何 鹍，葉 昕

(1.長春師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130032；2.吉林大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，吉林長春 130012)

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維能力的培養(yǎng)

何 鹍1，葉 昕2

(1.長春師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130032；2.吉林大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，吉林長春 130012)

本文討論目前計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，闡述了計算思維的概念及其特征，并結(jié)合大學(xué)計算機(jī)課程在教學(xué)改革中的實(shí)際效果，研究如何在大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)；能力培養(yǎng)；計算思維

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程是大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)校園后要學(xué)習(xí)的第一個計算機(jī)課程，目前多數(shù)高校把這門課程作為大學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課。根據(jù)各高校的不同要求，課程內(nèi)容大體上包括計算機(jī)發(fā)展史、計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、Office辦公軟件、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、軟件工程、計算機(jī)安全等。課程要求學(xué)生掌握計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識，使用計算機(jī)解決工作和生活中的實(shí)際應(yīng)用問題，為今后更好地學(xué)習(xí)和掌握信息技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程在當(dāng)前的教育環(huán)境中依然具備非常重要的作用。在現(xiàn)實(shí)中，這門課程非但沒有受到重視，反而面臨著嚴(yán)重的危機(jī)。實(shí)際教學(xué)中的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，“狹義工具論”認(rèn)為計算機(jī)基礎(chǔ)就是計算機(jī)工具及其使用方法；第二，教材基本上是有關(guān)領(lǐng)域的濃縮版，各個領(lǐng)域的講解不能深入，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，逃課的比例增高；第三，計算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)學(xué)時被壓縮，教學(xué)資源配置不充分，課程面臨被裁減的危機(jī)。由此，教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教指委在2010年明確提出計算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)成為大學(xué)通識類課程，與大學(xué)通識類課程地位相對應(yīng)。

1 計算思維的概念與特征

計算思維的概念最早由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授提出，指運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，英文翻譯為Computational Thinking，簡稱CT，其本質(zhì)為抽象和自動化。

計算思維有如下特征：(1)概念化而不是程序化。計算思維是用計算機(jī)科學(xué)的邏輯去思維，而不是用計算機(jī)來編程；(2)根本的而不是刻板的技能。計算思維是每個人為了發(fā)揮自己的作用和職能所掌握的集中的根本技能，而不是刻板的簡單重復(fù)的技能；(3)人的而不是計算機(jī)的思維。計算思維是人們求解問題的一種途徑，是人的思維的體現(xiàn)，計算機(jī)提供了強(qiáng)大的計算能力來實(shí)現(xiàn)人的思維。(4)是思想的而不是人造品。計算思維為我們提供的是一種解決問題的思維途徑和概念，用于解決生活中的問題，而不是物理的軟硬件產(chǎn)品；(5)數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計算機(jī)科學(xué)的本質(zhì)來源于數(shù)學(xué)思維，計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展是伴隨著工程的管理與實(shí)施而來的，因此計算思維是數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。(6)面向所有的人、所有地方。計算思維真正融入到人們的生活后，可以在任何地方為任何人所使用，是一種解決問題的有效工具?？梢姡嬎闼季S的標(biāo)志是有限性、確定性和機(jī)械性，計算思維的結(jié)論應(yīng)該是構(gòu)造性的、可操作的。因此，計算思維絕不僅僅局限于與計算機(jī)科學(xué)相關(guān)的思維，而是人類科學(xué)思維的一個構(gòu)成部分，由于計算機(jī)的發(fā)展大大提高了這種思維的應(yīng)用。

2 大學(xué)計算機(jī)課程的改革進(jìn)程

教育部高教司2012年下發(fā)《關(guān)于公布大學(xué)計算機(jī)課程改革項(xiàng)目名單的通知》，確定了22個研究項(xiàng)目，標(biāo)志著以計算思維能力培養(yǎng)為切入點(diǎn)的大學(xué)計算機(jī)課程改革進(jìn)入一個新的階段。從理論層面研究了計算思維的內(nèi)涵、表現(xiàn)形式；從系統(tǒng)層面科學(xué)規(guī)劃了課程的知識體系結(jié)構(gòu)；從操作層面將大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程建設(shè)成為培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的有效途徑；從實(shí)踐層面推動一批高校按照不同的培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)需求開展改革探索。

