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一、計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)與研究

1.計(jì)算思維的概念計(jì)算思維是一種新穎的思維方式，有助于培養(yǎng)人們的抽象思維、邏輯思維以及解決問(wèn)題的能力。2006年3月，美國(guó)卡內(nèi)基•梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（JeannetteM.Wing）教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《CommunicationsoftheACM》雜志上給出了計(jì)算思維（ComputationalThinking）的定義。周教授認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。從周教授給出的定義可以看出，計(jì)算思維是基于計(jì)算機(jī)科學(xué)并涵蓋整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一種思維活動(dòng)，是人類應(yīng)具有的一種能力。如同所有人都具備“讀、寫、算”（簡(jiǎn)稱3R）能力一樣，計(jì)算思維是必須具備的思維能力。

2.計(jì)算思維的本質(zhì)國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ISTE）和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（CSTA）2011年通過(guò)給計(jì)算思維的各要素作描述，下了一個(gè)操作性的定義，即計(jì)算思維是一個(gè)問(wèn)題解決的過(guò)程，該過(guò)程包括以下特點(diǎn)：

（1）制定問(wèn)題，并能夠利用計(jì)算機(jī)和其他工具來(lái)幫助解決該問(wèn)題；

（2）要符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)；

（3）通過(guò)抽象，例如模型、仿真等，再現(xiàn)數(shù)據(jù)；

（4）通過(guò)算法思想（一系列有序的步驟），支持自動(dòng)化的解決方案；

（5）識(shí)別、分析和實(shí)施可能的解決方案，找到最有效的方案，并且有效結(jié)合這些步驟和資源；

（6）將該問(wèn)題的求解過(guò)程進(jìn)行推廣并移植到更廣泛的問(wèn)題中。計(jì)算思維反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科最本質(zhì)的特征和最核心的方法，是對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科三個(gè)不同領(lǐng)域（理論、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)）的概括和提煉。計(jì)算思維注重在問(wèn)題求解過(guò)程中對(duì)問(wèn)題的抽象及表示、注重算法設(shè)計(jì)的抽象化及算法實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化、注重問(wèn)題求解后實(shí)現(xiàn)方法的再利用，計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。

3.計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育計(jì)算思維是人類具有的一項(xiàng)基本技能，在早期沒(méi)有計(jì)算機(jī)時(shí)計(jì)算思維就已經(jīng)存在了，但由于缺乏對(duì)計(jì)算思維概念的正確認(rèn)識(shí)而沒(méi)有被人們明確意識(shí)到。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生及計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展使計(jì)算思維受到前所未有的廣泛關(guān)注，并將計(jì)算思維的培養(yǎng)納入到當(dāng)今社會(huì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)之中。在大多數(shù)高等院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)中，已經(jīng)能夠明確體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)技術(shù)及操作技能的培養(yǎng)，但對(duì)于引領(lǐng)計(jì)算機(jī)學(xué)科及相關(guān)技術(shù)發(fā)展的理論與實(shí)踐的創(chuàng)新性研究卻較少涉及，以這種模式培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生有可能被局限在解決已有類似解決方案的問(wèn)題上，當(dāng)遇到嶄新的問(wèn)題時(shí)，只能用已有的技術(shù)或方法去套用，即使問(wèn)題得以解決也很難取得突破性的成果，這對(duì)于學(xué)科的延展性以及各行業(yè)的發(fā)展前景都是不容樂(lè)觀的。這就是源于在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中忽略了對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。計(jì)算思維能力不僅能為不同專業(yè)學(xué)生提供解決專業(yè)問(wèn)題的有效方法和手段，更為重要的是能夠提供一種獨(dú)特的思維方式，這種思維方式引導(dǎo)學(xué)生從全局出發(fā)，以計(jì)算機(jī)理論與技術(shù)為支撐尋求解決問(wèn)題的方法。對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)將激發(fā)學(xué)生在各學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)探索的興趣，進(jìn)而能為將來(lái)就業(yè)后的行業(yè)發(fā)展和突破創(chuàng)新做到很好地鋪墊。

