趙海燕孫茜

（1.成都東軟學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 四川省成都市 611844 2.四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司 四川成都 610041）

計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的計(jì)算思維培養(yǎng)探討

趙海燕1孫茜2

（1.成都東軟學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 四川省成都市 611844 2.四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司 四川成都 610041）

在當(dāng)今社會(huì)中，計(jì)算機(jī)取得了迅速的發(fā)展，同時(shí)與其他學(xué)科之間的交叉也在不斷的擴(kuò)大范圍，對(duì)于這一方面研究的深度以及廣度同樣在不斷的增加，并且社會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的要求也越來越高，需求量也在越來越大，為此，本文對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的計(jì)算思維培養(yǎng)進(jìn)行了深入的探討。

計(jì)算機(jī)；應(yīng)用型人才；計(jì)算思維

引言

計(jì)算思維是對(duì)其他信息科學(xué)技術(shù)難題進(jìn)行解決的基礎(chǔ)，同時(shí)也是克服“狹義工具論”的一個(gè)有效途徑。但是就當(dāng)前的實(shí)際情況來看，對(duì)于計(jì)算思維的研究還處于一個(gè)實(shí)踐初步探索以及理論研究的階段，還沒有形成完善的實(shí)踐以及理論體系。在教育過程當(dāng)中，通常都不強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，而是將其作為一個(gè)工具來進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種對(duì)計(jì)算機(jī)的工具教學(xué)以及軟件教學(xué)過度強(qiáng)調(diào)活淡化學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，不利于掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)中最重要的方法以及核心思想，學(xué)生也很難將信息技術(shù)與專業(yè)知識(shí)進(jìn)行自主的融合。為此，教育界以及學(xué)術(shù)界所面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)就是既能夠讓學(xué)生掌握必要的工具，又能讓計(jì)算思維主見的成為學(xué)生的自覺行為，從而幫助學(xué)生能夠有利于計(jì)算機(jī)問題求解意識(shí)的建立。

1 計(jì)算思維的簡(jiǎn)介

美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授于2006年在ACM雜志上提出，計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，在培養(yǎng)解析能力時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)使每個(gè)孩子不僅掌握算術(shù)、寫作和閱讀，還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維。在他看來，計(jì)算思維是通過計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念的運(yùn)用來設(shè)計(jì)系統(tǒng)、求解問題和理解人類的行為，同時(shí)也是信息時(shí)代條件之下創(chuàng)新的需要。要想培養(yǎng)出創(chuàng)造性的人才，在教育方法以及思想上都應(yīng)該努力的擺脫傳統(tǒng)教學(xué)的偏見，運(yùn)用高效的思維讓學(xué)生去思考。也就是說計(jì)算思維同教學(xué)思維有著一定的類似性，都是一種形式化的描述思維，體現(xiàn)著規(guī)整的、形式化的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S。其主要的特征表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）計(jì)算思維不是刻板的，而是根本的技能。根本技能是為了在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職，而不是對(duì)技能的機(jī)械重復(fù)。

（2）計(jì)算思維不是程序化，是概念化。計(jì)算思維并不只是簡(jiǎn)單的對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，同時(shí)也要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維。

（3）計(jì)算思維不是計(jì)算機(jī)，而是人的的思維方式。計(jì)算思維并不是要讓人類如同計(jì)算機(jī)一樣進(jìn)行思考，而是人類求解問題的一條途徑。與沉悶且枯燥的計(jì)算機(jī)比較而言，人類富有想象力且聰穎。使用計(jì)算思維來對(duì)計(jì)算設(shè)備進(jìn)行控制，從而就能夠在計(jì)算時(shí)代之前不敢解決的問題用自己的智慧解決。

（4）計(jì)算思維不是人造物，是思想。計(jì)算思維在我們的生活當(dāng)中時(shí)時(shí)刻刻的都相互接觸，更重要的是接近和求解問題、與他人互動(dòng)和交流、管理日常生活，計(jì)算的概念無處不在。

（5）計(jì)算思維是工程和數(shù)學(xué)思維的融合與互補(bǔ)。在本質(zhì)上，計(jì)算機(jī)科學(xué)源于數(shù)學(xué)思維，與其他的科學(xué)相同，其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。由于已經(jīng)建造的是現(xiàn)實(shí)存在的軟件和硬件，從本質(zhì)上計(jì)算機(jī)科學(xué)又源自工程思維，這些基本計(jì)算工具的限制又使得人不能只是數(shù)學(xué)性地思考，應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算性地思考。

