以计算机为核心的大学,以计算思维能力培养为核心大学计算机课程改革.doc

以计算思维能力培养为核心大学计算机课程改革

以计算思维能力培养为核心大学计算机课程改革 　　摘要：大学计算机课程是大学通识教育的重要组成部分，与大学数学和物理同等重要，其核心价值在于培养学生的计算思维，促进学生创造性思维的形成。文章分析大学计算机基础教学目前面临的危机与挑战，阐述新形势下大学计算机的课程定位，着重从课程体系构建、教学案例设计、教学方法改革等几个方面探讨围绕培养学生计算思维能力的核心任务进行课程改革的基本思路和措施，

关键词：计算思维；大学计算机；课程体系；教学案例；教学方法

0.引言

自20世纪90年代末教育部倡议在大学开展“计算机文化”教育至今，大学计算机基础课程经历了以流行软件学习与掌握为主的“计算机文化基础”教育阶段，以素养和应用驱动的计算机共性知识讲授为主的“计算机应用基础”教育阶段。课程名称也从计算机文化基础变成大学计算机基础，直至现在的大学计算机。这是因为随着国家人才战略的实施以及国家对于人才培养质量的高度关注，计算机教育在大学整体教育中的重要性将会更加突出，计算机成为在通识教育中培养具有现代科学思维精神和能力的三大必修课程(数学、物理、计算机)之一。课程名称的变化反映了信息技术的发展、计算机教育的普及、社会的需求变化以及学生计算机基础的提高。

当各高校开始提倡素质教育、给学生更大的自学空间、不断压缩学时的时候，大学计算机基础首当其冲受到极大的冲击，学时被大大压缩，少数学校甚至取消了该课程。这不禁让从事计算机基础教育的教师和专家学者感到矛盾和困惑：该课程到底该如何发展？究竟还有没有存在的必要？我们的学生真的不需要学习计算机吗？他们需要学什么？

2006年，美国卡内基CMU)计算机科学系主任周以真教授(Jeannette M.Wing)首次明确提出了计算思维(Computational Thinking，CT)的概念，为计算机教育的改革指明了方向。2010年7月，在首届“九校联盟(C9)计算机基础课程研讨会”上，“985”首批9所高校就大学如何在新形势下提高计算机基础教学的质量、增强大学生计算思维能力的培养形成4点共识，提出要旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务。国内一些著名学者和专家率先开始研究计算思维的概念与内涵，思考计算思维对计算机科学研究以及计算机教育的启示，呼吁教育的转型：一些先行者大胆尝试在计算机基础课程中引入计算思维，践行新的教学理念和探索新的教学模式，陆续取得一些卓有成效的研究成果。

然而，思维毕竟是人类特有的一种精神活动，看不见摸不着。要想使学生接受计算思维行不是一件容易的事，问题的关键在于怎样做才能将计算思维的培养落到实处。例如，怎样构建一个包含计算思维典型特征的课程体系？怎样组织教学内容？通过何种教学模式能够更有效地培养学生的计算思维？笔者将就这些问题进行初步探讨并提出建议。

1.机遇与挑战

当今社会已步入数字化、信息化和网络化的新时代，信息技术的发展水平、运用水平和教育水平已成为衡量社会进步程度的重要标志，学习和掌握计算机的基础知识和技能是非计算机专业学生必须达到的基本要求，社会对各领域创新人才的需求对非计算机专业学生的计算能力提出了更高要求。如何针对社会需求重新定位大学计算机课程？怎样才能让学校和学生清晰准确地认识到该课程的重要性和价值？这是急需解决的一个关键问题。

在这种形势下，计算思维概念的提出正好为课程改革提供了一个难得的契机。按照周以真教授的定义，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动；计算思维的本质是抽象(Abstraction)和自动化(Automation)。陈国良院士指出，理论、实验和计算是推动人类文明进步和科技发展的三大支柱，计算思维是人类科学思维活动的三大组成部分(理论思维、实验思维、计算思维)之一，是数学思维与工程思维的互补与融合，计算思维无处不在。

然而，计算思维的养成和训练是一个长期、循序渐进、潜移默化的过程，不可能一蹴而就，与以往的教学有着不同的要求和目标，这些要求和目标对现有的教育观念和方式提出了新的挑战。对于如何在教学中实现计算思维的培养，还存在分歧和误区。有的教师认为计算思维不过是一些理论和概念，讲了也没有多大用处，还不如教给学生一些必需的计算机知识和技能；有的教师认为以往的教学中已经蕴含了计算思维的思想，没有必要专门讲解这个概念，而且思维是无形的，根本无法在课程或实践中传授，只能通过学生自己感悟；还有些教师则把计算思维的培养等同于理论知识的讲解，或者认为技能培养就是思维训练。

这些对计算思维的错误认识，导致计算思维的概念并没有与计算机基础课程的知识有机融合，知识的传授并没有转变为基于知识的思维传授，因此究竟怎样做才能避免只

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