二、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的現(xiàn)狀及所面臨的問(wèn)題

目前在我國(guó)，一些高等院校將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育狹義地定位為一門工具學(xué)科，就是認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是教學(xué)生如何將計(jì)算機(jī)作為工具使用。在教學(xué)內(nèi)容組織上過(guò)于寬泛且理論層次不高，并且部分教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生在中學(xué)階段所學(xué)內(nèi)容重復(fù)，這樣造成的后果不言而喻，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，讓學(xué)生感覺(jué)好像什么都知道，又好像什么都不懂。另一方面，隨著信息化不斷向縱深發(fā)展，各專業(yè)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求日益遞增，社會(huì)對(duì)大學(xué)生的信息能力要求越來(lái)越高，這就要求大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育必須不斷與時(shí)俱進(jìn)，改革創(chuàng)新，教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)涵要充分體現(xiàn)時(shí)代的特征和需求，將計(jì)算思維融入教學(xué)的各環(huán)節(jié)中，以期進(jìn)一步提升大學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，挖掘大學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

三、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)目標(biāo)的重定位

信息技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了其他學(xué)科在某些領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，極大地改變了人們對(duì)信息技術(shù)學(xué)科的認(rèn)知，信息技術(shù)不僅僅是一個(gè)單純的學(xué)科，而是一個(gè)不斷發(fā)展演化的學(xué)科，是一個(gè)能帶動(dòng)其他學(xué)科交叉發(fā)展的學(xué)科。作為信息時(shí)代主要載體的計(jì)算機(jī)已不再做為一個(gè)簡(jiǎn)單的工具存在，其更為重要的作用和更為深刻的內(nèi)涵隨著信息技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)需求的提高被越來(lái)越多的人體會(huì)到。大學(xué)中的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育所面對(duì)的教學(xué)群體是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大一新生，這些學(xué)生畢業(yè)后根據(jù)自己的所學(xué)所知去工作，為社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在大學(xué)中對(duì)這些學(xué)生的培養(yǎng)不僅關(guān)乎學(xué)生自身的發(fā)展，更關(guān)乎到社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力、利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同能力和信息社會(huì)終身學(xué)習(xí)的能力。這四個(gè)方面能力的培養(yǎng)，突出了計(jì)算思維能力培養(yǎng)的核心地位，這種能力對(duì)學(xué)生將來(lái)從事任何行業(yè)都將是終身受益的。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革必須緊跟時(shí)代的步伐，科學(xué)謀劃，穩(wěn)步發(fā)展，不斷創(chuàng)新。教指委《關(guān)于申報(bào)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目的通知》中明確給出了大學(xué)計(jì)算機(jī)“普及計(jì)算機(jī)文化，培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用能力，訓(xùn)練計(jì)算思維能力”的總體教學(xué)目標(biāo)，不僅要適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的要求，更要適應(yīng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的要求以及社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的要求，注重培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的思想、方法、意識(shí)、興趣和能力，是一種更高層次的認(rèn)知。

四、以計(jì)算思維為導(dǎo)向，拓展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革的新方向

1.轉(zhuǎn)變教學(xué)理念計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育傳統(tǒng)的教學(xué)理念以知識(shí)加技能為主，過(guò)多地將授課的重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解記憶以及計(jì)算機(jī)操作技能上，這樣在學(xué)生以后回憶時(shí)也僅能記起一些零散的概念、對(duì)于一些工具軟件的使用等，從知識(shí)的延續(xù)性上對(duì)學(xué)生沒(méi)有較大的影響。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中，要確立以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為主的教學(xué)理念，不僅要為學(xué)生傳授知識(shí)和技能，更為重要的是在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中要貫穿對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的引導(dǎo)和訓(xùn)練，逐步養(yǎng)成利用計(jì)算思維的方式解決問(wèn)題的思維習(xí)慣。讓學(xué)生在計(jì)算思維能力培養(yǎng)的過(guò)程中掌握知識(shí)和技能，并能活學(xué)活用，解決現(xiàn)實(shí)生活或?qū)I(yè)領(lǐng)域中的實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能。要從根本上轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，師資隊(duì)伍的建設(shè)起著不容小覷的作用。教師是教學(xué)活動(dòng)的組織者，是學(xué)生學(xué)習(xí)的領(lǐng)航人，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選擇、整合以及傳授方式等影響著學(xué)生的發(fā)展方向和發(fā)展水平。要將教師現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)知識(shí)與計(jì)算思維融為一體，對(duì)每個(gè)老師來(lái)說(shuō)都是對(duì)知識(shí)體系的一種重組，因而對(duì)現(xiàn)有的師資隊(duì)伍進(jìn)行多種形式的計(jì)算思維的學(xué)習(xí)、研討以及交流活動(dòng)都是很有必要的。