（6）計(jì)算思維是面向所有地方，所有的人。當(dāng)計(jì)算思維不再表現(xiàn)為一種顯式哲學(xué)，而是真正融入人類活動(dòng)的整體時(shí)，它就將成為一種現(xiàn)實(shí)。計(jì)算思維的概念的提出已經(jīng)得到了眾多人士的共鳴，如PatPhillips對(duì)計(jì)算思維用于美術(shù)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、生命科學(xué)、社會(huì)學(xué)、物理等學(xué)科教學(xué)的策略進(jìn)行了相應(yīng)的綜述。

培養(yǎng)聰明的學(xué)習(xí)者是計(jì)算思維教學(xué)的核心理念，為此教師不僅要教會(huì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)值得解決的問題，同時(shí)也要教會(huì)學(xué)生如何解決問題。采取為學(xué)生提供足夠的思維空間，引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，自主學(xué)習(xí)，繼而解決問題。一方面，學(xué)習(xí)計(jì)算思維本身，另一方面，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，使得學(xué)生在計(jì)算思維活動(dòng)中學(xué)習(xí)得意實(shí)現(xiàn)，這兩者之間是相輔相成的。

2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的計(jì)算思維培養(yǎng)的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的研究成果在不斷的完善和豐富，在眾多的領(lǐng)域當(dāng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，比如說計(jì)算生物學(xué)、商業(yè)智能、計(jì)算醫(yī)學(xué)、普適計(jì)算、計(jì)算物理、計(jì)算金融學(xué)等等，同時(shí)計(jì)算機(jī)與這些相關(guān)學(xué)科之間的交叉也在不斷的加深。很多交叉研究由于具有較強(qiáng)的工程性質(zhì)，僅僅憑借學(xué)術(shù)教育背景條件下的傳統(tǒng)研究型計(jì)算機(jī)人才是不能夠滿足的，為此對(duì)于將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于某一領(lǐng)域人才的快速培養(yǎng)，使得領(lǐng)域具體計(jì)算問題得意解決的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才具有極其重要的意義。在現(xiàn)階段當(dāng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)人員正在從配角轉(zhuǎn)為主角，從單純的編程實(shí)現(xiàn)脫離出來，使得各學(xué)科研究人員對(duì)各自領(lǐng)域的思考以及認(rèn)識(shí)方式都在進(jìn)行逐步的改變。比如說，計(jì)算機(jī)的參與已經(jīng)改變了統(tǒng)計(jì)學(xué)，現(xiàn)在各個(gè)組織的統(tǒng)計(jì)部門在逐漸的與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行合作，使得創(chuàng)造性的工作得以真正的完成。在這樣的背景之下，就要求計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才不僅具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)和編程能力，同時(shí)也要善于分解和抽象問題的計(jì)算思維，為此說計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的計(jì)算思維的培養(yǎng)具有重要的顯示意義。

3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的計(jì)算思維培養(yǎng)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 加強(qiáng)上機(jī)的實(shí)踐

在構(gòu)建知識(shí)體系過程當(dāng)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和計(jì)算思維，對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的設(shè)置，在應(yīng)用過程中使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、尋找解決問題的多種方法。在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，采取小組集體作業(yè)和個(gè)人作業(yè)的組織方式。完成個(gè)人作業(yè)是學(xué)生可以通過對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用來獨(dú)立分析以及解決實(shí)際問題，并在實(shí)踐環(huán)節(jié)中對(duì)計(jì)算思維的運(yùn)用和理解不斷加深，使得個(gè)人獨(dú)立分析以及解決問題的能力得到明顯的提升。小組集體作業(yè)通?？梢灾贫?名左右的學(xué)生共同完成，學(xué)生也可結(jié)合自己的興趣和專長(zhǎng)進(jìn)行選題，教師也可以給定選題。小組集體作業(yè)可以采用不同的方法針對(duì)某個(gè)問題，開發(fā)一個(gè)程序。通過這樣的一個(gè)集體作業(yè)的完成來讓學(xué)生體會(huì)以及了解在解決復(fù)雜、大型科學(xué)問題中團(tuán)隊(duì)合作的重要性。在實(shí)踐教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間相互交流，以及學(xué)生的主體地位的重要性。創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生進(jìn)行個(gè)人成果的展示。這樣通過合理的思維討論、碰撞，能夠?qū)λ季S活躍度不高、被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)的學(xué)生盡心更好地調(diào)動(dòng)，加強(qiáng)計(jì)算思維的滲透。

