計算機思維能力探討論文

　　1.面向培養學(xué)生計算思維的大學(xué)計算機基礎教育

　　有關(guān)計算思維的認識和理解對廣大的計算機基礎課教師是一個(gè)循序漸近的過(guò)程。有關(guān)計算思維的一些例子都是一些和計算機處理問(wèn)題相關(guān)的思維方法。新的計算機基礎教育側重點(diǎn)應當是對這些方法的介紹，并能夠讓學(xué)生深入的理解這些思維的方法，從而培養學(xué)生能靈活應用這種思維方法去創(chuàng )造性的解決一些實(shí)際的問(wèn)題。這樣的培養目標，和教育理念，更多注重的是思維技能的訓練，學(xué)生通過(guò)計算機基礎課程，接觸計算機，并利用計算機完成一些任務(wù)，這些都只是讓學(xué)生進(jìn)行計算思維訓練的一種手段，我們的目標是讓大學(xué)生形成良好的計算思維方面的能力。當然這并不是說(shuō)推翻現有的計算機基礎教育的框架，現有的計算機基礎教育框架仍然很重要，比如，學(xué)生仍需要掌握一些計算機軟件的使用方法，仍然需要去了解什么是計算機程序設計語(yǔ)言，以及能夠去設計一些簡(jiǎn)單的計算機程序。但這些是培養學(xué)生計算思維能力的手段，不應當再是目標了。

       具體的計算思維能力包括如下例子：

　�。�1）通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個(gè)困難的問(wèn)題闡釋成如何求解它的思維方法。

　�。�2）采用抽象和分解的方法來(lái)控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨型復雜系統的設計。

　�。�3）利用啟發(fā)式推理尋求解答，即在不確定情況下的規劃、學(xué)習和調度的思維方法。等等，這些都屬于計算思維能力的范疇。由上面的例子可以看出，計算思維能力的培養是一個(gè)巨大的，艱難的任務(wù)。許多的思維能力的培養和訓練已深入到了計算機科學(xué)的前沿。但是，通過(guò)計算機基礎教育的學(xué)習，應當讓學(xué)生能夠了解、并理解計算思維的思考方法，計算思維能力的養成不是一朝一夕能夠實(shí)現的，需要伴隨著(zhù)人們的不斷學(xué)習才能養成的技能。