2.重構(gòu)課程體系課程體系是教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)程的總和，它規(guī)定了培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)施的規(guī)劃方案，新的教學(xué)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)要求與之相配套的課程體系。教育部非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出“1+X”的課程設(shè)置方案，將大學(xué)本科階段非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)教學(xué)大致分為兩個(gè)層面：一是作為大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)；二是與學(xué)生專業(yè)或行業(yè)需求相結(jié)合的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)。根據(jù)我校實(shí)際情況以及學(xué)科專業(yè)分布重新構(gòu)建了以計(jì)算思維為核心的非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程體系。

（1）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)依托《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程，但從教學(xué)內(nèi)容的組織上做了較大地改進(jìn)，引入了對(duì)計(jì)算思維概念、本質(zhì)以及特征的教學(xué)專題，對(duì)以往的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍，確定了計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維、信息技術(shù)基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)、算法分析與設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、多媒體技術(shù)及應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)頁(yè)制作、信息安全與職業(yè)道德共十個(gè)教學(xué)單元。將計(jì)算思維概念的體現(xiàn)以及計(jì)算思維能力的引導(dǎo)蘊(yùn)含在不同的教學(xué)單元中，例如通過(guò)大量引入日常生活中涉及計(jì)算的例子讓學(xué)生理解計(jì)算的概念以及計(jì)算無(wú)處不在；通過(guò)典型實(shí)例介紹抽象問(wèn)題求解的基本方法，讓學(xué)生理解算法的概念；通過(guò)計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)了解基本計(jì)算環(huán)境等。

（2）計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)。計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)主要分為兩個(gè)大方向，對(duì)理、工、文科開設(shè)《程序設(shè)計(jì)技術(shù)》課程，對(duì)藝術(shù)類開設(shè)《PhotoShop圖像處理課程》?！冻绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)》課程根據(jù)學(xué)科分類不同分為C語(yǔ)言和，同一種編程語(yǔ)言又根據(jù)專業(yè)不同而有所側(cè)重。學(xué)生在完成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)教育之后，已經(jīng)初步建立了計(jì)算思維的意識(shí)，借助專業(yè)教學(xué)使學(xué)生將這一思維模式很好地延續(xù)下去。特別是在《程序設(shè)計(jì)技術(shù)》課程中所側(cè)重的就是學(xué)生對(duì)于抽象算法的設(shè)計(jì)以及利用編程語(yǔ)言將算法具體化、自動(dòng)化的實(shí)施過(guò)程，這無(wú)疑是計(jì)算思維得以體現(xiàn)的一個(gè)很好的教學(xué)實(shí)例。

（3）計(jì)算機(jī)能力教學(xué)。計(jì)算機(jī)能力教學(xué)是前兩種教學(xué)的升華，包括計(jì)算思維能力和學(xué)科創(chuàng)新能力。對(duì)這兩種能力的培養(yǎng)一方面涵蓋在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)和計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)之中，另一方面根據(jù)不同學(xué)科方向開設(shè)的公共選修課、學(xué)術(shù)講座以及學(xué)科競(jìng)賽的形式得以體現(xiàn)。目前我校對(duì)機(jī)電、測(cè)控專業(yè)開設(shè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD，對(duì)食工、化工開設(shè)高級(jí)編程、對(duì)經(jīng)濟(jì)管理類開設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開發(fā)、對(duì)藝術(shù)類開設(shè)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和動(dòng)漫制作等。這將使學(xué)生在完成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育過(guò)程中所培養(yǎng)的計(jì)算思維方式以及計(jì)算思維能力得以延續(xù)發(fā)展，進(jìn)而滿足學(xué)生終身學(xué)習(xí)的要求。

