养环境、师资力量以及学生特征等方面出发，对高职学生计算思维培养提出思考和对策，以促进高职学生计算思维教育改革。

2.1 重视计算思维培养，制定计算思维培养计划

调查显示，衡阳市高职学校均开设计算机通识类课程且重视学生信息素养，提升学习者使用计算机设备解决专业领域现实问题的能力。从实际学习效果来看，高职学校的计算机入门课程停留在“工具论”层次，因此需要从高职学校的教学管理层面出发，建立针对学生专业领域的计算思维培育体系。

2.1.1重视计算机基础素养和基本能力培养，推广普及基于计算思维的计算机基础教学改革

学校教学管理者应该重视计算思维教育及学习环境建设;教学活动的主导者应提升自身计算思维素养以及专业能力，更新教学理念，探索新的知识传授模式，在真实教学场景及学习活动中改革计算机基础教学方法，使学习者渐渐形成计算思维能力。学生作为教学活动的主体，更应该意识到计算思维对创新能力以及未来职业能力的重要性，从“工具论”中走出，主动形成计算思维，提升使用计算设备解决专业领域问题的能力。只有学校、教师及学生三方面都引起重视，形成促进计算思维培养的合力，才能普及基于计算思维培养的计算机基础课程教学改革，提升高职学生计算思维水平。

2.1.2 针对学生专业制作计算思维培养计划

计算思维是新时代大学生必备的思维形式，是推动人类文明进步、科技发展的思维之一，对学生创新能力及未来就业及职业生涯发展都有重要影响。高职学校应该在学生培养方案中制定明确的计算思维培育计划，计划应对计算思维与计算机基础课程以及专业课程相结合的实施路径提供明确的指导思想，使计算思维培养有章可循。

2.2 构建基于计算思维培养的“1+X”课程体系

正是由于计算机领域各技术的飞快发展推动了计算思维的研究，计算机科学本身和计算思维就存在很多共同的特征：有限性（可表述性）、确定性（无歧义性）、机械}生（可通过机械方式实现）[5]。虽然数学领域和工程领域的一些相关课程也能培养计算思维，但是考虑高职学生的学习层次，以计算机基础为代表的计算机通识类课程是培养高职学习者计算思维素养的主要课程。

计算思维培养是一个持续性的培养过程，需要一个完整、递进的课程体系共同完成。构建以计算机基础为核心的“1+X”课程培养体系，面向不同专业的有层次差异的课程培养体系，探讨关于计算思维培养的课程构建思路。针对计算思维培养构建全新的计算机基础课程体系，是在原有课程内容基础上，以计算思维相关知识为主线，创新组织和整理课程内容，在课程学习过程中，渗入计算思维方法，引导学生形成计算思维素养[6]。

以计算机应用基础为核心，基于计算思维培养的“1+X”课程体系包括基础素养、方法设计、专业应用及拓展创新四个层次，具体如图1所示。

（1）基础素养

计算机应用基础作为高职学生学习的第一门计算机基础课程，建议以公共必修课的性质在一年级上期开设，在课程内容设置中应该包括计算思维导入和计算机应用基础，培养学生信息素养和计算思维。

（2）方法设计

在计算机科学中，程序思想与算法思想虽然不等同于计算思维，但毋庸置疑的是程序思想与算法确实是计算思维培育的核心部分。建议在一年级下学期，根据学生专业不同差异化地设置程序设计类课程，如理工类学生开设程序设计基础、算法导论等;人文科学类学生开设网络安全、信息管理系统等。在方法设计层面开设的课程主要训练学习者基于计算思想的基本方法和设计能力，培育计算思维能力。

（3）专业应用

基于计算思维培养的“1+X”课程体系最终是培养学生使用計算思维创新性地解决专业岗位、专业领域碰到的问题或难题。在二年级上学期，专业领域层面可根据学生专业差异开设专业紧密联系的计算机相关课程，如计算机类专业可开设Android技术、数据库应用技术等;电子商务专业可开设Web前端开发或用户界面设计等;园林类专业可开设办公软件高级应用、Photoshop等。

（4）拓展创新

在拓展创新层面学生可以有更多选择，借助免费开放的在线慕课平台如中国大学慕课、智慧树网、职教云平台等在线开放共享平台优质课程资源，建议以兴趣课或学分课形式要求学生选修一到两门相关的课程，有利于学生在计算思维基础上进一步拓展创新能力，为新时代创新型职业技能人才提供保障。