3.2 以計(jì)算思維作為核心，改革課程教學(xué)

將計(jì)算思維明確融入到課堂教學(xué)過程當(dāng)中，將基于知識(shí)的思維傳授代替?zhèn)鹘y(tǒng)的知識(shí)傳授轉(zhuǎn)，使得學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)分解和抽象問題的能力得到提升。在課堂講授中，圍繞解決和分析問題的過程，以各種現(xiàn)實(shí)世界問題作為出發(fā)點(diǎn)，采取對(duì)教學(xué)有利的程序設(shè)計(jì)語言，講授一些必要的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、一些典型的可能的解決方案和實(shí)例。針對(duì)新問題啟發(fā)學(xué)生尋找更好的解決問題方案。鼓勵(lì)學(xué)生使用計(jì)算思維對(duì)問題進(jìn)行求解，并能夠編寫一些可解決實(shí)際問題的簡(jiǎn)單程序。比如說“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”這一門計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程，從內(nèi)容上進(jìn)行改革，選用講授“思想和方法”來代替程序設(shè)計(jì)語言及其應(yīng)用的講授。以問題發(fā)現(xiàn)、問題分、多種解決方案的尋求、優(yōu)選各種解決方、解決方案的問題求解驅(qū)動(dòng)式程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練方法，將教學(xué)盡可能的接近于解決真實(shí)世界問題的模式，從而使得學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣得到明顯的提升。在教學(xué)過程中，教師要對(duì)教學(xué)素材精心組織，不僅僅要對(duì)課程的相關(guān)知識(shí)講授，而且要對(duì)一些與問題有關(guān)的領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行介紹，注重由應(yīng)用導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)。

3.3 遵循思維的多樣化，建立多維的評(píng)價(jià)機(jī)制

從某一層面上來講，計(jì)算思維不是一個(gè)具體的事物或者是技能，而是一種思維方式，維系在進(jìn)行教學(xué)的過程當(dāng)中，計(jì)算思維能力培養(yǎng)的思維主體是學(xué)生，他們具有主觀能動(dòng)性，能夠表現(xiàn)出計(jì)算思維的多樣性，對(duì)于這一方面，教師應(yīng)該具有寬容的態(tài)度，并且能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和評(píng)價(jià)，對(duì)同一個(gè)問題啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行多視角分析，使其思維的創(chuàng)造性和靈活性得到提升。從這來看，多維的評(píng)價(jià)機(jī)制的建立具有重要的意義。

為了能夠?qū)W(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的結(jié)果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行可觀的評(píng)價(jià)，還應(yīng)該建立面向結(jié)果和過程的雙重性評(píng)價(jià)機(jī)制，包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、個(gè)人自評(píng)等相關(guān)的方面，開展過程性評(píng)價(jià)，對(duì)于教學(xué)過程及時(shí)改進(jìn)，并以學(xué)生答辯、演示的形式作為最終評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力進(jìn)行檢驗(yàn)，這種多維評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)于學(xué)生注重自主學(xué)習(xí)和計(jì)算思維具有促進(jìn)作用，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

4 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)今社會(huì)中信息化的進(jìn)程正在不斷的深入，無事不用、無處不在的計(jì)算機(jī)使計(jì)算思維成為人們解決和認(rèn)識(shí)問題的一個(gè)重要基本能力。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)該具有的一個(gè)基本的能力，同時(shí)眾多的實(shí)踐也證明計(jì)算思維對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)以學(xué)生解決問題能力的提高都具有重要的意義。

課題項(xiàng)目：“以計(jì)算思維為導(dǎo)向的基于TOPCARES-CDIO的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)改革應(yīng)用研究”，四川省高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)2015～2017年教育教學(xué)改革研究課題，項(xiàng)目編號(hào)為2015-10。

[1]趙繼珍.以計(jì)算思維為導(dǎo)向的高職高專計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研究[D].河北師范大學(xué)，2014.

[2]郭延河.大學(xué)計(jì)算機(jī)面向應(yīng)用的分類教學(xué)與計(jì)算思維培養(yǎng)[J].無線互聯(lián)科技，2015，01：283～284.

[3]趙建華.面向應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式探索[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，04：199+201.

G642.0

A

1004-7344（2016）02-0030-02

2015-12-29

趙海燕（1981-）女，講師，碩士生，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，主要從事密碼學(xué)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等工作。

孫茜（1979-），女，中級(jí)工程師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)軟件維護(hù)工作。