　　2.計算機基礎教育中計算思維能力培養途徑探討

　　之前已提到，計算思維能力的培養并不是完全打破現有的計算機基礎教育的課程體系，而是通過(guò)現有的課程體系，引導學(xué)生思考計算的本質(zhì)，了解計算機在解決一些實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候所采用的思想和方法等。所以，在計算機的基礎教學(xué)中，融入計算思維，主要是教學(xué)方法、教學(xué)理念的改革，和教學(xué)的內容變更關(guān)系并不是非常大。當然，也可能需要在教學(xué)內容中適當變更，比如增加計算的本質(zhì)，可計算性理論等內容。但這些內容的引入，在計算機基礎教育中不應當是重點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，從解決問(wèn)題的角度出發(fā)，強調解決問(wèn)題的方法、思路，而不是僅僅教會(huì )學(xué)生如何解決問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的深入思考，使學(xué)生從計算的角度理解問(wèn)題，從而培養學(xué)生的計算思維能力。深入到具體的教學(xué)過(guò)程中，計算思維不是內容和工具的改變，而是教學(xué)方式、理念的改變。這首先需要教師從更高的層次看待問(wèn)題，引導學(xué)生深入的思考。計算思維能力的培養，是讓學(xué)生學(xué)會(huì )如何運用計算機科學(xué)的基礎概念進(jìn)行問(wèn)題求解與分析。這要求學(xué)生對一些原理性的概念有深入的理解，所以可能需要適當的增加一些教學(xué)內容，在原有課程體系的基礎之上，擴展一些教學(xué)內容。擴展的這些內容主要是幫助學(xué)生更深入的思考下去�？梢栽谟嬎銠C基礎教學(xué)中適當增加計算機語(yǔ)言教學(xué)，在程序設計課程中強調與計算思維能力有關(guān)的數據結構和算法實(shí)現。但應當注意，計算思維能力的培養，絕不僅僅是培養學(xué)生的程序設計能力，計算思維是概念化，而不是程序化，要像計算機科學(xué)家那樣去思維，意味著(zhù)遠遠不止能為計算機編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維。在現代的計算機基礎教學(xué)中，需要教師做恰當的引導，讓學(xué)生自覺(jué)地去學(xué)習、思考。例如，在所有的計算機基礎教學(xué)中，都會(huì )介紹到計算機使用二進(jìn)制來(lái)表示信息，如數、字符等等，一般而言，如果教師只是單純的講解這些內容，學(xué)生們對此有個(gè)大概的認識，但不太可能引起普通學(xué)生對這些信息如何使用二進(jìn)制表示的興趣。如果引入相應的例子，就可能會(huì )引導起學(xué)生的興趣和思考。比如，在1991年的海灣戰爭中，有一枚愛(ài)國者導彈并未能成功攔截飛毛腿導彈，造成美軍的傷亡。如果提示學(xué)生，之所以出現這樣的問(wèn)題，原因就在于愛(ài)國者導彈系統的內置時(shí)鐘出現了問(wèn)題，和計算機用二進(jìn)制數來(lái)表示浮點(diǎn)數產(chǎn)生的誤差有關(guān)，這肯定會(huì )引起學(xué)生的興趣，學(xué)生們就會(huì )對計算機如何表示浮點(diǎn)數產(chǎn)生興趣，引導學(xué)生去閱讀相關(guān)的表示標準，如此一來(lái)，學(xué)生獨立思考、學(xué)習的興趣會(huì )大大的增加。在這一過(guò)程中，教學(xué)的內容并沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的大變化，但對于教師的要求顯然是提高了很多。教師能不能以高的角度去引導學(xué)生是非常重要的。

　　3.大學(xué)計算機基礎教育的方案

　　在教學(xué)實(shí)踐中，計算機基礎教育，首先訓練的還是學(xué)生應用計算機的基本技能，在學(xué)生掌握了基本技能之上，培養學(xué)生在遇到問(wèn)題以后，熟練運用基本技能解決問(wèn)題的應用能力，在這些基礎之上，逐步使得學(xué)生深入思考，提高學(xué)生的信息素養，從而引起學(xué)生在計算思維能力方面的逐步形成。教學(xué)內容仍然分為基礎理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)部分。其中，基礎理論教學(xué)部分可以根據學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)的不同分為不同的部分。具體的一些教學(xué)安排和現有的計算機基礎教學(xué)安排差別并不大，因為筆者認為，計算思維的培養著(zhù)重在于教師如何引導，教學(xué)的內容并不是能力培養的主導因素。具體的課程安排以及課時(shí)設置，可以根據不同高校的實(shí)際情況進(jìn)行。其中實(shí)踐教學(xué)部分當中的擴展實(shí)驗的設計，需要教師能較好的把握：既不能設計的太簡(jiǎn)單，太簡(jiǎn)單不能促進(jìn)學(xué)生思考、動(dòng)手，也不能設計的太難，太難，學(xué)生往往有挫敗感，失去學(xué)習思考的興趣。

　　4.問(wèn)題

　　以培養計算思維為目標的計算機基礎教育在實(shí)施起來(lái)也會(huì )有帶來(lái)許多問(wèn)題。比如，計算思維的培養需要長(cháng)期的過(guò)程，而大學(xué)里計算機基礎教育能否在1~2門(mén)課程內，使學(xué)生掌握好計算思維的思考方法？這無(wú)論對教師還是學(xué)生都是一個(gè)挑戰。還有，計算思維評估的困惑：如何界定計算思維內容是什么、本質(zhì)是什么、核心是什么？通過(guò)何種方式對學(xué)生掌握計算思維程度進(jìn)行考核？以及如何從教學(xué)過(guò)程中獲得有效的反饋？轉變計算機基礎教育的理念，培養擁有計算思維能力的學(xué)生是科技發(fā)展的要求，但如何才能做好，需要我們不斷的實(shí)踐以及探討。

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