摘要：分析計(jì)算思維能力培養(yǎng)途徑及存在的問題，從實(shí)踐教學(xué)理念、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃和建設(shè)內(nèi)容等3個(gè)方面闡述了基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的問題。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；能力；實(shí)踐教學(xué)；平臺(tái)建設(shè)；非計(jì)算機(jī)專業(yè)

0 引言

計(jì)算思維是克服“狹義工具論”的有效途徑，也是解決其他信息科學(xué)技術(shù)難題的基礎(chǔ)。目前，它仍主要停留在宏觀的概念上，而如何將其落實(shí)到人才培養(yǎng)具體實(shí)踐中才是計(jì)算思維能力培養(yǎng)的焦點(diǎn)問題，這也需要學(xué)術(shù)界和教育界從不同角度探尋有效的方法。新西蘭canterbury大學(xué)的教授和兩位中小學(xué)教師，依據(jù)自己的實(shí)務(wù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了不需要計(jì)算機(jī)實(shí)體就能展示計(jì)算機(jī)深?yuàn)W原理的活動(dòng)用于開發(fā)中小學(xué)生的計(jì)算思維能力，但這種教學(xué)不能適應(yīng)高級(jí)人才應(yīng)具備解決復(fù)雜問題所需的計(jì)算思維能力的培養(yǎng)要求。因此，探尋針對(duì)大學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)的有效途徑，仍有待持續(xù)的研究和努力。西安交通大學(xué)馮博琴教授針對(duì)我國(guó)高校在計(jì)算思維能力培養(yǎng)上遇到的困難，提出了如何讓計(jì)算思維“落地”的思考；著名計(jì)算機(jī)教育家譚浩強(qiáng)教授提出在面向應(yīng)用基礎(chǔ)上培育計(jì)算思維能力的思路；這些研究成果對(duì)我國(guó)高校計(jì)算思維能力的培養(yǎng)指明了方向。筆者則從教學(xué)研究層面探討了非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的策略問題。并在此基礎(chǔ)上，探尋高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的途徑。

1 計(jì)算思維能力培養(yǎng)的途徑及存在的問題

計(jì)算思維與數(shù)學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)思維一樣，需要經(jīng)過長(zhǎng)期的訓(xùn)練才能將其內(nèi)化于學(xué)習(xí)者的思維中，這需要采取一系列有針對(duì)性的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，落實(shí)這些方法的途徑主要有課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐等。課堂教學(xué)講授基本原理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)基本原理進(jìn)行驗(yàn)證，社會(huì)實(shí)踐拓展基本原理的實(shí)際應(yīng)用，三者相輔相成。計(jì)算機(jī)科學(xué)作為一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，三者的有效結(jié)合尤為重要。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)就是通過有效的方法和途徑讓學(xué)習(xí)者能夠充分理解和掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理和基本方法，在此基礎(chǔ)上自覺地運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)思想去觀察、思考和解決實(shí)際問題。

計(jì)算思維尚未形成完善的理論和實(shí)踐體系。因此，當(dāng)前關(guān)于計(jì)算思維能力的培養(yǎng)仍處在不斷探索的階段，針對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的方法和途徑大多還是借用其他思維能力培養(yǎng)的方式，缺乏自身有效的能力培養(yǎng)體系。在借用其他思維能力培養(yǎng)方式時(shí)，一般是對(duì)這些思維能力培養(yǎng)的方法和途徑做局部調(diào)整或修改，往往忽略了計(jì)算思維的特點(diǎn)，缺乏對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的全局和系統(tǒng)的把握，這是計(jì)算思維能力培養(yǎng)途徑存在的主要問題。這就造成在計(jì)算思維能力培養(yǎng)過程存在一些片面的理解，形成“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的局面。比如，強(qiáng)調(diào)算法在鍛煉計(jì)算思維中的作用時(shí)，忽略掉計(jì)算機(jī)基本操作技能的訓(xùn)練，這種失衡的計(jì)算思維培養(yǎng)方法未必能很好地將計(jì)算機(jī)科學(xué)的一般方法傳授給學(xué)生，并促進(jìn)他們解決實(shí)際問題特別是來(lái)自交叉學(xué)科的問題；同樣，過度強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)操作技能的訓(xùn)練會(huì)致使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的認(rèn)識(shí)淡化，無(wú)助于計(jì)算機(jī)技術(shù)中最重要的核心思想與方法的掌握，學(xué)生很難自主地將專業(yè)知識(shí)與信息技術(shù)融合。

