高等教育中計算機思維能力分析

　　[摘要]本文結(jié)合對計算思維能力的認知與理解，指出了大學計算機基礎教學中應當強調(diào)計算思維能力的融入，以便更好地培養(yǎng)學生的“計算思維能力”。對此，構(gòu)建了以“計算思維能力”為核心的大學計算機基礎教學體系，為大學基礎計算機教學提供更多的借鑒和參考依據(jù)。
　　[關(guān)鍵詞]高等教育；計算機基礎教學；計算思維能力；教學體系
　　一、“計算思維”與“計算思維能力”的主要內(nèi)涵
　　在計算機行業(yè)中，計算思維代表獲得了最佳訓練的計算機技術(shù)從業(yè)人員在處理問題時比較常見的思維模式，呈現(xiàn)出此前半個世紀的時間，在計算機與信息技術(shù)持續(xù)進步期間，取得了不錯成果的一部分研究和處理問題的經(jīng)典模式和方法。
　　2006年在美國首次提出了計算思維這一理論，美國卡內(nèi)基·梅隆大學周以真教授表示：這種思維理念代表以計算機科學相關(guān)理論知識為前提滿足問題求解、系統(tǒng)規(guī)劃與識別人類行為等需求的一種科學模式。自然科學領(lǐng)域有三大科學方法：理論方法，試驗方法和計算方法。而這種思維將抽象與自動化轉(zhuǎn)換成解決方案，進行相關(guān)問題求解與系統(tǒng)規(guī)劃，借此達到推動世界進步的目的�？梢杂行�完成大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理研究、大型工程組織等工作任務，是人們認知實踐和解決問題的一項核心素質(zhì)和能力。
　　隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和應用領(lǐng)域的不斷延伸，計算機學科在發(fā)展中與其它學科之間的融合也在不斷加強，計算機人才的培養(yǎng)很多時候也是面向?qū)�業(yè)領(lǐng)域的，所以結(jié)合專業(yè)屬性培養(yǎng)計算機人才的計算思維能力和專業(yè)問題解決能力就成為一個重要的教育課題。尤其是隨著“計算機人才熱”的升溫，如何培養(yǎng)“適銷對路”的復合型人才至關(guān)重要，而計算思維作為一項基礎性素質(zhì)，是每個學生都應當重點掌握的。計算思維的精髓是“抽象”，它將所研究的問題抽象表示為程序化、形式化和機械化的對象，成為可被機器進行批處理的對象。計算思維的這種關(guān)于抽象的操作機理內(nèi)化到人的行為、意識和習慣中就是“計算思維能力”，因此只有培養(yǎng)這種能力才能達到建立計算思維目的。這種能力主要由以計算學科為前提形成的基礎理論、思維習慣、學習能力以及創(chuàng)新能力等組成，這不僅使學生學好計算機專業(yè)課程的基礎，也是學生自主學習和創(chuàng)新的一個必要條件。
　　二、大學計算機基礎課程中的計算思維能力培養(yǎng)
　　在高等教育體系當中。計算機基礎課程隸屬于通識教育領(lǐng)域，是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。目前，教育工作者大多看重計算機基礎教育的工具性職能，所以容易忽視其在培養(yǎng)學生計算思維能力和創(chuàng)新思維能力方面的目標，導致學生無法全面把握計算機科學的思維方法，進而影響后續(xù)的專業(yè)學習和職業(yè)發(fā)展。所以說，在計算機基礎課程的教學中，需要對計算機思維能力的培養(yǎng)進行準確定位，作為后期進行計算機基礎教學的重中之重，如此一來，方能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需求。
　　2010年，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導部門正式推行《九校聯(lián)盟（c9）計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，文件中指明計算機基礎課程中應將“計算思維”確定成重點，同時指出所有高校計算機基礎教學最主要的工作便是鍛煉學生的“計算思維能力”。
　　這一時期，大學計算機基礎教學主要希望學生獲得計算思維能力，作為教學期間至為關(guān)鍵的一項工作。因此形成一套系統(tǒng)全面的計算機基礎教學體制，同樣屬于大學計算機基礎教學重中之重。計算機可以快速實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)的分析處理，如大規(guī)模系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及工程日志等，均能夠通過計算機掌握整個處理流程。計算機的存在盡可能提升了人們處理數(shù)據(jù)的效率，讓人們對世界的了解程度上升到一個全新的高度。運用機器模擬人類的思維方式，即為計算思維最直接的表現(xiàn)。計算思維和計算機兩者的特征大致上是相同的，計算思維會隨著計算機的發(fā)展而發(fā)展。將計算思維融入到計算機基礎課程的教學體系中，制定詳細的學習目標和評價標準，以促進學生計算思維能力的有效培養(yǎng)。
　　三、建立以“計算思維能力”培養(yǎng)的大學計算機基礎課程教學體系
　　建立以“計算思維能力培養(yǎng)”的大學計算機基礎課程教學體系，是當今信息技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，逐步適應計算機科學和信息技術(shù)發(fā)展的需要，也是我們創(chuàng)新戰(zhàn)略對計算機基礎教學提出的重大要求。
