面向计算思维培养的计算机基础教学改革和实践

林琳

摘 要 本文阐述了计算思维对培养学生创新思维的重要性。提出了借助“互联网+”教学以提高学生计算思维能力为目标的大学计算机基础课程教学改革方式，并进行了有益的探索。

关键词 计算思维 计算机基础教学 互联网+

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.12.057

Abstract This paper expounds the importance of Computational Thinking for students' innovative thinking. The college basic computer course aims to improve students' Computational Thinking is put forward with the teaching method based on "Internet+". The beneficial exploration is also carried out.

Keywords Computational Thinking； computer basic teaching； Internet+

信息化的社会需要大量的信息技术人才，继理论科学和实验科学的之后，计算科学日益受到重视，当今社会需要大量的可以利用计算科学基础知识对科学问题进行求解的人才。[1]计算思维就是学生利用计算知识解决问题体现的思维形式。

1 计算思维发展研究现状

2006年，计算思维（Computational Thinking）[2，3]概念被首次提出，提出者卡内基·梅隆大学的周以真教授将其定义为：“运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机之广度的一系列思维活动”。其实，计算思维的思想自古有之，古时候，人们利用算盘、算筹进行辅助的数学计算，现今，人们使用现代化的计算工具进行大规模的超级计算，这些都是使用了计算思维的思想，是计算思维的体现。美国国家基金会2007年基础科学研究计划“Pathways of Revitalized Undergraduate Computing Education”提出要加强美国大学计算机教育力度，明确以“计算思维”为核心的美国大学计算机教育改革。

计算机基础课是大学阶段的第一门计算机类课程，其主要目的之一就是培养学生的计算思维能力。[4]同时也属于培养大学生的综合素质，实践创新能力的重要课程。在2012年，有22个以计算思维为主导思想的大学计算机基础课程的教学改革项目获得教育部高教司的资助，在如今的大学中，以培养当代大学生计算思维为目的，同时提升学生信息素养的大学计算机基础课程改革日益受到重视。

由此可见，以计算思维培养为主导思想的计算机基础课程教学改革势在必行，如何建立面向课程体系的整体性计算思维的培养模式，如何利用现有环境进一步提高学生的计算思维能力，是本文研究的重点。

2 关于计算思维存在的问题和误区

2.1 计算思维就是会使用计算机

有人认为，现在的学生从初中甚至小学起就开始学习信息技术，已经很好地掌握了计算机基础知识，操作也没有问题了，计算思维可有可无。然而，通过调研考察，实际情况并非如此，本校学生入学后经过测试考核发现，由于地域差异，各学校重视程度和中考高考压力等原因，学生的计算机水平参差不齐，差别巨大，只有极少数学生较好地掌握了计算机的基本操作并能灵活应用，大多数学生并未系统学习过计算机基础知识，仅仅限于可以应付考试，部分知识处于死记硬背水平，仅仅对于聊天游戏等操作熟练，根本無法将所学知识灵活应用解决实际专业问题。

2.2 计算机基础知识点多，课时压缩严重

现在的观点认为非计算机专业需要的计算机知识就是使用学会使用本专业的工具软件，因而课时被大大压缩。另外，由于计算机基础知识涉及到的知识广泛而丰富，若想将知识点全部讲通讲透在有限的课时内根本不可能完成，而学生希望通过强行记忆知识点通过考试，之后则很快遗忘，并不能将所学知识真正掌握。

2.3 现有计算机基础课程体系内容有待更新

计算机技术飞速发展，计算机基础课程的教学内容也应该紧跟发展的步伐。但是，现在部分教学内容并不能进行及时的更新和调整，难以体现最新的计算技术和计算思维理念，数据结构、程序设计、操作系统等课程之间难以衔接，硬软件之间界限明显，学生很难融会贯通进行理解，导致学习效果不好，积极性下降。

2.4 无法灵活运用所学知识，教学效果不理想

学生学习的计算机知识和实践不能有效结合，在实践设计环节，不会合理使用网络搜集资料，不会使用文献检索工具检索文献，进行数据分析时不会借助工具软件进行分析，不能合理利用计算工具导致工作效率低下。以上这些都显示学生的计算思维能力差，其能力未达到预期教学水平。

3 如何促进计算思维的培养

计算思维的核心是基于计算模型和约束的问题求解，要求建立运用现代计算方法解决实际问题的能力。[5]主要包括在解决实际问题时充分运用计算机工具，将现有问题抽象分解为计算机可解决问题，较好地构建问题模型并找到合适的计算方法，编写程序或调用软件来解决专业实际问题等。

3.1 “互联网+”促进学生计算思维能力培养

为了适应本科教育发展的需求，促进计算思维的培养，借助“互联网+”进行实施将会收到事半功倍的效果，[6，7]利用“互联网+”进行教学，给传统的教学模式插上了能够自由腾飞的翅膀，利用互联网的开放自由模式可以实现优质教育资源的共享，实现在线教学，实现有针对性的个性教学等，多样化的教学方式必然能够获得更好的学习效果。endprint

3.2 利用“互联网+”更好地学习前沿学科专业知识和技术

基于“互联网+”课程教学的优点体现在更丰富优质的教学资源的共享，更丰富的教学信息，更便捷自主的学习环境。这些对于培养学生的计算思维能力是非常有利的。此外，学生在学习目标设定、学习方式、学习进度和学习环境等方面可以获得更多的选择余地，现在利用全民普及的智能手机，方便快捷的互联网络，学生和教师的学习互动将不仅仅局限于课堂，随时随地可以进行一对一或一对多的教学辅导，教师和学生拥有灵活自由的时间和教学空间。教师和学生可以随时进行教学信息分享、教学互动。网络汇聚了大量的视频资料，通过MOOC和SPOC课程的形式可以获得更优质的教学资源，学习到课堂上没有的鲜活实践经验。

3.3 强化实践锻炼整体化教学

以计算思维为主线，充分利用实验室、实习基地等环境，强化实践锻炼的整体化教学，促进计算思维教育的延伸和扩展。在培养学生计算思维的过程中，可以利用多种手段进行教学，能够更好地强化培养学生的计算思维能力，可以通过设计较大型的设计实践任务，再拆解各个任务环节，通过互联网获得丰富的教学资源和方便快捷的计算工具来实现任务，这样的学习过程可以加强学生对知识的灵活运用和理解。

4 总结

对于高校学生，尤其是非计算机专业学生，培养良好的计算思维能力对于培养学生的学习和认知能力具有重大意义，较好的计算思维能力能大大提高學生的认知能力和解决问题的能力，灵活地运用计算机工具解决专业问题，实现从知识到真正能力的转化。在目前，多数高校这方面开展的工作有限，因而本文研究内容具有一定的现实意义和探索新意。

吉林省教育科学“十三五”规划一般规划课题，课题名称：面向“计算思维”培养的非计算机专业“互联网+计算机基础教学”改革和实践，课题批准号：GH170480

参考文献

[1] 陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：7-11.

[2] Jeannette，M.Wing.Computational Thinking [J].Communications of the ACM，2006.49（3）：33-35.

[3] 战德臣，王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教学，2014（7）：59-66.

[4] 龚沛曾，杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012（5）：51-54.

[5] 陆汉权，何钦铭，徐镜春.基于计算思维的“大学计算机基础”课程教学内容设计[J].中国大学教学，2012（9）：55-58.

[6] 陈文汉，张建奇.高等教育网络化教学研究综述[J].比较教育研究，2003（9）：46-52.

[7] 王坤.改革计算机基础教育新阶段的教学方案探析[J].科教导刊（中旬刊），2012（6）：25-26.endprint