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摘要：非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)一直以來都不受重視，通過對(duì)計(jì)算思維概念的介紹及其在各個(gè)領(lǐng)域和生活中的應(yīng)用，來表現(xiàn)計(jì)算思維對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的重要性，并通過對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中存在的一些問題的分析，對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)策略進(jìn)行了一些分析。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育；非計(jì)算機(jī)專業(yè)

0引言

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是大部分非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入計(jì)算機(jī)科學(xué)世界的一個(gè)大門，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算思維以及激發(fā)學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)的興趣和探索的責(zé)任。隨著計(jì)算機(jī)的不斷普及，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育應(yīng)該逐漸改變觀念，高校應(yīng)在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)的操作應(yīng)用能力的過程中，融入計(jì)算思維的培養(yǎng)，才能滿足學(xué)生的未來發(fā)展中關(guān)于計(jì)算機(jī)的需求。因此大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的目標(biāo)應(yīng)該不僅僅只是教會(huì)學(xué)生一些計(jì)算機(jī)知識(shí)和概念，還應(yīng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思考能力。計(jì)算思維提出了面向問題解決的系列觀點(diǎn)和方法，這些觀點(diǎn)和方法有助于人們更加深刻地理解計(jì)算的本質(zhì)和計(jì)算機(jī)求解問題的核心思想。特別是有利于解決計(jì)算機(jī)科學(xué)家與領(lǐng)域?qū)＜抑g的知識(shí)鴻溝所帶來的困惑。

1計(jì)算思維

信息技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，逐漸影響著我們的生活習(xí)慣和思維習(xí)慣，對(duì)于我們的思維能力也提出了新的要求。鑒于此，2006年曾任美國卡內(nèi)基•梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的周以真（JearmetteM．Wing）教授，首次提出了計(jì)算思維的概念。“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。”她指出計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家。我們應(yīng)當(dāng)使每個(gè)孩子在培養(yǎng)解析能力時(shí)不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)（Reading，wRiting，andaRithmetic———3R），還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維。正如印刷出版促進(jìn)了3R的普及，計(jì)算和計(jì)算機(jī)也以類似的正反饋促進(jìn)了計(jì)算思維的傳播。

2計(jì)算思維在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

計(jì)算思維是讓學(xué)生成為一個(gè)問題的解決者而不是計(jì)算機(jī)操作者，它能讓人創(chuàng)造知識(shí)而不僅僅是接受使用知識(shí)。在生活中，運(yùn)用計(jì)算思維去解決一個(gè)問題，有時(shí)可以更加直觀，更加的節(jié)省時(shí)間和行之有效。例如當(dāng)你需要去數(shù)一個(gè)大屋子里一共有多少人時(shí)，按照老辦法來一個(gè)一個(gè)數(shù)，或許會(huì)有點(diǎn)浪費(fèi)時(shí)間，那么如果試著按照2、4、6…的順序來數(shù)，就可能會(huì)節(jié)省你一半的時(shí)間和精力，而這種簡單的小辦法就是一種計(jì)算思維。計(jì)算思維是21世紀(jì)普通人所需具備的一種非常有用的素養(yǎng)，為什么每一個(gè)人都要具備一點(diǎn)計(jì)算思維呢？因?yàn)槿绻邆淞擞?jì)算思維，意味著他們將具備這樣一些能力：（1）了解問題的哪些方面是可以通過計(jì)算來解決的。（2）能夠評(píng)估計(jì)算工具和技術(shù)是否能夠解決當(dāng)前問題。（3）能夠了解到計(jì)算工具和技術(shù)在解決問題時(shí)存在的局限性。（4）能夠?qū)⒂?jì)算工具和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用到新的領(lǐng)域。（5）在差異很大的不同領(lǐng)域都能使用計(jì)算策略來解決問題。而對(duì)于科學(xué)家、工程師和其他領(lǐng)域的專家來說，具備計(jì)算思維則意味著：（1）能夠使用新的計(jì)算方法來解決他們的問題。（2）用合適的計(jì)算策略重新思考問題。（3）通過大數(shù)據(jù)分析來實(shí)現(xiàn)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)。（4）以前復(fù)雜或大規(guī)模的研究中沒有或不能發(fā)現(xiàn)的問題，都可以通過計(jì)算思維來提出或解決這些些新問題。（5）以計(jì)算思維的思考模式解釋問題和策略。計(jì)算思維在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用最著名的例子就是JohnAnthonyPople，JohnAnthonyPople成為1998年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，然而他得獎(jiǎng)的主要原因是他將計(jì)算思維應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域，發(fā)展了化學(xué)中的計(jì)算方法，而根據(jù)其理論設(shè)計(jì)的高斯計(jì)算機(jī)程序，至今依然在所有化學(xué)領(lǐng)域用于量子化學(xué)的計(jì)算。未來還將會(huì)有量子計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、化學(xué)生物計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)等，這些計(jì)算機(jī)將對(duì)于各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展帶來巨大的推動(dòng)作用。

