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一、計(jì)算思維的內(nèi)容及理解

其實(shí)，計(jì)算思維的思想自古至今在人們的工作、學(xué)習(xí)和生活中處處存在，只是一直沒(méi)有得到系統(tǒng)的闡述和理論的提升。比如做一道數(shù)學(xué)題、規(guī)劃一條旅游線路、設(shè)計(jì)一次課堂教學(xué)等等，每一個(gè)例子都涉及了問(wèn)題的提出、理解、設(shè)計(jì)及求解等過(guò)程，都使用到了計(jì)算思維的方法。計(jì)算思維是人本來(lái)就有的，不是刻板的技能，是多個(gè)層次的抽象。計(jì)算思維早在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在了。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，人將自身的計(jì)算思維的成果交給計(jì)算機(jī)去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。計(jì)算機(jī)計(jì)算能力強(qiáng)大，但卻沒(méi)有主動(dòng)的思維能力，只能對(duì)人安排好的步驟去解決問(wèn)題。而人的計(jì)算思維則具有主動(dòng)性和創(chuàng)造力，人能借助自身的聰穎和想象力賦予計(jì)算機(jī)以智能和激情，使得計(jì)算機(jī)的工作不再機(jī)械和枯燥。周以真教授將計(jì)算思維這一思想上升到了理論的高度，不僅提出了計(jì)算思維的概念和定義，認(rèn)為計(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(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類(lèi)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)。同時(shí)她還對(duì)計(jì)算思維作了更詳細(xì)的表述，將計(jì)算思維概括為具體的七大類(lèi)方法。計(jì)算思維不僅適用于計(jì)算機(jī)學(xué)科，而且適用于所有能用計(jì)算機(jī)去進(jìn)行輔助研究的學(xué)科。計(jì)算機(jī)學(xué)科具有廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)，而計(jì)算思維是所有人都具備的潛在思維。計(jì)算思維具有規(guī)約、嵌入、轉(zhuǎn)化、仿真、遞歸、并行、抽象、分解、保護(hù)、冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)、系統(tǒng)恢復(fù)、啟發(fā)式、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、調(diào)度、折中，優(yōu)化等特征點(diǎn)，貫穿了人們解決實(shí)際問(wèn)題的始終，包含了解決各種問(wèn)題以及解決問(wèn)題的各個(gè)階段所有可以采用的核心思想。

二、在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)注重計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)主要分為兩大類(lèi)，一是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，二是程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論的每一章都對(duì)應(yīng)了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課程，內(nèi)容系統(tǒng)而全面。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)內(nèi)容從語(yǔ)法到算法，知識(shí)點(diǎn)零散且繁多。如果教師不將這些內(nèi)容進(jìn)行精心的組織和提煉就一股腦灌輸給非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，那么效果可想而知。進(jìn)行概念填空式的教學(xué)方式已被證明不可行，教師不能再像以往那樣專(zhuān)注于知識(shí)點(diǎn)的細(xì)枝末節(jié)。以前教師都是將整個(gè)課程作為一個(gè)完整的教學(xué)活動(dòng)，平時(shí)講授基本知識(shí)點(diǎn)，最后通過(guò)期末考試對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)生在學(xué)習(xí)每章的知識(shí)點(diǎn)時(shí)并不知道這些知識(shí)點(diǎn)之間有什么聯(lián)系，也不知道有什么實(shí)際用途。學(xué)習(xí)完后沒(méi)有及時(shí)通過(guò)形象的系統(tǒng)案例輔助記憶，所以遺忘也很快。期末考試只能測(cè)試出學(xué)生的應(yīng)試能力，并不能測(cè)試出學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。計(jì)算思維的培養(yǎng)恰好能夠解決這個(gè)問(wèn)題。教師應(yīng)根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的分布將整個(gè)課程分成若干個(gè)小的教學(xué)活動(dòng)，不再照本宣科，而是從為什么學(xué)、怎樣去學(xué)、如何才能學(xué)得好、學(xué)了有什么用這幾個(gè)方面去設(shè)計(jì)每一次的教學(xué)活動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生如何去思考，發(fā)掘?qū)W生潛能，每一次的教學(xué)活動(dòng)都是對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的一次鍛煉。

