计算思维能力培养论文

　　摘要：自Ｃ９明确提出大学计算机基础教学的核心任务是培养学生计算思维能力后，计算思维能力培养日益受到重视。但从培养目标、培养方式、培养过程、培养效果来看，还存在诸多问题。因此，应加快完善评价机制，构建模块化的计算思维课程内容；加强立体化教学资源建设，探索新的计算思维教学训练模式与手段，分专业进行师资培训，提升计算思维教学的适切性与有效性；完善教学管理与监控机制，推进计算思维教学由隐性化、被动化向规模化与制度化转变。

关键词：计算机基础教学；计算思维；可视化；师资培训；内驱力

１计算思维能力培养研究的缘起

　　计算思维不是计算机科学家的专属技能，而是数字化时代每一个人都应具备的基本技能，“２０５０年前，要让地球上每一位公民都具有计算思维能力”［１］。２００７年，周以真教授在卡内基梅隆大学成立了计算思维研究中心，并修订了该大学一年级学生的课程，籍此培养该校非计算机专业学生的计算思维能力。我国面向非计算机专业大学生大规模开展计算思维能力培养始于２０１０年。教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会２０１０年５月，在安徽合肥会议中要求将计算思维融入到计算机基础课程中去传授，以此培养高素质的研究性人才［２］；２０１０年７月西安会议发布了“九校联盟（Ｃ９）计算机基础教学发展战略联合声明”，旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务［３］，标志着计算思维教学面向所有大学生全面展开。２０１３年，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会正式发布了“计算思维教学改革宣言”，进一步明确了计算思维培养在大学计算机基础课程教学中的中心地位，并把计算思维的培养提升到了创新人才培养和国家发展的高度［４］。

２计算机基础教学中计算思维能力培养现状

　　２．１从课程内容来看，存在内容重组与全面更新２种观点

　　在对计算思维内涵与特征进行了深入研究与解读之后，对于计算思维在大学计算机基础教学的内容体现被提上了研究日程。目前，对于计算思维教学内容改革主要有２种观点：内容重组与全面更新［５］。前者认为已有的知识内容已蕴含计算思维规律和特点，只是需要对课程内容结构以计算思维为主线重新组织，突出计算思维这一主题的直接性与系统性。后者认为应将课程教学知识点进行大幅度更新，加大和突出与思维训练有关的知识点，开设类似“计算思维概论”的通识课程。内容重组这一观点比较符合目前的计算机基础教学实际情况，也是业内主流观点，而全面更新这一观点则更多实施于计算机相关专业。

　　２．２从教学方法来看，传统方法与新方法并存

　　新的概念与新的教学内容势必会引起教学方法与模式的变革，大学计算机基础中计算思维教学方法改革以传统方法为主，不断探索新方法、新模式。教学方法主要分为３类：问题式教学法、游戏化教学法以及思维可视化教学法。计算思维的外显行为就是运用“抽象”“形式化描述”等思维进行问题求解的活动，十分契合采用基于问题的教学模式，这也是目前计算思维的主流教学模式；游戏化教学法分为２种，一是将计算机科学经典问题以游戏化的方式呈现，二是运用计算思维设计（不需要实现）游戏，在游戏设计过程中理解抽象、聚类等概念，掌握问题求解的方式，籍此培养学生的计算思维能力［６］。计算思维可视化教学法是目前计算思维能力培养的一种新趋势，是计算思维的一种具体实现与外显技术，目前计算思维教学中采用的思维可视化教学法主要是图示法，如思维导图、流程图、模式图等。

　　２．３从教学组织来看，基本实现了分层教学、分类培养

　　计算机技术已渗透至各行各业，成为各行各业不可或缺的基本工具，计算思维方式也成为数字化时代人们基本的思维方式，而不同专业学生对于计算技术应用以及计算思维方法指导也各有侧重。因此，在大学计算机基础教学中按专业类别进行分层教学、分类培养是十分必要的。在一些综合性大学中，将专业类别大体分为文史类、理工类、经管类等，并面向不同专业类别设置了不同的教学内容，或者通过设置选修课的形式引入计算思维概念，力求使教学内容更加契合专业应用需求与行业发展需要；一些专科类院校，如农林院校、医科院校也纷纷结合自身需要设置了具有学科特色的大学计算机课程体系。由于教育资源较为紧张，目前计算机基础教学仍以大班授课为主，无法满足不同基础学生的个性化学习需求。一些院校通过网络教学的优势实现分层、分类教学，以满足不同基础与不同专业学生的学习需求，弥补传统教学课时不够的'难题［５］，计算思维教学基本实现了分层教学、分类培养。

　　２．４从资源建设来看，仍以改造为主，全新开发为辅

　　教学资源是教学得以有效开展和顺利实施的前提和基础。对于课时严重不足的计算机基础课程来说，优质教学资源的重要性更加凸显，是支持学生个性化学习、培养计算思维能力的重要保障。大学计算机基础教学已经开展多年，积累了丰富的教学资源，这些资源中虽蕴含了计算思维思想，但计算思维主线不清晰，也不够完善。因此，计算思维教学资源建设一般有２种形式：对原有资源进行改造与全新开发。目前计算思维教学资源形式主要以课堂录制视频、ＰＰＴ和习题库等形式呈现，而微课程、在线开放课程（ＭＯＯＣＳ）等新兴资源形式较为少见。在开放教育资源运动蓬勃发展的今天，精品课程转型升级已成为必然趋势，冯博琴提出了建设计算机基础精品资源共享课程群的设想和初步的实践［７］。但搜索国内各大公共课程平台，如爱课程、网易公开课，计算思维在线开放课程只有南华大学阳小华教授主讲的“计算思维漫谈———数字化时代的生存智慧”。建设优质教学资源仍然任重而道远。