郭留英
摘要：本文从计算机基础教学中如何培养学员计算思维能力出发，对“大学计算机基础”课程教学改革展开了一些探讨和研究，并将思维训练融入到教学的各个环节，以期能够有效地提升学员的综合素质和能力，挖掘学员的学习潜能。
关键词：计算思维；计算机教学；优点；存在问题；如何培养
中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）22-0100-03
● 概述
近年来，随着计算机技术及网络的普及、应用以及人们计算机应用技能的不断提高，计算思维的培养成为国内外研究的热点。2010年《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》的核心要点强调，“需要把培养学员的‘计算思维’能力作为计算机基础教学的核心任务”。因此，教师在培养学生解析能力，提高其阅读、写作和算术能力的同时，还应积极引导学生使其具有计算思维。
● 计算思维及特点
2006年，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授对计算思维进行了清晰系统的阐述。周以真教授认为，计算思维是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科学之广度的一系列思维活动。
其特点是，计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人操作机器执行。计算方法和模型使人们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计，而且计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。
当前，计算科学与理论科学、实验科学并列成为推动人类文明进步和促进科技发展的三大手段，而作为计算科学基础的计算思维是创新思维培养的重要组成部分，是创新思维不可或缺的部分。美国著名心理学家吉尔福特（J.Guilford）提出：创造力是整个教育的关键，也是解决人类最严重问题的关键。因此，教师在进行“大学计算机基础”课程教学时，不仅要培养学员的创新思维能力，更重要的是培养学生的计算思维。
● “大学计算机基础”课程中存在的问题
大学计算机基础课程是学员进入大学后的第一门计算机课程。近年来，许多高校都把该课程列为必修的公共基础课程之一。在教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会提出的计算机基础教学四个方面的能力目标中，涉及计算机学科专业能力的有对计算机的认知能力和应用计算机的问题求解能力。而这两方面的能力恰好反映了计算思维的两个核心要素，即计算环境和问题求解。
大学计算机基础课程的培养目标是要求学员不仅掌握计算机科学与技术的基础知识，而且应初步具备利用计算机分析和解决问题的意识与能力，从而为学员终身学习以及更好地使用计算机及相关技术解决本专业领域问题奠定基础。
然而，目前大学计算机课程只是局限于对某些方面知识的学习，且以学期为周期。课程的学习仅注重知识的传授，距离使学员初步具备利用计算机分析和解决问题的意识与能力，为学员终身学习以及更好地使用计算机及相关技术来解决本专业领域问题的目标还有很大的差距。例如，学员在高年级课程学习中，专业课的教师经常发现，当要求学员通过整理数据、分析数据，最终要得到一个结论时，学员往往茫然无措，不知该如何下手。
这一现象说明当前的大学计算机基础课程在教学方面出现了问题，主要有三个方面：
首先，大部分学生认为大学计算机基础课程可有可无。一直以来，部分教师和学生都存在着把计算机作为工具，如“计算机会用即可”“计算机基础课程就是讲解软件工具使用”等片面观点。这些观点的流行对高校计算机基础教学造成了巨大的冲击，如大学计算机基础课程的教学学时在专业培养计划中被压缩；计算机基础教学资源得不到充分的配置；大学计算机基础课程成了可有可无的课程；学员学习计算机基础教学课程满足于掌握计算机的基本操作、基本软件的使用或基本程序设计语言，等等。
