本站原创摘 要：计算思维的培养是当前国际和国内计算机教育界广为关注并重点研究的热点问题.北京联合大学计算机基础课程群在坚持面向应用的同时,提出在计算机基础系列课程中有意识地融入计算思维思想,整合和优化教学内容,通过典型案例引导学生思考和探究问题等改革思路,并在新一轮教学中加以实践.
关 键 词：计算思维计算机基础面向应用
中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1673-9795（2014）04（b）-0020-02
计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念,也是国内计算机教育界广泛重视并开始研究的热点问题.2010年7月,在西安交大主办的“九校联盟（C9）计算机基础课程研讨会”[1]上,以九校联盟（C9）为代表的我国高水平研究型大学就大学计算机基础教学中的计算思维培养问题进行了探讨,许多专家、学者对在大学中推进“计算思维”教育与传播提出自己的观点和看法.之后在一些研究型大学的计算机课程中率先尝试引入计算思维思想,开展了探索性、实验性的教学实践.
北京联合大学是一所以培养适应国家特别是首都经济社会发展需要的高素质应用性人才为己任的应用型大学.应用型大学非计算机专业的计算机教育本质是计算机应用的教育[2],教学是以相关理论知识和技能为基础,以专业行动能力为核心,以培养科学行动能力为目的,使学生具备在不同专业领域应用计算机的能力.作为从事计算机基础教育的教师来说,面对计算机基础教育发展的新形势、新挑战,我们必须行动起来,积极研究并探讨在我校的计算机基础课程中,现有的教学模式是否能满足非计算机专业学生的各类专业需求；如何根据学校培养目标,在提高大学生计算机应用能力的同时,融入计算思维思想,培养学生的科学素养等问题.
1对“计算思维”的认识与理解
2006年卡内基梅隆大学的周以真教授在美国计算机权威杂志ACM上对计算思维（ComputationalThinking）给出了最具代表性的定义：“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.[3]”对此定义,周以真教授从六个方面进一步做了解读,并指出：
（1）计算思维是概念化思维,是人类理性思维最重要的方式,不是程序化思维.
（2）计算思维是基础技能,是现代社会人人都应掌握的基本能力,不是机械技能.
（3）计算思维是人的思维,是人类解决问题的思路和和方法,不是计算机的思维.
（4）计算思维是思想,不是人造品.
（5）计算思维是数学思维和工程思维相互融合的思维,不只是数学思维.
（6）计算思维是是面向所有人、所有领域,如同每个人在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术,还要学会计算思维,而不仅仅是计算机科学家的思维.
我们的理解是计算思维面向所有人、所有领域的,是现代社会每个人人人都应具有的一种科学思维方法.计算机不仅仅是一个工具,而是可以帮助人们思考问题,提供一种解决问题的思路与方式.简单地说,当我们遇到一个复杂的问题时,应该以计算机的思维从多个角度看问题,用最有效的方法解决实际问题,如将这个复杂的问题分解成若干小的并容易解决的问题,一个个击破,当这些小的问题被解决了,整个大的问题也就得到了求解.
计算思维自提出以来,得到了广泛认可,一些研究型大学已将计算思维能力培养落实到计算机基础课程中并进行实践探索.我校是一所应用型市属高校,面对95%以上的非计算机专业的学生,我们首先要认识到以面向应用为主的计算机基础课程中融入计算思维概念的重要性.其次,研究如何处理好培养计算思维与提高应用能力二者的关系.最后,就是考虑在课程中具体落实的问题了.
2以计算思维为导向的计算机基础课程改革思路
2.1计算机基础课程教学现状
我校各学院计算机基础课程教学由计算机基础课程群统一指导.新生入学的第一门课程《大学计算机应用基础》是全体学生的必修课,主要以办公软件为教学平台,教学形式是以实验案例展开导学,通过导学使学生在操作中获取知识,提高操作能力.经过三轮次的教学实践,我们认为这种实践导学可以有效地帮助学生掌握基本技能操作,但教学内容缺乏基本的理论和知识,加上学生认为会操作了就足够应付考试,考前练习题库就能考个高分,外在的表现形式为高分低能,在实际学习和生活中,不会举一反三,不能灵活运用所学知识解决实际问题.