1.理論知識(shí)的學(xué)習(xí)學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)主要以課堂教學(xué)為主。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)都是以教師講為主，偶爾的師生互動(dòng)也僅限于知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)答，學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮，計(jì)算思維能力得不到培養(yǎng)。教師在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重資料準(zhǔn)備工作，對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的講授不能僅依賴于課本，而更應(yīng)該聯(lián)系實(shí)際，特別是聯(lián)系學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)。比如在對(duì)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生講授二進(jìn)制和八進(jìn)制時(shí)，可將其與化學(xué)元素分布規(guī)律聯(lián)系起來(lái)，這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣，而且在無(wú)形中將枯燥的純計(jì)算機(jī)知識(shí)變得通俗易學(xué)，記憶深刻。教師在課堂上還應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生走上講臺(tái)，勇敢發(fā)表對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。一旦學(xué)生主動(dòng)思考了，那他們就會(huì)很自然地去分析問(wèn)題，收集信息并找到途徑解決問(wèn)題。而教師要做的就是拋出問(wèn)題，對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的方式方法提出切實(shí)的建議，幫助學(xué)生進(jìn)步。

2.實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)來(lái)說(shuō)，實(shí)踐環(huán)節(jié)主要分為基本操作和大作業(yè)兩部分。基本操作部分由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求按部就班完成，大作業(yè)則由教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)。大作業(yè)是對(duì)學(xué)生基本操作部分學(xué)習(xí)情況的一個(gè)綜合的考核辦法，既測(cè)試了學(xué)生的基本技能，又培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新的能力。大作業(yè)為學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)提供了很好的途徑。教師設(shè)計(jì)大作業(yè)時(shí)應(yīng)將規(guī)約、嵌入、轉(zhuǎn)化、仿真、遞歸、并行、抽象、分解、保護(hù)、冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)、系統(tǒng)恢復(fù)、啟發(fā)式、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、調(diào)度、折中，優(yōu)化等計(jì)算思維的特征點(diǎn)融入其中，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)要求，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模A(yù)留給學(xué)生較大的自由發(fā)揮的空間。如PowerPoint大作業(yè)的布置，可對(duì)分組人數(shù)、幻燈片的數(shù)量、考核知識(shí)點(diǎn)（如超鏈接、圖表、聲音等）、演示時(shí)間等進(jìn)行限制，但對(duì)文稿主題不做要求。學(xué)生在完成大作業(yè)時(shí)可最大程度地發(fā)揮創(chuàng)造力，主動(dòng)思考，參與到尋找主題、搜集資料、學(xué)習(xí)技術(shù)、測(cè)試效果、成果演示一系列的活動(dòng)之中，真正體會(huì)到自己才是教學(xué)活動(dòng)的主體，從而更加積極地投入到下一次的集體教學(xué)活動(dòng)中去。

三、總結(jié)

美國(guó)人已經(jīng)提出，在2050年以前要讓地球上每一個(gè)公民都具備“計(jì)算思維”的能力，要掃“計(jì)算機(jī)盲”。這里所指的計(jì)算機(jī)盲并不是指沒(méi)有接觸過(guò)計(jì)算機(jī)，沒(méi)有掌握計(jì)算機(jī)基本操作的人，而是指不會(huì)利用計(jì)算思維解決問(wèn)題的人。計(jì)算思維與人們的工作和生活密切相關(guān)，計(jì)算思維理所當(dāng)然地應(yīng)當(dāng)成為人類(lèi)不可或缺的一種生存能力。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)不再僅是教授計(jì)算機(jī)概念知識(shí)和基本操作，而是教會(huì)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)學(xué)科思維去解決實(shí)際問(wèn)題。目前，計(jì)算思維在我國(guó)還處于比較抽象的概念性傳播和學(xué)習(xí)階段，還不能直接全面地應(yīng)用到教學(xué)中去。計(jì)算思維與具體教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合案例還需要不斷地去研究和探索。

作者：徐新艷孫冰單位：南京工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院