其次，学员学习目的不明确，积极性不高。非计算机专业的计算机基础教学所开设的课程一般是应用基础和一门程序设计语言，而一部分学员认为这些课程与自己将来所要从事的工作没有关系，所以导致学员在学习过程中兴趣不大。还有一部分学员在开始学习时的信心较大，但随着学习难度的增大，逐渐产生了厌学情绪。
再次，大学计算机基础课程具有孤立性。大学计算机基础课程的开设比较独立，它只是依据课程标准的要求进行。在课程设置上没有和其他的专业课程相联系；在课程的延续性上很少有教师与后续专业课程的教师进行沟通、探讨；在学生学习计算机时，大部分学生只是机械、单纯地学习计算机操作原理，缺乏实际应用的有效环节，甚至存有只要将教师布置的任务完成就可以的想法，而且学员在学习中遇到有关专业方面的问题，不知道该如何解决，也不知道该请教哪位教师。
● 应如何培养学员的计算思维
上述的问题严重制约了对学生计算思维的培养，因而我们必须对“大学计算机基础”课程教学进行改革。
首先，大学计算机基础教学为学员创新能力的培养奠定了基础，不仅承载着优化学员知识结构的使命，也是培养学员动手实践能力的重要课程载体，更是训练学员掌握计算机学科领域独特思维方式的基石。因此，在计算机基础教学中，教师不仅要教授学员怎么使用计算机或进行程序设计，更要积极地培养其综合素质与计算思维能力。同时，在指导学员学习计算机基础课程时，不仅要使学员了解计算机是什么，计算机能够做什么、如何做，更重要的是使他们知道本学科领域解决问题的基本方法与特点，即学习并掌握计算机领域解决问题的基本思维方法。总之，计算机作为通识教育的重要内容，不只是简单地拓展学员在计算机方面的知识面，更需要展现计算机学科的思维方式。
其次，教师在课堂教学中应尽量采取师生互动讨论的方式，让每一位学员都参与进来，并通过学员讲述、教员引导，归纳出问题所在，最后达到解决问题的目的。教师所设计的每次课都应有一条思维主线，教学内容围绕这条主线展开和延伸。例如，在讲授“计算机硬件结构”时，教师可以先让学员讨论并说一说计算机所拥有的基本部件，然后再由教师归纳并绘制出经典的计算机工作的原理图，同时，还要让学员思考影响系统工作效率的因素及改进方法，进而绘制出现代计算机工作的原理图。又如，在讲授“什么是信息技术”时，教师应先由概念引出人类获取信息的方式，然后引导学员讨论身边有哪些信息技术以及这些技术的作用，从而引出利用计算机来进行信息处理的优势，接着思考计算机如何进行信息处理，这就涉及文字、图片、声音等如何在计算机里表示，进而引出二进制以及如何将我们最熟悉的数值转换成二进制的方法。
整个课堂教学由“学员发言→教员引出思考→学员提出解决方案→共同进行可行性分析→教员总结归纳”几个环节构成。在教学设计中，教师要引导学员对问题进行抽象、分析，并使其掌握所涉及的计算原理，形成问题求解的思路。特别要设计好师生互动环节，给学员提出问题的机会，同时还要善于引导学员积极有效地思考、讨论，鼓励学员积极回答问题，探索问题的求解方法，从而使学员能在学习中思考，在思考中逐步培养计算思维。
再次，结合专业背景开展计算思维能力的培养。教学团队应由不同专业背景、从事计算机研究与应用的教师组成，并结合不同院系的专业背景进行计算机教学。同时，教师在教学中要结合实例，重点介绍计算机在不同学科的应用和解决问题所涉及的方法和思想。从而达到既有阐释计算机学科的普适思维，又有面向特定学科专业案例的教学效果，这样则有利于学员对本专业计算机应用的认识和理解。
● 结束语
计算思维既然与人们的工作和生活如此密切相关，理所当然地应当成为人类不可或缺的一种生存能力。计算思维无处不在，当其真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应掌握，处处都会被使用。自然，它应当有效地融入到我们的每堂课中。同时，计算机基础教学中计算思维能力的培养，是一个较为长期的过程，需要我们不断探索与实践。
参考文献：
[1]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）.
[3]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养[J].中国大学教学，2010（9）.
[4]魏所康.创新教育论[M].南京：江苏人民出版社，2002.
[5]袁开榜.二十一世纪，人们应该具有计算思维能力[J].计算机教育，2013（3）.