3.更新教學(xué)方法由于對(duì)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了重新定位，教學(xué)方法也要同步地進(jìn)行更新，由傳統(tǒng)課堂講授模式改為課堂講授、小組討論、專題研討、問(wèn)題引導(dǎo)、反思與自我建構(gòu)等多種模式的結(jié)合運(yùn)用。在每一種教學(xué)方法中，都要體現(xiàn)出教師引導(dǎo)的重要性，教師在授課過(guò)程中不要把所有內(nèi)容灌輸給學(xué)生，要給學(xué)生留有一定的思考空間，讓部分內(nèi)容通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)思考體會(huì)出來(lái)，這樣既可以鍛煉學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中有一定的成就感，所取得的效果比教師直接講給學(xué)生要好很多。通過(guò)多種教學(xué)模式的運(yùn)用，一方面可以活躍課堂氛圍，另一方面可以引導(dǎo)學(xué)生在計(jì)算思維的模式下發(fā)掘自身的學(xué)習(xí)潛能。

4.豐富課程資源以往教師提供給學(xué)生的教學(xué)資源往往是自己的講課課件、習(xí)題答案等，內(nèi)容、形式都過(guò)于單一。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，校園網(wǎng)的迅速興起為教師創(chuàng)建多樣化的教學(xué)資源提供了平臺(tái)。教師可以創(chuàng)建本課程的課程網(wǎng)站，將本課程的教學(xué)文檔（教學(xué)大綱、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、習(xí)題以及答案等）放在網(wǎng)站上，還可以在網(wǎng)站上設(shè)置討論區(qū)為師生課下交流提供空間，分階段測(cè)試區(qū)為學(xué)生自我測(cè)試提供平臺(tái)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)和能力，為此還可以在網(wǎng)站上開辟計(jì)算思維專欄，將計(jì)算思維的概念和理論詳細(xì)地進(jìn)行介紹，并結(jié)合計(jì)算思維在該課程不同章節(jié)的具體使用，使學(xué)生對(duì)計(jì)算思維從理論到結(jié)合實(shí)踐的具體應(yīng)用有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，從而逐步鍛煉并養(yǎng)成利用計(jì)算思維模式解決問(wèn)題的使用習(xí)慣。

5.延續(xù)課程發(fā)展教師對(duì)于每門課程的授課不應(yīng)該局限在這門課程課內(nèi)的學(xué)時(shí)上，并且也不能將對(duì)學(xué)生計(jì)算思維意識(shí)與能力的培養(yǎng)停止在學(xué)期末課程結(jié)束。第二課堂以及網(wǎng)絡(luò)課堂的開展是對(duì)課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充，延展了課堂授課的時(shí)間和空間，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是很受歡迎的。近幾年隨著我校網(wǎng)上答疑、網(wǎng)絡(luò)課堂以及課外興趣小組的逐步推廣使用，有越來(lái)越多的學(xué)生愿意加入這樣的學(xué)習(xí)團(tuán)體，提高自身主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。在每學(xué)期的課程結(jié)束時(shí)，教師要根據(jù)學(xué)生專業(yè)并結(jié)合本課程的發(fā)展為學(xué)生指明后繼學(xué)習(xí)方向，引導(dǎo)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中將計(jì)算思維能力延續(xù)下去，并以這種能力結(jié)合自身的計(jì)算機(jī)技術(shù)在本學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行更多地科學(xué)探索，從而推進(jìn)學(xué)科發(fā)展和創(chuàng)新。五、結(jié)語(yǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育是人才素質(zhì)教育的重要組成部分，而計(jì)算思維能力又作為新時(shí)代下衡量計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育水平的新標(biāo)準(zhǔn)，由此可見(jiàn)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的重要性。各個(gè)高等院校在進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革實(shí)踐時(shí)要以計(jì)算思維為航標(biāo)，進(jìn)行各種有益地嘗試和實(shí)踐，形成一套適合本校的教學(xué)體系，以提高人才培養(yǎng)的層次和水平，為社會(huì)輸送符合時(shí)代要求的合格人才。

作者：程靜梁樹軍單位：鄭州輕工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院鄭州輕工業(yè)學(xué)院軟件學(xué)院