2 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)置和教學(xué)時(shí)數(shù)均相當(dāng)有限，要想在有限的時(shí)間內(nèi)通過有限的課程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，就必須做好課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)間的相互配合。實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)作為開放的、自主的學(xué)習(xí)平臺(tái)，能在相當(dāng)程度上克服課程內(nèi)容和上課時(shí)間的限制，并能給學(xué)生提供一個(gè)自由發(fā)揮的空間。

目前，由于多種因素我國(guó)一些高校過度突出課堂教學(xué)的主導(dǎo)地位，弱化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐在人才培養(yǎng)中的重要作用，還沒有建立起課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐三者真正統(tǒng)一的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。一些人對(duì)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的認(rèn)識(shí)還只是停留在技術(shù)層面，提到實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)馬上想到建沒實(shí)驗(yàn)室、購(gòu)置或開發(fā)教學(xué)軟件等具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)，卻忽略了有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐的理念、目標(biāo)和定位，忽略了課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，也忽略了人（理論課程教師、實(shí)驗(yàn)教師、學(xué)生）的因素，更忽略了實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的高效運(yùn)行管理。因此，實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)是一個(gè)綜合的工程，需首先確立明確的教學(xué)理念、目標(biāo)，并以此指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)、運(yùn)行和管理；其次，科學(xué)規(guī)劃和整合課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)實(shí)踐使三者有效配合；再次，根據(jù)本校的師資情況及學(xué)生特點(diǎn)，建立相應(yīng)的保障機(jī)制和有針對(duì)性的實(shí)踐教學(xué)。

2.1 實(shí)踐教學(xué)理念的樹立

基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的首要任務(wù)是有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生通過該平臺(tái)自主地學(xué)習(xí)、思考和探索，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，促進(jìn)“以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心”的實(shí)踐教學(xué)理念的形成?！耙杂?jì)算思維能力培養(yǎng)為核心”的實(shí)踐教學(xué)理念不是單純地將計(jì)算機(jī)作為工具僅傳授給學(xué)生操作的方法，而是要通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)幫助學(xué)生建立起計(jì)算思維的方式。這種教學(xué)理念糾正了當(dāng)前教學(xué)中存在的學(xué)生能“照葫蘆畫瓢”就算學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)的教學(xué)目標(biāo)誤區(qū)，并扭轉(zhuǎn)了學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的“會(huì)玩計(jì)算機(jī)”等同于“會(huì)用計(jì)算機(jī)”的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。這種教學(xué)理念不僅要讓學(xué)生“知其然”，而且要促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步探索以求“知其所以然”，后者才是計(jì)算思維能力培養(yǎng)的焦點(diǎn)；這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)中有些操作比較容易實(shí)現(xiàn)和完成，學(xué)生很容易獲得滿足感，進(jìn)而失去繼續(xù)探索的動(dòng)力，甚至根本就沒有形成進(jìn)一步探索簡(jiǎn)單操作背后計(jì)算機(jī)科學(xué)本質(zhì)的思想意識(shí)。比如，計(jì)算機(jī)中“保存”的操作（ctrl+s）很簡(jiǎn)單，很多學(xué)生運(yùn)用很熟練甚至將其作為習(xí)慣性動(dòng)作，但很少去關(guān)注這一操作的實(shí)質(zhì)：將信息由內(nèi)存?zhèn)浞莸酵獯?；如果理解這一操作的實(shí)質(zhì)，在學(xué)習(xí)算法語(yǔ)言時(shí)就能更好地理解變量實(shí)質(zhì)，促使知識(shí)融會(huì)貫通。兇此，“以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心”的實(shí)踐教學(xué)就不能只停留在表面的操作技術(shù)上，更應(yīng)致力于引導(dǎo)學(xué)生探索計(jì)算機(jī)科學(xué)內(nèi)在的本質(zhì)。在解決實(shí)際問題時(shí)，懂得計(jì)算機(jī)操作和相應(yīng)技術(shù)原理本質(zhì)的學(xué)生要比只會(huì)計(jì)算機(jī)操作的學(xué)生思路寬、手段多，這也是具有計(jì)算思維能力與不具備計(jì)算思維能力的學(xué)生的區(qū)別。

