高等教育中计算机思维能力分析

苏新梅

[摘要]本文结合对计算思维能力的认知与理解，指出了大学计算机基础教学中应当强调计算思维能力的融入，以便更好地培养学生的“计算思维能力”。对此，构建了以“計算思维能力”为核心的大学计算机基础教学体系，为大学基础计算机教学提供更多的借鉴和参考依据。

[关键词]高等教育；计算机基础教学；计算思维能力；教学体系

一、“计算思维”与“计算思维能力”的主要内涵

在计算机行业中，计算思维代表获得了最佳训练的计算机技术从业人员在处理问题时比较常见的思维模式，呈现出此前半个世纪的时间，在计算机与信息技术持续进步期间，取得了不错成果的一部分研究和处理问题的经典模式和方法。

2006年在美国首次提出了计算思维这一理论，美国卡内基·梅隆大学周以真教授表示：这种思维理念代表以计算机科学相关理论知识为前提满足问题求解、系统规划与识别人类行为等需求的一种科学模式。自然科学领域有三大科学方法：理论方法，试验方法和计算方法。而这种思维将抽象与自动化转换成解决方案，进行相关问题求解与系统规划，借此达到推动世界进步的目的。可以有效完成大规模数据的处理研究、大型工程组织等工作任务，是人们认知实践和解决问题的一项核心素质和能力。

随着计算机技术的迅猛发展和应用领域的不断延伸，计算机学科在发展中与其它学科之间的融合也在不断加强，计算机人才的培养很多时候也是面向专业领域的，所以结合专业属性培养计算机人才的计算思维能力和专业问题解决能力就成为一个重要的教育课题。尤其是随着“计算机人才热”的升温，如何培养“适销对路”的复合型人才至关重要，而计算思维作为一项基础性素质，是每个学生都应当重点掌握的。计算思维的精髓是“抽象”，它将所研究的问题抽象表示为程序化、形式化和机械化的对象，成为可被机器进行批处理的对象。计算思维的这种关于抽象的操作机理内化到人的行为、意识和习惯中就是“计算思维能力”，因此只有培养这种能力才能达到建立计算思维目的。这种能力主要由以计算学科为前提形成的基础理论、思维习惯、学习能力以及创新能力等组成，这不仅使学生学好计算机专业课程的基础，也是学生自主学习和创新的一个必要条件。

二、大学计算机基础课程中的计算思维能力培养

在高等教育体系当中。计算机基础课程隶属于通识教育领域，是素质教育的重要内容。目前，教育工作者大多看重计算机基础教育的工具性职能，所以容易忽视其在培养学生计算思维能力和创新思维能力方面的目标，导致学生无法全面把握计算机科学的思维方法，进而影响后续的专业学习和职业发展。所以说，在计算机基础课程的教学中，需要对计算机思维能力的培养进行准确定位，作为后期进行计算机基础教学的重中之重，如此一来，方能满足现代社会发展的需求。

2010年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导部门正式推行《九校联盟（c9）计算机基础教学发展战略联合声明》，文件中指明计算机基础课程中应将“计算思维”确定成重点，同时指出所有高校计算机基础教学最主要的工作便是锻炼学生的“计算思维能力”。

这一时期，大学计算机基础教学主要希望学生获得计算思维能力，作为教学期间至为关键的一项工作。因此形成一套系统全面的计算机基础教学体制，同样属于大学计算机基础教学重中之重。计算机可以快速实现信息、数据的分析处理，如大规模系统数据以及工程日志等，均能够通过计算机掌握整个处理流程。计算机的存在尽可能提升了人们处理数据的效率，让人们对世界的了解程度上升到一个全新的高度。运用机器模拟人类的思维方式，即为计算思维最直接的表现。计算思维和计算机两者的特征大致上是相同的，计算思维会随着计算机的发展而发展。将计算思维融入到计算机基础课程的教学体系中，制定详细的学习目标和评价标准，以促进学生计算思维能力的有效培养。

三、建立以“计算思维能力”培养的大学计算机基础课程教学体系

建立以“计算思维能力培养”的大学计算机基础课程教学体系，是当今信息技术快速发展的时代背景下，逐步适应计算机科学和信息技术发展的需要，也是我们创新战略对计算机基础教学提出的重大要求。

