基于计算思维能力培养的计算机基础教学探讨

摘要：计算思维能力的培养是近年来计算机基础教学领域的研究热点。首先介绍了计算思维的概念，分析了大学计算机基础教学的重要性以及存在的问题。针对这些问题，提出了基于计算思维能力培养的计算机基础课程教学改革方案，通过调整课程内容，完善教学平台，改革成绩评价系统等方法强化计算思维能力的培养。

关键词：计算思维；计算机基础教学；能力培养；教学改革

计算机基础课程是各高校为大一新生普遍开设的通识课程，课程的教学目标要使学生掌握计算机基础知识，同时培养学生利用计算机分析和解决问题的能力。计算机基础课程的学习是全面提高学生素质，培养学生创新能力的重要环节。

计算思维的概念由周以真教授首次清晰、系统的提出，自此将计算思维能力的培养融入计算机基础教学改革成为学者们研究的热点。九校联盟（C9）在计算机基础课程研讨会上提出，计算机基础教学的核心应该是计算思维能力的培养[1]。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会明确了计算思维能力培养在计算机基础课程教学中的核心地位，并且从创新人才培养和国家发展的角度强调计算思维能力培养的重要意义[2]。

1 计算思维

2006年，美国卡内基梅隆大学周以真教授首次明确提出了计算思维的概念。计算思维是将计算机科学的基础概念用于解决问题、进行系统设计、理解人类行为的涵盖计算机科学领域之广度的一系列思维活动[3]。如同人们能够阅读、写作和做算术一样，计算思维是所有人都应具备的思维能力。运用计算思维解决问题，是通过约简、嵌入、仿真等方法来描述问题求解的方法和过程；运用计算思维解决问题，是采用抽象和分解等方法将较为复杂的问题分解为若干人们可以理解和控制的子问题。

未经过专业学习的人也具有一定的计算思维能力，但这种与生俱来的思维能力需要有意识的训练和培养，使之成为人们面对问题时习惯使用的思维方式。计算思维能力的培养有助于学生创新能力的培养，有助于学生形成良好的思维方法和行为习惯。

2 大学计算机基础教学

传统的计算机基础教学停留在计算机工具应用教育的层面上，没有摆脱“工具介绍”、“知识罗列”等刻板模式，未能深刻反映思维和能力的培养，导致学生学习兴趣不高、缺乏主动思考等问题的出现。

新形势下，计算机基础教学的内涵不断丰富。提高大学生适应新的社会形势的能力，不仅要加强计算机知识技术的学习，同时也要注重思维能力和创新能力的培养，基于计算思维能力培养的计算机基础课程教学改革亟待进行。

计算机基础课程改革要将计算思维的培养有意识地融入实际教学中，提高学生解决问题的能力。课程改革的目的是使学生了解计算思维的基本内容，认识到人与计算机能力的局限性，了解计算思维解决问题的一般步骤，理解计算在问题解决过程中所发挥的作用[3]。

3 基于计算思维能力培养的计算机基础教学

3.1 围绕思维能力培养开展教学

在大学计算机基础课程中，许多概念都蕴含计算思维方法。例如，Cache是预置和缓存方法；多核处理器是并行处理方法；各种算法及问题求解方法，如迭代、递归等都是计算思维方法[4]。实际教学中，围绕计算思维能力的培养开展教学，通过启发式教学，有意识地引导学生主动思考，运用计算思维方法发现、分析和解决问题，提高学生的计算思维能力和创新能力。

3.2 调整课程结构和内容体系

基于计算思维能力培养的教学需要贯穿在所有的大学计算机基础课程中，计算思维能力的培养需要多个计算机应用课程作支撑和拓展[4]。这些课程的设置要围绕计算思维进行调整，在课程中渗透、推广计算思维的原理和方法，不要求过多的专业背景，使计算机专业和非计算机专业的学生都能够通过学习掌握课程内容，提高计算思维能力。

教学内容的设置也要基于计算思维能力的培养，教师在课堂讲授基础知识的同时，要结合教学内容，引导学生发现、总结教学内容中所涉及的计算思维原理和方法，从而掌握运用计算思维解决问题的方法。同时，教学内容的选择应注重情境化，尽量贴近实际应用，增加学生学习积极性，在解决实际问题的过程中提高计算思维能力。

3.3 完善教学平台建设

课堂教学之外，提供开放性的网络教学平台，方便学生随时获取教学资源。网络教学平台中可以给出与计算思维相关的文章和学习资料，供学生在课余时间阅读和交流，增加学生之间以及师生之间的网络互动，提高学生的学习兴趣。

结合目前比较热门的“翻转课堂”，充分发挥学生的主动性，通过网络教学平台学习课程内容，教师在课堂上主要进行问题解答和知识拓展。通过这样的方式，进一步激发学生的学习兴趣，强化学生思维能力和创新能力的培养。

3.4 确定成绩评价系统

课程考核标准，不仅要体现对知识技能掌握方面的要求，而且要体现对思维训练效果方面的要求。结合传统的考核方式，增加对思维能力的考察，将单一的成绩评价方式转变为多方面综合评价的方式。例如在日常教学中设置成绩积累系统，为每个学生设立成绩累加器，学生的积极互动、提供帮助、解决问题等表现都能为累加器增值。通过将学生平时学习的各种表现以积累的方式在最终的考核成绩中体现，达到更加客观、全面的对课程学习效果做出评价的目的。

4 结语

计算思维能力是一种人们普遍应该具备的思维能力，基于计算思维能力的培养进行计算机基础教学，有助于提高计算机基础课程的教学效果，激发学生对课程学习的兴趣。计算思维能力的培养有助于提高学生发现问题和解决问题的能力，有助于培养学生的创新能力。如何将计算思维能力的培养更好的融入到計算机基础教学中，以提高计算机基础教学的质量，需要在教学实践中不断的探索和改进。

参考文献：

[1]李波.计算思维与大学计算机基础[J].中国大学教学，2012，7：4345.

[2]林旺，孙洪涛.基于软件应用的计算思维能力培养教学设计[J].中国电化教育，2014，11：122127.

[3]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，2011，1：711.

[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，2012，5：5154.

基金项目：河南科技大学教育教学改革项目（2015YB050）

作者简介：俞卫华（1979），女，河南洛阳人，讲师，研究方向为数字图像处理。