基于计算思维的大学计算机基础教学改革探讨
徐新
摘要：近些年来，继合肥工业大学计算机系李廉教授首次提出培养学生计算思维之后，国内众多的专家以及相关学者开始对计算机课程改革思路、改革内容以及改革基础等进行了研究和讨论。经过不懈的努力，当代高校计算机课程的地位不仅得到了巨大的肯定，其改革方向也逐步成熟。该文就当代高校计算思维的定义、特征以及改革方法进行了阐述，希望能为当代高校教育做出自己的一些贡献。
关键词：高校教育;计算思维;培养方式;改革理念
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2021）15-0158-02
培养学生计算思维，有效提升当代学生综合素质，促进当代高校教育发展不仅是当代高校教育的重要内容，更是当代国家与社会对于计算机人才培养的直接需求。改革计算机教学模式，有效提升学生的计算思维，既是当代素质教育的必然发展过程与要求，更是人才未来发展与成长的必然过程。因此，当代大学计算机教学中一定要注重学生计算思维的培养，从而通过科学的改革以及有效的突破来保证学生的培养效果，最终达到有效提升学生计算思维以及综合素质的最终目的。
1 当代计算思维的产生、发展及其显著特征
2006年3月，美国权威期刊上发表了一篇名为《计算思维》的学术论文，文中首次正式对计算思维的概念以及延伸进行了严谨科学的定义，在国内，2010年11月，我国陈国良院士在其文章中，首次对计算机基础教学内容改革提出了一定的具体建议。理念提出的第2年7月，在西安交通大学，教育部相关人员与各大高校举办了比较全面严谨的一次研讨会，会上通过专家教授的详尽分析和研究，首次确立了计算机改革的具体核心方向以及当前各高校的改革任务。
计算思维最广泛的概念是指学生在生活或者工作中，科学利用计算机基础概念对遇到的实际问题或者案例进行求解，从而获得科学的突破以及有效的解决，其不仅包含着计算机基础理论中的深度，还必须具备一定的广度。陈国良院士在定义计算思维概念是这么进行诠释的：计算思维是指一种选择合适科学的方式方法去陈述与解决一个问题，进而通过一定的建模模式使其更加易于理解和处理的一种思维方式和方法。而合肥大学李廉教授则认为：“计算思维是通过计算机自身问题处理方式的特点来解决相关对应问题的一种系统方法，其特点主要在于分析、自动化以及抽象化。其实现主体主要是人，是以人为基础的一种思维方式，是一种思想，而不是人造品。
2 以培养学生计算思维的计算机基础教学改革方式
2.1 进行教学内容的革新与改革
如何科学培养学生计算思维？如何利用改革内容来进行学生计算思维的有效性培养，成为当代大学需要思考的问题。哈工大教授战德臣曾提出这样一个理念——计算之树理论，也就是构建一种由树杈、树枝、树干以及树根四个大的部分组成的树形模式，这种模式类似于思维导图，但是相对思维导图其更加细致，更具独立的分类。而在2012年，北航大学系统的对于多数高等院校的计算机课程以及学生计算思维培养进行了详细的分析和研究论证，初步构建了相对完善的大新型计算机课程体系。在当前国内的大多数高校，国内计算思维应用探究的主要探究思路和发展方向都是计算思维培养策略以及对其简单思路的设计与延伸。如在安徽中医药大学，该校通过改革课程内容，构建全新的内容培养体系，初步形成了相对成熟的大学计算机课程培养体系。在该大学，学生需要学习的内容大概可以总共分为96个学时，学习内容主要以基础计算机知识为基础，通过各类方法对于实际案例进行分析和研究，从而帮助学生深入理解计算思维的内涵，使学生能够对计算思维运用理念与模式进行深度的认知、理解和运用，从而达到科学提升学生计算思维，促进学生综合能力发展的最终目的。
2.2 进行教学方法的革新
教学方法对于学生计算思维培养有着重要的意义，在以生为本的基础理论下，教师通过科学地选择各类方法，不仅有利于学生计算思维的提升与发展，更能够加强学生的探究意识和综合素养，使他们在自身意识中，逐步形成成熟的问题解决思维和解决能力，进而让学生达到科学学习，有效利用自身计算思维科学解决相关学科问题的能力。
1）启发式教学法。启发式教学法是一种通过问题引领或者情境构建的方式来引导学生主动进行思维以及探究的一种教学方法。这种教学方法能够极大地激发学生的探究能力，增强学生的自主探欲望，让学生在自主思考的思维下，主动构建知识获得途径，有效完成未知问题的探索以及论证，科学地获得相关的知识。在实际的计算机基础教学中，教师可以通过问题引导的方式来，对引导学生对于课堂教学上的一些延伸问题进行思考和研究，进而使他们逐步具备思考问题以及分析问题、解决问题以及论证结果的思维路径，有效培养他们的计算思维。