2.2 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃endprint

在實(shí)踐教學(xué)理念的指導(dǎo)下，我們要考慮實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的規(guī)劃問題，即我們要建什么樣的實(shí)踐平臺(tái)。好的實(shí)踐平臺(tái)是構(gòu)建計(jì)算思維能力培養(yǎng)體系的重要前提。我們應(yīng)充分分析計(jì)算思維的特征，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，遵循教育學(xué)基本規(guī)律，制定科學(xué)、系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方案，并在此基礎(chǔ)上力求建設(shè)符合思維發(fā)展規(guī)律的計(jì)算思維能力培養(yǎng)體系。

1）全面分析實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的基本要素。

從系統(tǒng)學(xué)角度講，一個(gè)完善的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)應(yīng)是一個(gè)完備的系統(tǒng)，包含支撐實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)正常開展的所有要素，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)的師資、保障機(jī)制、軟硬件等。當(dāng)前，多數(shù)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)研究主要是針對(duì)如何建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件而展開的，這屬于實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)性建設(shè)，是不可缺少的，但不能以偏概全地認(rèn)為這就是我們要建設(shè)的基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。如何建設(shè)一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍和相應(yīng)的保障機(jī)制是建設(shè)基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的關(guān)鍵，把握了這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，所建設(shè)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)才能正常的發(fā)揮其功能；否則，就算配置了再先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，由于缺乏高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資和相應(yīng)的保障機(jī)制，這些由實(shí)驗(yàn)設(shè)備“堆砌”成的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)也很難為實(shí)踐教學(xué)服務(wù)，更不用說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力了。

2）確立實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的基本原則。

基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)需本著“開放性、互動(dòng)性和可拓展性”的基本原則去建設(shè)。開放性包括時(shí)間、空間、內(nèi)容和角色上的開放性，時(shí)間和空間開放性是讓學(xué)生隨時(shí)隨地能夠使用實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，內(nèi)容的開放性是能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)根據(jù)自身需要自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的機(jī)會(huì)，角色的開放性是讓學(xué)生能夠以設(shè)計(jì)者的角色參與實(shí)踐活動(dòng)并主導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)；目前大多數(shù)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在時(shí)間、空間和內(nèi)容的開放性方面做得比較好，但在角色的開放性方面還有一定的缺失，這是由多種主觀因素（教師的責(zé)任心等）和客觀因素（產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)等）造成的。角色的開放性在計(jì)算思維能力培養(yǎng)中具有重要的地位，能更好地促進(jìn)學(xué)生深切體會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中蘊(yùn)含的科學(xué)精髓?；?dòng)性原則是指實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中師生的雙向交流，師生暢通的互動(dòng)交流能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的共性問題和個(gè)性問題，幫助學(xué)生解決問題，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教師的教學(xué)效果?？赏卣剐允侵笇?shí)踐教學(xué)平臺(tái)的整體框架可根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、有針對(duì)性的擴(kuò)展與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的再開發(fā)，以滿足學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的需求。

2.3 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)保障機(jī)制建設(shè)、軟硬件平臺(tái)建設(shè)等3個(gè)方面。

（1）實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)是實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容的關(guān)鍵部分，一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍能夠確保實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，但高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)面臨諸多困難，需要投入更多的精力。實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)首要任務(wù)是組建一支穩(wěn)定的專任實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，目前一些高校的專任實(shí)驗(yàn)教師比較少，很多實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)是由理論課教師兼任指導(dǎo)，造成實(shí)踐教學(xué)的深度不夠，因此建設(shè)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是當(dāng)務(wù)之急。其次，加大培訓(xùn)力度進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教師的信息素養(yǎng)，提高教師的計(jì)算思維能力，以適應(yīng)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的要求，給學(xué)生提供一個(gè)高起點(diǎn)的學(xué)習(xí)臺(tái)階。