2.3 增强计算思维师资队伍建设，强化教师主导作用

基于“1+X”课程体系的计算思维教学离不开师资队伍建设，教师自身计算思维素养以及计算思维教学理念对课程教学效果有决定性影响[7]。

计算思维师资队伍建设可以分以下两个阶段、多种途径提高教师队伍计算思维：

第一阶段，结合衡阳市高职院校实际情况，邀请国内外知名专家对计算机专业教师队伍开展计算思维培训。培训路径主要分计算思维意识、计算思维方法和计算思维能力三个不同层系。培训方式可以灵活多样，如专题讲座、在线培训或教师自主在慕课平台上选修计算思维相关课程等。通过培训提高计算机专业教师群体计算思维素养，为“1+X”课程体系保证师资力量。

第二阶段，在前期培训基础上，由已经具备较好计算思维素养的计算机教师给其他各专业教师开展计算思维普及培训，全面提升教师队伍计算思维水平，为将计算思维融入专业课程间做铺垫。

通过两阶段、多层系地培训，强化教师计算思维意识，训练计算思维方法，提高教师队伍计算思素养，在课程教学融入计算思维，提升教学引导者的作用，引导高职学生形成计算思维。

2.4 从学习兴趣出发，引导自主学习能力培养

从在线问卷调查数据来看，高职学生计算机基础参差不齐，为激发学生学习兴趣，可以考虑把学生按基础不同以及专业情况，分为基础素养班、方法提升班和思维拓展班，其中基础素养班重点学习计算机基础知识和基本操作，方法提升班在学习计算机基础知识、基本操作及程序设计，思维拓展班以兴趣小组为单位开展计算思维与计算机前沿技术的拓展学习。

在分层次分专业实施计算机基础教学外，由于学生是教学的主体，学生的自主学习能力影响自身计算思维能力的形成。高职学校需从学校层面采取有效措施引导学生形成良好的自主学习能力。

（1）明确学习目标，促进学习兴趣内化成学习动力

兴趣是最好的激励因素，学习兴趣对学习动力有很重要的影响[8]。通过分层次分班，通过明确的学习目的，让学生主动学习，有兴趣学习，从而促使学习者利用课余时间拓展计算机科学知识，进而，形成终身受用的自主学习习惯。

（2）构建资源丰富的线上学习平台，培养有效的线上学习策略

随着高职学校智慧校园建设的推进，大部分学校都有在线开放的学习平台。计算机基础课程教师应做到用好平台，制作出优质的计算思维相关课程资源，在课程教学活动中，培养学习者独立自主的学习能力，引导学生学会使用在线平台的资源解决实际问题，并有能力进行拓展学习。

3 结束语

通过对高职学生计算思维现状剖析，从提升高职学生计算思维素养角度出发，探讨基于计算思维培养的“1+X”课程体系建设，同时从计算思维培养计划、计算思维教师队伍建设，学生兴趣及自主学习习惯等方面提出计算思维培养对策，为高职学校发展学习者计算思维提供参考对策。由于高职院校尚未全面开展基于计算思维培养的教学改革，为培养具备良好计算思维素养的创新型高技能人才，教师需要在课程教学理念和课堂教学活动中不断思考和实践，创新教学方法，探索培育学生计算思维的新教学模式。

参考文献（References）：

[1]Wing J M. Computational thinking and thinking aboutcomputing[EB/OLl.[2013-12-02]. http：//wenku. baidu.com/view/dbOcd42de2bd9 60 59 0c67 7e4.htm.

[2]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007.3：83-85

[3]教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会.计算思维教学改革宣言[J].中国大学教学，2013.7：7-10，17

[4]九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学，2010.9：4，9

[5]李廉.计算思维—概念与挑战[J].中国大学教学，2012.1： 7-12

[6]牟琴.基于计算思维的计算机基础课程教学与学习的模式研究与实践[D].四川师范大学，2012：3-8

[7]杨建磊.关于我国大学计算机基础课程教学中“计算思维能力培养”的研究[D].兰州大学，2014：38-44

[8]丰娟娟.高职学生自i学习意识和能力的培养策略[J].科技创业月刊.2014.6：119-120

基金项目：衡阳市社会科学联合会，自筹经费项目“衡阳市高职学生计算思维培养对策研究”（2017D107）;湖南省教育厅科学研究项目，一般资助项目“无线传感器网络拥塞控制算法研究”（16C0565）;衡阳市科技计划项目，一般资助项目“无线传感器网络节点定位算法研究”（2016KJ20）

作者简介：胡平霞（1984-），女，湖南新田人，副教授，主要研究方向：计算机教育研究，计算机网络。