（一）“厚基础、勤实践、善创新”的教学目标

大学计算机基础教学要实现“厚基础、勤实践、善创新”这一培养目标。首先，要重视这种教学形式，打造一套可以锻炼学生思维模式的体系，以此让学生能够主动去挖掘问题、分析与处理问题，这便是大学计算机基础教学重点任务之一。其次，要加强计算机理论教学与实践教学之间的衔接，培养学生的知识应用意识和解决问题的思维能力。再次，高校的计算机基础课程教学，还应当加强与学生专业应用之间的融合，引导学生用所学的计算机知识服务于专业问题的解决和专业知识的获取。

（二）整合课堂教学与课外教学，形成多元立体化计算机基础教学体系

“多元化、融合化、模块化、网络化”是当前高校计算机基础教学发展的重要趋势。针对这种教学模式打造一套多元立体化体制，使各种专业的学生均能够实现系统全面的学习。这种计算机基础教学体制主要分为两类，即课堂与课外两种教学体制，前者主要由理论、实验两种教学形式组成，而后者主要由网络教学、实践分析以及技能锻炼等内容组成。以多元立体化计算机基础教学体系为前提形成的新型教学方式不仅可以锻炼学生的计算思维能力，而且可以增强学生的实践动手能力。通过理论+实践两种方式的结合，一方面可以帮助学生更好理解所学的理论知识，另一方面则能够进一步了解计算思维的本质，获得如何通过这种思维模式研究与处理难题的能力。而理论+网络两种方式的结合，则能够帮助学生在学习基础知识以及面对专业文化差异的环境时均能实现有效的进步，同时能够使学生建立主动学习、主动探索的精神。专业技能训练平台+实践创新平台两种方法的结合，可以帮助学生在整体上提升自身的计算机操作技能和创新应用能力。

（三）将“计算思维能力”培养与“复合型高素质创新人才”培养相结合

高等学校的教育目标在于帮助国家获得更多复合型高素质创新人才，目前各个院校确立复合型高素质创新人才训练体制时，全部把通过潜移默化的形式使学生建立新型科学思维模式的工作作为主要内容进行研究。故而高校需要把“计算思维能力”、“复合型高素质创新人才”两种能力的培养搭配在一起，是学生全面了解计算科学的基础概念与模式，借此增强他们的计算思维能力，最终让国家获得更多复合型高素质创新人才。若想让两者共同发展，各大高校均需要将以人为本、锻炼能力、培养素质、全面进步作为教学宗旨，同时把获得更多拥有计算思维、整体实践能力与探索三种能力的复合型高素质创新人才确定成大学计算机基础教学体制改革的目标之一。

（四）强化计算机基础教学与专业教学的结合

目前，无论是针对哪一学科问题的分析，必须利用顶尖的计算机技术以及配合计算机科学的思维和模式方可实现处理，因此必须形成计算机基础教学以及专业教学两者结合的全新教学宗旨，提升计算机处理各方面问题的能力，利用计算机学科这种有效提升，使自然学科与各种领域实现长期有效的进步。

促使计算机基础教学、专业教学两者有效结合在一起，我们必须利用以下几步来完成：第一步，将计算思维、学科思维两者进行结合，使的计算思维这种稳定性与基础性的全新模式融入不同专业领域内，按照抽象与自动化实践教育的形式使学生站在学科思维的角度对其本质进行分析与探索。第二步，将不同课程内容体制搭配在一起，按照学生的专业情况以及实践标准，进行计算机科学最小知识全面整理，同时在知识模块化这一前提指导下，有效设立课程内容，通过分层教学使学生计算思维能力得到提升。第三步，让教学方案、模式实现结合，在专业教学方面搭配顶尖的计算机技术与教学模式，使建立在专业思维训练这一前提下的教学体制获得长期有效的发展，形成科学有效且可观测的能力培养综合评价体系。

四、结束语

以“计算思维能力”培养为前提形成系统完善的大学计算机基础教学体制，使学生计算思维能力得到锻炼，完成教学目标，第一步便是明确计算思维的基础概念与本质；第二步便是寻找计算思维培养的最佳方式，让学生在解决相关难题时可以自主运用这种计算思维方式。计算机基础课程是一门理论性和实践性都很强的学科，在教学体系中贯穿计算思维的培养是一个新的跨越和挑战。endprint