2）案例教学法。案例教学法是利用实际操作案例来进行教学的一种全新方法，其特点是生动易学，容易掌握。其通过对案例的深度剖析，让学生和教师在相关技能与知识教学中，不仅能够互相分析讨论，有效实现教学相长，更重要的是还能够改变传统师生教学的方式，有效构建新型教学环境和教学模式。如在一些基础教学内容中，教师可以和学生对于这个案例进行细致的分析和讨论，并基于学生自身思路进行研究论证，在学生思维发散以后，教师再引导学生对于整个案例进行知识与技能、思维与方法的总结归纳，进而师生合力，共同完成知识的系统性构建。
3）项目教学法。项目教学法是一种非常适合大学阶段学生知识以及能力获得途径的一种方法，这种方法主要模式是教师直接将一段或者一部分知识化作一个整体探究项目，并为学生树立研究目标和达成效果，让学生在自我探究和集体讨论分析的基础上，通过各类递进性问题或者步骤来逐步完成相關知识的解构，进而将全新知识通过旧知识的分析和研究，进而科学解构，完成系统性构建，最终使其科学纳入自身的知识体系当中的一种教学方法。这照片那个方法能够极大地激发学生的思维，锻炼学生的思维品质，快速科学的帮助学生有效掌握相关的技能与知识获得途径，增强学生的综合素养。
2.3 实施实践教学的推动发展
实践教学是培养学生计算思维，提升学生计算思维能力的重要组成部分，在计算思维培养过程中，教师通过各类实践活动，有效增强学生的思维水平，不仅能够帮助学生逐步形成正确的计算思维运用意识，更重要的是还能加强学生的运用能力，让学生在遇到问题和思考问题的时候，能够科学的选择方法，确立正确而科学的问题解决方式。在实际的教学过程中，教师可以根据不同的教学内容，选取实际的案例或者学生认可的案例进行综合性实践和研究，进而让学生在独立实践中，遇到问题并解决问题。教师还可以鼓励学生自行进行对应实践问题的研究，让学生在自我意识的驱使下，通过科学构建问题解决途径和方式，有效提升他们的计算思维和综合实践分析与解决能力，全面提升学生的综合素养。
2.4 教学手段改革充分
除了进行教学内容的改革以外，还要积极地研究各种学生培养思路，积极采取各种当前科学有效的方式来对学生进行引领和教育，从而让学生在全面立体的教学模式中，有效完成思维与能力的构建，有效掌握计算思维的运用方式和构建方式，促进学生综合能力的提升与发展。在具体的教学中，可以从以下几个方面开始，首先是有效开发多媒体的技术，实施科学授课，将抽象变为具象，利用具象的模式去激发抽象的思维，让抽象和具象通过某一介质建立稳固关系，进而将抽象思维延展，让抽象思维得到有力的发展与提升。其次是构建全面的信息化教育模式。即在新知识探究时，教师可以组织学生构建合作探究小组，利用微视频探究的方式来对学生进行引导，让学生就当前问题进行自主探究和讨论，提出自己的不能解决的问题，待这些问题提出后，教师再根据这些问题进行分析和研究，在课上或者网络上，通过各种手段，和学生进行有效性交流，从而答疑解惑，有效将知识传递给学生们。教师还要能够积极为学生打开思路，利用项目教学或者问题引领的方式，让学生对于未知的领域和知识进行扩展、延伸以及探索，从而有效增强学生的自主学习意识和学习能力，促进其综合运用意识的发展以及觉醒。此外，评价方式与成绩考核方式也是需要改革的重要部分。在当前形势下，成绩或者评价方式直接影响着学生的学习和方向，因此，要想切实科学有效地培养学生的计算思维，有效地进行计算机基础课程改革，那么就必须要注重学生评价方式的科学设立和考核成绩的科学构建。在实际的考核过程中，高校可以改变传统的考核理念，实施更加注重实践能力的多元考核方式，让学生不仅具备优质的思维能力和思维方式，更重要的是还具备优质的创新能力和实践能力。当代高校可以借鉴当前的双向考试方式，让学生自主选择考试时间和考试方式。高校还可以借助一些企业或者国家的一些项目研究，让学生以这些实际项目为案例，主动进行研究和学习，进而完成探究目标，获得良好的进步以及评价。
总而言之，培养学生计算思维是当代高校教育的重要内容之一，其对学生未来思维的发展以及工作学习有着重要的意义。当代计算机基础教学中，教师一定要科学有效地对学生计算思维培养理念以及策略进行深度分析和研究，从而在遴选科学内容以及方式的基础上，有效地进行科学改革，从而保证学生培养的科学性，将学生培养成为一个具备优质素养的综合性人才。
参考文献：
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【通联编辑：代影】
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