基于计算思维培养的《计算机基础》课程教学探究

计划指导性项目（B2015442）

作者简介作者简介：徐杏芳（1978-），女，湖北仙桃人，硕士，长江大学计算机科学学院讲师，研究方向为计算机技术。

0引言

在当今信息化时代，计算机已成为人们生活中必不可少的工具，计算机操作是一项必备的技能。各大高校均开设了大学《计算机基础》和《程序设计》等课程，使学生掌握计算机基础知识及基础技术。

随着计算机和网络的普及，计算机学科对其它学科的发展产生了积极影响，为其它学科的发展提供了全新的研究方法，拓宽了学科研究领域，促进了其它学科发展。通过计算机与其它学科的交叉融合，产生了一些新兴学科，如生物信息学、量子通信等。大学《计算机基础》是一门公共基础课，教学目标是让学生熟练使用计算机，了解计算机的基本工作原理，能够使用计算机解决工作和生活中的具体问题。对大学生而言，必须熟练掌握计算机，利用计算机思维来分析和解决实际问题。

1计算思维概述

从第一台计算机诞生到现在还不到一百年时间，计算机科学是一门新兴、年轻的学科。计算机最初主要作为计算工具，用在一些数据处理量大、难度高的领域。如今计算机在生产、生活、学习和工作中极大地影响人们的思维。正是由于计算机从思维的角度影响着人们分析问题、解决问题的方法，使得人们逐步意识到计算思维的重要性。

美国卡内基·梅隆大学周以真教授将计算思维定义为“运用计算机科学中的基本概念进行问题的求解、系统设计以及人类行为理解，是覆盖计算机科学的一系列思维活动。”自从计算思维被提出，计算思维、理论思维和实验思维被列为三大基本思维。

2大学《计算机基础》课程教学现状

目前，很多高校在教学改革中习惯采取压缩课时的办法，各专业都将《计算机基础》列入压缩课时的对象，更有甚者，将该课程当作选修课。计算机基础课程作为一门公共基础课，与数学、英语等同等重要，需要保证其教学课时。这一现象与该课程设立的目的相矛盾，不利于课程内容教学。作为一门面向全校开设的公共基础课，计算机基础课程课时及教学内容应因专业而异，如电子类专业，可以加设编程课程；而文科类专业，应以实际应用为主。不管何专业，教学过程中应培养学生的计算思维。

3基于计算思维培养的大学《计算机基础》课程教学

3.1计算思维培养的意义

计算思维不仅影响着人们日常生活，而且影响着其它学科的发展。计算思维拓宽了其它学科的发展和研究模式。大学《计算机基础》是一门公共基础课，在该课程中培养计算思维能力，有助于学生专业学习，提高学生的学习兴趣。

3.2计算思维培养的内容

计算思维的主要特点是表示的形式化和执行的机械化，抽象和自动化是计算思维的本质内容，在问题求解、系统设计和人类行为理解等方面具有重要作用。计算思维与实验思维、逻辑思维鼎足而立，在科学工程以及社会经济技术领域有着独特的意义和无可替代的地位。也就是说，三种思维各有所长，各有所重，一起形成了人类认识世界和改造世界的强大工具。计算模型与计算思维的关系如图1所示。

3.3计算思维培养策略

计算思维内容和概念很抽象，在大学计算机基础课程教学中，需明确哪些内容需侧重计算思维培养，采取什么方式。可从以下5个方面着手：

（1） 培养学生抽象思维的能力。抽象思维是人们在认识活动中运用概念、判断、推理等思维形式，对客观现实进行概括的过程。计算机操作系统在整个计算机系统中处于核心地位，在未接触这门课程前，绝大多数同学知道如何使用Windows操作系统，但不知道操作系统的类型、功能以及开发技术。在介绍操作系统的作用和功能前，可通过章节学习让学生了解微型计算机的CPU、内存储器，各种外部设备和不同接口的基本概念及作用，对文件系统有初步掌握。相对于计算机系统而言，操作系统相当“管家”，它对计算机系统所有硬件资源和软件资源进行管理。根据计算机硬件的结构，可以引导同学们根据已学知识将操作系统的功能概括为以下5点：①对CPU的管理，即处理机的管理；②对内存的管理，即存储管理；③对各种外部设备的管理，即设备管理；④对各种接口的管理，即接口管理；⑤对文件的管理，即文件系统。