　�。ㄒ唬�“厚基礎、勤實踐、善創(chuàng)新”的教學目標
　　大學計算機基礎教學要實現(xiàn)“厚基礎、勤實踐、善創(chuàng)新”這一培養(yǎng)目標。首先，要重視這種教學形式，打造一套可以鍛煉學生思維模式的體系，以此讓學生能夠主動去挖掘問題、分析與處理問題，這便是大學計算機基礎教學重點任務之一。其次，要加強計算機理論教學與實踐教學之間的銜接，培養(yǎng)學生的知識應用意識和解決問題的思維能力。再次，高校的計算機基礎課程教學，還應當加強與學生專業(yè)應用之間的融合，引導學生用所學的計算機知識服務于專業(yè)問題的解決和專業(yè)知識的獲取。
　　（二）整合課堂教學與課外教學，形成多元立體化計算機基礎教學體系
　　“多元化、融合化、模塊化、網(wǎng)絡化”是當前高校計算機基礎教學發(fā)展的重要趨勢。針對這種教學模式打造一套多元立體化體制，使各種專業(yè)的學生均能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)全面的學習。這種計算機基礎教學體制主要分為兩類，即課堂與課外兩種教學體制，前者主要由理論、實驗兩種教學形式組成，而后者主要由網(wǎng)絡教學、實踐分析以及技能鍛煉等內(nèi)容組成。以多元立體化計算機基礎教學體系為前提形成的新型教學方式不僅可以鍛煉學生的計算思維能力，而且可以增強學生的實踐動手能力。通過理論+實踐兩種方式的結(jié)合，一方面可以幫助學生更好理解所學的理論知識，另一方面則能夠進一步了解計算思維的本質(zhì)，獲得如何通過這種思維模式研究與處理難題的能力。而理論+網(wǎng)絡兩種方式的結(jié)合，則能夠幫助學生在學習基礎知識以及面對專業(yè)文化差異的環(huán)境時均能實現(xiàn)有效的進步，同時能夠使學生建立主動學習、主動探索的精神。專業(yè)技能訓練平臺+實踐創(chuàng)新平臺兩種方法的結(jié)合，可以幫助學生在整體上提升自身的計算機操作技能和創(chuàng)新應用能力。
　�。ㄈ�）將“計算思維能力”培養(yǎng)與“復合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才”培養(yǎng)相結(jié)合
　　高等學校的教育目標在于幫助國家獲得更多復合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才，目前各個院校確立復合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才訓練體制時，全部把通過潛移默化的形式使學生建立新型科學思維模式的工作作為主要內(nèi)容進行研究。故而高校需要把“計算思維能力”、“復合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才”兩種能力的培養(yǎng)搭配在一起，是學生全面了解計算科學的基礎概念與模式，借此增強他們的計算思維能力，最終讓國家獲得更多復合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才。若想讓兩者共同發(fā)展，各大高校均需要將以人為本、鍛煉能力、培養(yǎng)素質(zhì)、全面進步作為教學宗旨，同時把獲得更多擁有計算思維、整體實踐能力與探索三種能力的復合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才確定成大學計算機基礎教學體制改革的目標之一。
　�。ㄋ模�強化計算機基礎教學與專業(yè)教學的結(jié)合
　　目前，無論是針對哪一學科問題的分析，必須利用頂尖的計算機技術(shù)以及配合計算機科學的思維和模式方可實現(xiàn)處理，因此必須形成計算機基礎教學以及專業(yè)教學兩者結(jié)合的全新教學宗旨，提升計算機處理各方面問題的能力，利用計算機學科這種有效提升，使自然學科與各種領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)長期有效的進步。
　　促使計算機基礎教學、專業(yè)教學兩者有效結(jié)合在一起，我們必須利用以下幾步來完成：第一步，將計算思維、學科思維兩者進行結(jié)合，使的計算思維這種穩(wěn)定性與基礎性的全新模式融入不同專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，按照抽象與自動化實踐教育的形式使學生站在學科思維的角度對其本質(zhì)進行分析與探索。第二步，將不同課程內(nèi)容體制搭配在一起，按照學生的專業(yè)情況以及實踐標準，進行計算機科學最小知識全面整理，同時在知識模塊化這一前提指導下，有效設立課程內(nèi)容，通過分層教學使學生計算思維能力得到提升。第三步，讓教學方案、模式實現(xiàn)結(jié)合，在專業(yè)教學方面搭配頂尖的計算機技術(shù)與教學模式，使建立在專業(yè)思維訓練這一前提下的教學體制獲得長期有效的發(fā)展，形成科學有效且可觀測的能力培養(yǎng)綜合評價體系。
　　四、結(jié)束語
　　以“計算思維能力”培養(yǎng)為前提形成系統(tǒng)完善的大學計算機基礎教學體制，使學生計算思維能力得到鍛煉，完成教學目標，第一步便是明確計算思維的基礎概念與本質(zhì)；第二步便是尋找計算思維培養(yǎng)的最佳方式，讓學生在解決相關(guān)難題時可以自主運用這種計算思維方式。計算機基礎課程是一門理論性和實踐性都很強的學科，在教學體系中貫穿計算思維的培養(yǎng)是一個新的跨越和挑戰(zhàn)。

相關(guān)熱詞搜索：高等教育 思維能力 計算機 分析