第二门课程是针对文、理科专业不同开设的《C语言程序设计》《VB程序设计》和《Access数据库应用》课程,期末统一考试,并举办程序设计竞赛.我们的体会是由于第一门课程就是办公软件的应用,进入第二门课程的学习时,由于学生对计算机基本理论知识储备不够,学生普遍感到学习困难.虽然采用任务驱动,小任务逐步串成综合任务的教学形式,学生在老师的指导下可以简单的模仿,但自己不愿思考、不会分析程序、不敢接受挑战,而是机械地接受、记忆知识,换一个任务就不会了,因此,程序设计课程的教学效果也不令人满意.
针对课程教学状况,结合当前计算机基础教育的新发展、新要求,我们认为迫切需要改革大学计算机基础课程,提出开展以计算思维为导向的计算机基础课程教学改革.
2.2基于计算思维的计算机基础课程教学改革思路
大学计算机基础课程改革思路示意图如图1所示.
改革基本思路确定后,具体的方案为：
（1）《大学计算机应用基础》课程.
由于新生入学水平差异较大,且每个人的思维能力与认知能力也不一样,所以对于《大学计算机应用基础》这门课程,在突出应用能力训练的同时,开展一些基本计算思维的训练.
对原有教学内容优化与提高.在48学时的教学中,利用12学时分4次开展基础级计算思维知识专题教学及讨论：①计算机技术发展历程及其影响（了解计算机技术发展,从现实的角度理解计算机对现代社会的影响）.
②冯诺依曼计算机及其工作原理（理解现代计算机的基本工作原理）.
③数据的表示（关于0和1的思维）.
④关于操作系统的思维（了解计算环境、计算资源竞争等问题）.
还有一部分专题教学受学时所限,放在Bb网络学堂讨论专区,作为学生自主学习的内容,如关于程序、指令及其执行、关于互联网协议等内容.其余36学时精讲原教学内容.
（2）程序设计类、数据库应用技术.
①程序设计是公认的、最能直接有效地训练学生的逻辑思维、计算思维,培养分析问题、解决问题能力的课程之一.在这门课程中引入计算思维训练的做法是首先要尊重学生的认知方式,对不同层次的学生要求不同,鼓励学生敢于挑战,遇到问题时多思考、多讨论.其次通过经典算法变量交换、累加累乘、求解极值、冒泡排序、递归调用等的讲解与运用,启发学生的思维,引导学生探究问题,学会求解问题的思路和方法.设计的案例尽可能实用、适当增加一些趣味性问题,目的是让学生全身心参与到学习过程中,提高教学效果.
②《Access数据库应用》课程是针对文科学生开设的.根据学生的认知能力,教学过程中要注重循序渐进、由浅入深地引导学生学会数据处理的方法.针对每个知识点,利用事先设计好的实例,先讲授清楚要实现的目标后带领学生完成任务,在完成过程中,不断引出问题所在,启发学生对知识点理解和掌握,进而带着各自的理解和问题完成上机练习的内容,上机实践后,教师对出现的问题进行讲解,归纳总结.
3结语
以计算思维为导向的计算机基础教学改革并不是颠覆原有的教学模式和课程内容,我们的基本思路是在教学方式上有意识地引导学生去思考、讨论问题,突出实践能力与思维能力的训练.教学内容上对原有内容进行优化和提高[7].我们的培养目标依然是以提高学生的应用能力为根本,学生首先要熟练地驾驭计算机这个现代化智能型工具,然后学会利用计算机解决实际学习和生活中问题,最后能综合应用计算机技术为本专业领域怎么写作.