(1)開展廣泛的調(diào)研工作。2013年3月，教育部大學(xué)計算機(jī)課程教指委組織專家訪問了香港浸會大學(xué)、香港中文大學(xué)和澳門大學(xué)3所高校，調(diào)研港澳高校計算機(jī)通識教育情況。2013年7月，教育部大學(xué)計算機(jī)課程教指委組織專家到美國參加微軟夏季教育高峰論壇，會見計算思維倡導(dǎo)者周以真教授，訪問西雅圖大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校，調(diào)研美國高校第一門計算機(jī)課程的開設(shè)情況。(2)梳理計算思維教學(xué)體系。借鑒Denning“偉大的計算原理”的分類方法，同時參考CC1991的核心概念和周以真的基礎(chǔ)概念。(3)建立計算思維教學(xué)體系與課程教學(xué)內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系。(4)提出計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的三種模式：模式一為方法推動式，即內(nèi)容基本不變，改進(jìn)教學(xué)方法；模式二為內(nèi)容重組式，即內(nèi)容小范圍調(diào)整，突出重點(diǎn)，適當(dāng)增刪；模式三為全面更新式，即內(nèi)容提升，大幅度更新。(5)課程教學(xué)資源建設(shè)。編寫能夠及時反映最近教學(xué)改革思路和人才培養(yǎng)方案的教材，注重內(nèi)容的更新以及方法的創(chuàng)新。同時建設(shè)與教材相配套的數(shù)字化資源，進(jìn)而建設(shè)課程教學(xué)平臺、相關(guān)教學(xué)軟件，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，提高教材的建設(shè)質(zhì)量。(6)試點(diǎn)與培訓(xùn)。在項(xiàng)目內(nèi)要保證試點(diǎn)學(xué)校、專業(yè)數(shù)量和參與試點(diǎn)的學(xué)生數(shù)量。在全國范圍內(nèi)，開展一系列任課教師的研修活動，推動課程教學(xué)改革，持續(xù)提高大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)水平。

3 在大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力

當(dāng)前的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)普遍按照《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見》，采用“1+X”形式的課程安排體系，計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的課程內(nèi)容和體系已經(jīng)比較規(guī)范化和科學(xué)化，教學(xué)改革已具備良好的基礎(chǔ)，不需要顛覆原有的課程內(nèi)容，只需在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行提高和優(yōu)化即可。應(yīng)將計算思維和原有教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合，實(shí)施有意識的、主動的、積極的思維教育。這一過程涉及學(xué)時的重新分配、課程體系結(jié)構(gòu)的調(diào)整等。這些內(nèi)容在變更的時候還需要考慮到所涉及的專業(yè)背景，根據(jù)具體情況來統(tǒng)籌安排，在保證以計算思維能力培養(yǎng)為目標(biāo)的同時體現(xiàn)出區(qū)分度。

計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)面向計算思維進(jìn)行教學(xué)改革，是“十二五”期間大學(xué)計算機(jī)課程改革的重心。計算機(jī)基礎(chǔ)課程體系設(shè)計也面臨著全新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，計算機(jī)教育在大學(xué)整體教育中的重要性更加突出。計算思維為我們提供了理解物理、社會以及其他現(xiàn)象的一個新視角，指出了解決問題的一種新途徑，其強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造知識而非使用信息，從而提高人們創(chuàng)造及創(chuàng)新的能力。以計算思維為導(dǎo)向的計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，能夠更好地提高大學(xué)生的思維水平和認(rèn)知境界，并拓展他們對現(xiàn)代技術(shù)的認(rèn)知和理解。

[1]陳國良,董榮勝.計算思維與大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(1):7-11.

[2]李廉.計算思維——概念與挑戰(zhàn)[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(1):9-14.

[3]Jeannette M.Wing.Computational Thinking[J].Communications of the ACM,2006,49(3):33-35.

[4]戰(zhàn)德臣,聶蘭順,徐曉飛.“大學(xué)計算機(jī)”——所有大學(xué)生都應(yīng)學(xué)習(xí)的一門計算思維基礎(chǔ)教育課程[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(4):15-20.

[5]龔沛曾,楊志強(qiáng).大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計算思維培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué),2012(5):51-54.

Computational Thinking Ability Training in the Basic University Computer Teaching

HE Kun1, YE Xin2

(1. College of Computer Science and Technology, Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China;2. College of Mathematics, Jilin University, Changchun Jilin 130012, China)

This article points out the problems in the basic computer courses teaching, expounds the concept and features of the computational thinking, and analyzes how to cultivate the ability of computational thinking in the basic university computer teaching based on the real effect of university computer courses reformation.

basic computer courses; ability training ability training ability training ability training; computational thinking

2014-10-20

何 鹍(1983- )，男，吉林長春人，長春師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，博士研究生，從事數(shù)據(jù)庫及計算機(jī)應(yīng)用研究。

G642

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2095-7602(2014)06-0123-02