3當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中存在的問題

20世紀(jì)80年代起計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育成為高校課程，發(fā)展到今天已經(jīng)成為高校各個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，然而對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的爭論卻一直存在著。一些專家認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該著眼于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，這也是現(xiàn)階段很多應(yīng)用型大學(xué)所采取的教學(xué)方式，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)，以計(jì)算機(jī)等級(jí)考試為目的，主要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。然而有些專家卻指出這種教學(xué)方式僅僅是將計(jì)算機(jī)作為工具使用，是“狹義工具論”的問題。這種認(rèn)識(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)的教育非常有害，這樣會(huì)使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科的認(rèn)識(shí)淡化，無助于計(jì)算技術(shù)中最重要的核心思想與方法的掌握。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育面向的是全校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，每個(gè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)有差異，專業(yè)需求方面也有差異，因此如何才能將計(jì)算機(jī)知識(shí)與自己所學(xué)專業(yè)的需求結(jié)合起來，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在今后的工作中如何去利用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問題，才是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的重要目標(biāo)。因此學(xué)生在學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)以后學(xué)到的不應(yīng)該僅僅只是如何操作，還應(yīng)該學(xué)到如何思考以及如何創(chuàng)新。如果僅僅是將計(jì)算機(jī)作為一種工具，注重其工具性和應(yīng)用性，即使學(xué)生在課堂上掌握了當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容，也無法滿足未來學(xué)生對(duì)于計(jì)算思維和計(jì)算能力的需求。所以筆者認(rèn)為，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的同時(shí)，適當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是十分有必要的。

4計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)策略的思考

2010年在西安召開了“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”，并在會(huì)后發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》。聲明的核心要點(diǎn)是：必須正確認(rèn)識(shí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要地位，需要把培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，并由此建設(shè)更加完備的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而為全國高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革樹立標(biāo)桿。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中融入計(jì)算思維的培養(yǎng)已成為潮流趨勢，然而對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育來說，計(jì)算機(jī)思維教育的培養(yǎng)還是會(huì)存在一些問題，如：非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程時(shí)間有限，課程知識(shí)體系也無法像計(jì)算機(jī)專業(yè)課程那樣系統(tǒng)，這就對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)提出了很大的挑戰(zhàn)；非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，尤其是一些計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較差的學(xué)生是否能夠接受計(jì)算思維的教學(xué)，也是一個(gè)很大的問題。

4．1培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的認(rèn)知

對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，首先要為他們建立關(guān)于計(jì)算思維的認(rèn)知，計(jì)算思維不僅僅是一個(gè)理論性的東西，而且還是一種思維，這種思維方式對(duì)于他們今后在工作和生活中以及對(duì)計(jì)算機(jī)的深入學(xué)習(xí)有很大幫助。經(jīng)過對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，學(xué)生除了學(xué)到計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)之外，還應(yīng)該學(xué)會(huì)在以后的專業(yè)學(xué)習(xí)中遇到計(jì)算問題，能夠運(yùn)用計(jì)算思維在這種計(jì)算環(huán)境下構(gòu)建出解決問題的策略。只有提高對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)知，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，才能為真正落實(shí)計(jì)算思維的培養(yǎng)構(gòu)建一個(gè)良好的環(huán)境。

