本站原创【摘 要】文章首先介绍了大学计算机基础课程的重要性,分析了当今计算机基础教学中存在的大众化问题以及由此而带来的危害.然后从科学、科学思维、计算思维的概念入手,阐述了计算思维对培养大学生应用能力和创新能力的重要性.最后根据计算思维的特点探讨了大学计算机基础课程实施方案,给出了一种以“计算思维”为核心的大学计算机基础课程教学模式,以提高大学计算机基础教育的教学效果,提高大学生的计算思维能力,使大学计算机基础真正成为应用与创新紧密结合的一门学科.
【关 键 词】教学模式；计算思维；潜能；创新
【中图分类号】G642.4【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2013）33-0-02
计算机技术飞速发展,通信系统日趋完善,互联网的普及,计算机的广泛应用已渗透到人们日常生活中的各个角落,对整个社会的进步与发展产生了重大而深远的影响,对高校计算机基础教育也提出了新的挑战和要求.同时,社会对复合型人才的需求也迫使大学计算机基础教育进入了一个新的改革时代.2005年6月美国总统信息技术咨询委员会（PITAC）给美国总统提交了一份报告：《计算科学：确保美国竞争力》（ComputationalScience：EnsuringAmerica’sCompetitiveness）.该报告中对计算科学的重要性作了明确阐述：虽然计算本身也是一门学科,但是其具有促进其他学科发展的作用[1].科学上的很多研究都可能通过先进的计算机技术得以解决,因此,大学计算机基础课程作为基础中的基础则显得尤为重要.
1目前大学计算机基础课程教学中存在的问题
大学计算机基础课程是绝大多数高等院校计算机基础教学的入门课程,大学计算机基础教学是普通高校通识教育的重要组成部分,计算机的应用能力是大学生必备的技能是素质之一.因此,大学计算机基础教育在提高学生综合素质、创新能力培养等方面发挥着重要的作用.但是,现在很多高校普遍认为计算机基础教学就是教会学生如何使用计算机,长此以往,学生便会认为计算机仅仅就是一个使用工具,从而淡化了对计算机学科的认识,这是非常不利于学生发展,不利于社会发展的一种有害认知.
现在市面上的《计算机基础》教程内容涵盖面非常广,可以说是一个多方位知识的浓缩,而且教程中大多是对一些常用术语或某些特点的概述,前沿知识涉足几乎为零,学生常会感到乏味,对计算机基础课程失去兴趣,于是上课不来,注意力不集中,上机玩手机,拷贝作业等现象便会接踵而来.
同时,在普通高校,《大学计算机基础》这门课程通常要求在32学时或48学时内完成所有知识点的讲授.试想：课时少,知识点如此之多,学生如何消化得了?学生的计算机实践操作技能如何得以提高?如何处理学生入校时计算机操作水平参差不齐的现状?如何对计算机基础教学进行改革以适应形势发展的需要?这些都将是计算机基础教学中面临的重要挑战,大学计算机基础教学中的改革势在必行,作为授课教师应考虑采取哪些行之有效的手段,以确保在短期内让学生主动、积极、有效地上好这门课.
近年来,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会（文中简称“教指委”）对计算思维的运用非常重视,并作了大量工作.2010年5月的合肥会议上,探讨了计算思维融入计算机基础课程的问题,2010年7月召开了西安会议,2010年9月召开了太原会议,均把计算思维列为会议的主要议题,讨论如何在新形势下提高计算机基础教学的质量.特别是《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》,确定了以计算思维为核心的计算机基础课程的教学改革[2-4].声明的核心要点是：必须正确认识大学计算机基础教学的重要地位,需要把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务,并由此建设更加完备的计算机基础课程体系和教学内容,进而为全国高校的计算机基础教学改革树立标杆.
经过长期以来的亲身教学实践和探索研究发现,把计算思维融入到大学计算机基础的教学中来不失为一良策.
2科学、科学思维、计算思维
科学是反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系.
科学思维一般是指理性认识及其过程,即先获取大量材料,通过整理材料形成理念,从而反映事物的本质和规律.科学思维主要分为理论思维、实验思维和计算思维.
计算思维最早存在于中国的古代数学中,它推动着人类文明的进步、科技的不断发展.2006年,周以真教授使之更加清晰化和系统化了.
2006年3月,美国卡内基.梅隆大学计算机科学系主任周以真（JeanteM.Wing）教授在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》杂志上定义了计算思维（ComputationalThinking）.周教授指出[5]：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为；计算思维的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）.如同所有人都具备是非判断、文字读写和进行算术运算一样,计算思维也是一种本质的、所有人都必须具备的思维能力.
2010年10月陈国良院士在“第六届大学计算机课程报告论坛”倡议：将计算思维引入大学计算机基础教学[6].从此,计算思维得到了国内计算机基础教育界的广泛重视.
计算思维是一种思想,一种理念,是人类求解问题的一条途径,一种方式,计算思维是每个社会人的基本技能,是每一个人为了在现代社会中发挥职能、实现自身价值所必须掌握的,其根本目的是提升人类使用计算机解决各专业领域中问题的能力.
计算思维无处不在,关键是要做到将无意识的计算思维转变为有意识的计算思维,要主动地用计算思维去思考问题,让它有效地融入到我们的教学中来,成为一个解决问题的有效工具,去控制计算设备,去解决计算机时代之前所不敢解决的问题.3计算思维与大学计算机基础教学
2005年,教指委在计算机科学与技术专业指导性教学计划中曾特别强调：大学毕业生应具有研究和开发计算机系统的基本能力,掌握分析、设计计算机系统的基本方法.计算思维在计算机科学教学中的重要性在这里体现得一览无遗.故而,突出计算思维特征,加强计算思维能力培养,提高计算机基础教学水平,培养具有创新复合型人才便成了计算思维改革的目的之一.