（2）培养学生逻辑思维的能力。逻辑思维（Logical thinking）是人们在认识事物的过程中借助概念、判断、推理等思维形式能动地反映客观现实的理性认识过程。逻辑思维是一种确定、有条理、有依据的思维过程。以常见的“如果…那么…”句型为例，比如在讲解冯·若依曼原理时，就可以将其转换成5个判断句式。如果没有输入设备，那么就无法告诉计算机要做什么；如果没有输出设备，那么计算机就无法告诉我们最终的结果；如果没有运算器，那么计算机就无法进行计算；如果没有存储器，那么计算机就无法存储中间计算结果，也就无法进行计算；如果没有控制器，那么计算机就无法决定计算的顺序。这5个部件缺一不可，这样讲解，学生能很好地理解计算机的组成。这就是一种典型的逻辑思维。

（3） 培养学生迭代思维的能力。迭代最初是起源于数学领域的一个专有名词，是数学中的一种基本算法，它的核心思想是将初始值经过相应公式计算后得到新值，并通过相同方法对新值进行计算，经过反复计算得到最终结果。在介绍软件时，可以引入迭代思维。在网络时代，每一个软件产品的第一个版本都相对简单，在第一个版本的基础上，根据用户的反馈不断进行迭代，于是不断推出

新版本。

（4） 培养学生递归思维的能力。递归思维在逻辑学、数学和计算机科学中经常应用，对于某些问题，只能用递归的方式，利用递归比其它方法更有效。在计算机领域，递归就是构造一种自动推理的机制。递归思维原意是指借助“回归”方法将未知的归结为已知。即先将问题转换为规模小的同类问题，当这些小的同类问题得到解决，最后整个问题得到求解。在教学过程中，可以向学生灌输递归思维。例如，在介绍Word文档排版时，由于内容多而杂，有很多同学起初不知所云，可以根据递归思想分解成一系列的小问题，包括字符、段落和页面格式3类，比如字符格式可以分解成字体、大小和颜色；段落格式包含段间距、行距、项目符号和编号等；页面的格式包含页边距、页眉、页脚等。当这些小问题完成后，即可完成整篇文档的排版。

（5） 培养学生建模的思维。建模是指根据具体问题，在一定假设下找出解决问题的模型，对模型进行求解和验证。建模不仅应用于数学领域，在其它领域，运用建模思维同样重要。培养学生建模思维有利于培养学生想象、观察、抽象和探索的能力。例如，讲授数据库时，可灌输数据库设计就是一个建立模型过程的思想。

4结语

学生计算思维的培养是一个系统过程，不是仅依靠大学《计算机基础》一门课程就能实现。大学《计算机基础》教学内容涉及计算机基本原理、常用软件使用等，需要结合相关课程将计算思维融入到日常教学中，为学生后续学习打下良好基础，使学生能够利用计算思维解决专业学习和生活中的各种问题。

参考文献：

[1]何钦铭，陆汉权.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——“九校联盟计算机基础教学发展战略联合声明”解读[J].中国大学教学，2010（9）：2327.

[2]邓磊，姜学峰.提升理工科学生的计算思维能力[J].工业和信息化教育，2013（6）：105108.

[3]教育部高等学校计算机科学与技术指导委员会.高等学校计算机科学与技术人才专业能力构成与培养[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]刘昕，石乐义.面向计算思维的数据结构课程教学改革[J].计算机教育，2013（）：189191.

[5]龚沛曾，杨志强.大学基础教育中的计算思维培养[J].中国大学教育，2012（）：4549.

[6]张静，邬恩杰.基于计算思维能力培养的《程序设计基础》课程教学探讨[J].软件导刊，2015，14 （8）：210211.

责任编辑（责任编辑：陈福时）

推荐访问:探究 课程教学 思维 培养 计算机