4．2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中融入計(jì)算思維的教學(xué)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，知識(shí)點(diǎn)相互交叉重疊具有一定的復(fù)雜性，而計(jì)算思維就是貫穿這些知識(shí)點(diǎn)之中的一個(gè)清晰脈絡(luò)，提高了學(xué)生對(duì)于計(jì)算思維的認(rèn)知以后，接下來就應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中將計(jì)算思維逐步融入到知識(shí)的講解之中。思維是一個(gè)很抽象化的概念，但也因思維這一抽象化的特性，使它能夠給人以更多想象空間，激發(fā)人的創(chuàng)造性。思維不像技術(shù)，具有時(shí)間的局限性，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)更新?lián)Q代很快。思維卻是潛移默化的融入我們的大腦之中，并且被人類永遠(yuǎn)的傳承下去而不會(huì)過時(shí)。但是知識(shí)是思維的載體，沒有豐富的知識(shí)，思維將難以理解。思維盡管抽象化、概念化，但能留在人們記憶中的可能是其可視化、形象化的表現(xiàn)，即應(yīng)將思維以可實(shí)現(xiàn)、可視化的方式而不是簡單化、概念化的方式傳授給學(xué)生，把知識(shí)貫穿于思維的講解與訓(xùn)練中。

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，抽象和分解，保護(hù)、冗余、糾錯(cuò)，遞歸，關(guān)注點(diǎn)分離、海量數(shù)據(jù)計(jì)算、啟發(fā)式推理等都屬于計(jì)算思維，如何將他們?nèi)谌氲接?jì)算機(jī)知識(shí)的講解，下面以EX－CLE中的函數(shù)為例，來了解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與計(jì)算思維的融合。對(duì)于SUM函數(shù)SEARCH函數(shù)，按照傳統(tǒng)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方式，首先了解兩個(gè)函數(shù)的語法和參數(shù)，然后了解他們的操作方法，最后通過布置任務(wù)，讓學(xué)生練習(xí)函數(shù)的用法之后就結(jié)束任務(wù)。而要將計(jì)算思維融入課程教學(xué)，則應(yīng)繼續(xù)帶領(lǐng)學(xué)生了解函數(shù)的計(jì)算過程，如SUM計(jì)算過程為首先計(jì)算出number1與number2的和，再用這個(gè)和繼續(xù)與num－ber3相加，最后將相加結(jié)果呈現(xiàn)在表中，并讓學(xué)生了解此過程體現(xiàn)出來的計(jì)算思維———循環(huán)思維。而在search函數(shù)中，其順序查找過程為：從表中最后一個(gè)記錄開始，逐個(gè)進(jìn)行記錄的關(guān)鍵字和給定值的比較，若某個(gè)記錄的關(guān)鍵字和給定值比較相同，則查找成功；反之，若直至第一個(gè)記錄，其關(guān)鍵字和給定值比較都不等，則表明表中沒有所查記錄，查找不成功。體現(xiàn)出來的是計(jì)算思維中的遞歸思維，與數(shù)學(xué)思維中的歸納法有著相似的處理方式。教師應(yīng)當(dāng)以實(shí)際問題的求解過程為目標(biāo)，讓學(xué)生了解函數(shù)求解問題的思維和方法，引導(dǎo)學(xué)生思考，在讓學(xué)生理解知識(shí)的同時(shí)加強(qiáng)思維的訓(xùn)練，要讓學(xué)生在學(xué)到了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用方法以后，進(jìn)一步的理解計(jì)算機(jī)求解問題的方式，逐步去培養(yǎng)提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

5結(jié)語

計(jì)算思維的培養(yǎng)應(yīng)該是一個(gè)長期的過程，因此對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)是一個(gè)值得探討的話題，如何在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)過程中融入計(jì)算思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生解決問題的能力，筆者在今后的教學(xué)過程中將繼續(xù)不斷的探索。參考文獻(xiàn)：

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作者：王凱麗 單位：廣州工商學(xué)院