如何将计算思维融入到大学计算机基础的课堂教学中,以提高学生运用计算机知识分析问题的能力,是一个巨大的挑战.华中科技大学文华学院信息学部杨有安老师积极牵头,教改课题《以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程改革》于2011年11月正式立项,计算机应用教研室全体教师围绕着计算思维的特点,积极探讨如何将其应用于大学计算机基础教学当中,并对学生的计算思维能力培养进行了以下一系列的尝试.
意识教育：把无意识的计算思维教学提升为有意识的、系统性的计算思维教学.开展计算思维教学,并不是颠覆原有的课程内容,而是在原有课程内容的基础上进行提高和优化.在培养学生计算思维过程中,要想方设法把计算思维渗透到每个教学环节中.比如：当给学生介绍计算机的发展史时,如果教师直接讲述计算机的发展始末,学生无疑会感到枯燥乏味,但如果教师以故事形式,以思维引导为主流,围绕计算机发展的特点为中心去授课,并想方设法提出相关问题激励学生积极参与,想必学生听课的效果会大相径庭.
任务驱动：任务驱动是一种建立在构建主义教学理论基础上的教学法,适用于培养学生自学和相对独立分析问题、解决问题的能力[7].在任务式教学中,用于驱动学生学习的“任务”的设计至关重要,“任务”设计的理念和效果将直接影响教学效果.教师作为任务的设计者,要明确教学内容所涉及计算思维的内容,要结合学生的特点,要把握好任务的难易程度及实施可行性,着力引导学生在系统要求的框架上如何用计算思维解决问题.在整个教学过程中,教师务必要从根本上提高学生的学习兴趣和自主性、积极性,以培养学生计算思维能力为核心.
案例教学：计算思维是利用启发式推理寻求解答的,在大学计算机基础课堂教学中,把章节中的知识要点作为计算思维的问题提出来,与学生一起讨论解决的方法.科学的案例教学法不但可以解决计算机基础课理论课时少、知识点多而散、实效差、与实践环节脱节等问题,而且还能充分激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性,进而提高他们的计算机应用能力.更重要的是案例教学法以问题驱动为向导,将传统教学中以教师、教材为主,变成了以学生为教学活动的主体,形成了一种学生自主学习,合作学习,研究性学习和发现性学习的氛围.
强化实践：通过强化实践使计算思维能力从计算机应用能力中突显出来.在大学计算机基础课的每次上机实验之前给学生布置定量的任务,要求其在规定时间内务必提交.教师下达上机任务时,可将任务的实践目的及可能会涉及到的操作技能告知学生,同时也可适当地把任务目标扩散,让能力较强的学生有选择的空间,为提高学生的思维能力提供导向.比如：当学习了office办公软件的使用后,让学生制作一张精美的海报或一个内容丰富、动感十足的演示文稿,主题和内容不限.在制作过程中,鼓励学生尝试各种排版技巧,在多次的尝试、设计、摸索与实践中,面对自己不断完善、逐渐成型的作品,学生的兴致会很高,学习气氛会很浓,最终他们也无疑会收获成功的喜悦.
创新竞赛：各类应用课程的教学目标是创作一个系统或一个作品,这也是计算思维的终极目标.利用一些创新竞赛,激励学生带着问题自主思维.从2011年开始,在学院领导的大力支持下,计算机应用教研室连续主办了三届信息搜索分析技术（InformationSearchAnalysisSkill,ISAS）大赛,旨在培养学生的计算思维,提高学生的创新能力、分析技能、技术功底、表达能力和团队合作精神.大赛前期实施中,指导老师可提供一些课题供学生选择,学生也可根据个人的兴趣自拟题目,学生利用课余时间自行罗列课题大纲,收集相关资料,进行归纳汇总,最后选择一种合适的方式陈述该课题,或对该课题的相关子方面建模使其易于处理.实践证明,该活动很大程度上提高了学生自主学习的思维能力.
激发思维潜能：传统的计算机基础教学较注重知识的灌输,学生习惯性地处于一种被动的学习状态,墨守陈规,普遍缺乏自我思维意识,更别谈创意、创新.随着课改呼声的高涨,激发学生的思维潜能,鼓励学生的自我创新势在必行.为了有效地引导和帮助学生发现、开发和最大限度地挖掘自身的优势潜能,在大学计算机基础教学中,作者曾连续对几届大一新生进行过几次调研,八层以上的学生均表示对计算机的应用有浓厚的兴趣,并也有信心坚持自主学习,以求能掌握一门计算机技术.兴趣是学习最好的老师,再加上老师的适当引导,大学生的思维潜能必定是可挖掘的.
4结束语
以计算思维能力培养作为计算机基础教学的核心任务,不仅紧紧围绕现有计算机基础教学的根本任务和核心知识内容,而且反映了计算机学科的本质,也体现了通识教育应有的特征.显然,这样的教学定位,不仅摆脱了以“操作技能”培养学生计算机能力造成的“危机”,也更好地诠释了课程建设的目标,更好地体现了计算机基础课程的基本特征.
随着计算机科学与其他学科交叉研究广度和深度的不断增加,社会对计算机应用型、创新性人才的需求越来越大,要求也越来越高.以前无意识的计算思维培养如今也已经上升到了一个有意识的高度.教学实践证明,将计算思维融于教学实践中确实提高了教学质量,提高了学生解决问题的能力,对计算机创新复合型人才的培养也大有裨益.我们应当传播计算机科学的快乐、崇高和力量,致力于计算思维的常识化.