（2）實(shí)踐教學(xué)保障機(jī)制建設(shè)是實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的軟環(huán)境建設(shè)，主要涉及各種保障實(shí)踐教學(xué)的制度建設(shè)，包括實(shí)驗(yàn)師資建設(shè)制度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理制度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)制度與實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)管理制度等。對(duì)于大多數(shù)高校而言，這些制度保障體系已經(jīng)建立起來(lái)，但有些制度可能在計(jì)算思維能力培養(yǎng)卜的針對(duì)性不強(qiáng)，需要做一些科學(xué)的修正或補(bǔ)允，比如學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核和評(píng)價(jià)制度等；根據(jù)實(shí)際需要還需創(chuàng)新建設(shè)一些保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的制度，比如穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的制度（當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)驗(yàn)教師在一定程度上沒有得到重視，造成優(yōu)秀教師不愿從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)而流向理論課堂）?？傊枰ㄟ^一系列的制度建設(shè)形成一個(gè)完整的實(shí)踐教學(xué)保障體系，規(guī)范實(shí)踐教學(xué)基本過程，保證實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

（3）軟硬件平臺(tái)建設(shè)是實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)性建設(shè)，主要包括實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、社會(huì)實(shí)踐基地建設(shè)、教學(xué)運(yùn)行管理系統(tǒng)和教學(xué)軟件的開發(fā)或購(gòu)置。在建設(shè)軟硬件平臺(tái)時(shí)，應(yīng)充分地分析和考察當(dāng)前學(xué)生的生活與學(xué)習(xí)習(xí)慣，采取貼近其生活方式的方法建沒實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，這樣的平臺(tái)會(huì)更好地發(fā)揮積極作用。比如，采用云管理方案建設(shè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生和教師可以在手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端上方便地訪問教學(xué)資源，也方便了學(xué)生和教師問的交流互動(dòng)；再如，開發(fā)教學(xué)軟件時(shí)，多給學(xué)牛提供一些計(jì)算機(jī)科學(xué)經(jīng)典案例的“半成品”，激發(fā)學(xué)生在理解技術(shù)原理基礎(chǔ)上根據(jù)自己的需求去將“半成品”開發(fā)成功能完善的“成品”等。這些都是引導(dǎo)學(xué)生自覺學(xué)習(xí)和探索的舉措，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教師教學(xué)效果都有積極的作用。

3 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)運(yùn)行管理

實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的目的是能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)提供高質(zhì)量的服務(wù)，它科學(xué)、高效地運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)這一功能的重要前提。特別是對(duì)于高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)課程學(xué)時(shí)相當(dāng)有限，教師欲鍛煉其計(jì)算思維能力，就更加迫切地需要實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，因此，基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)行管理更顯得重要。基于計(jì)一算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)行管理不僅體現(xiàn)在技術(shù)維護(hù)上，更體現(xiàn)在高效利用上。只有科學(xué)、合理的利用實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)才能最大程度地發(fā)揮其作用，才能利用其去挖掘?qū)W生的計(jì)算思維潛能，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。對(duì)于實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的管理要摒棄“重建設(shè)、輕使用”的現(xiàn)象，不能將教學(xué)內(nèi)容或案例等教學(xué)資源僅掛在網(wǎng)上即可。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，高校的計(jì)算機(jī)教育在一定程度上仍停留在致力于計(jì)算機(jī)技能培養(yǎng)的層面，尚未重視和全面開展計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。在今后的研究中將進(jìn)一步深入探討計(jì)算思維能力培養(yǎng)的有效途徑，科學(xué)地規(guī)劃，系統(tǒng)地建設(shè)基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，以提高學(xué)生的綜合思維能力和利用信息技術(shù)分析、解決問題的能力。

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