王 華，梅 強(qiáng)

（江西工程學(xué)院 江西 新余338029）

計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革

王 華，梅 強(qiáng)

（江西工程學(xué)院 江西 新余338029）

計(jì)算機(jī)作為當(dāng)前主流的應(yīng)用設(shè)施被廣泛投入到各個(gè)行業(yè)中，而其高效率、高精度、信息化等優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)著其優(yōu)秀的能力，為了能夠符合時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)也開(kāi)展了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教育，希望能夠以此來(lái)為當(dāng)前各個(gè)階段的學(xué)生在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用方面打下良好的基礎(chǔ)。而大學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的重要階段，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容不能夠只局限于操作等方面，更需要培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力。大學(xué)生只有擁有科學(xué)、規(guī)范的計(jì)算思維理念，在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程時(shí)才能夠以正確的方式對(duì)待，學(xué)習(xí)效率也將進(jìn)一步提高。本文將通過(guò)分析當(dāng)前大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的困難，系統(tǒng)性的分析計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革。

計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)；課程教學(xué)

0 引言

自從2010年多所高校提出有關(guān)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展的相關(guān)戰(zhàn)略提議之后，國(guó)內(nèi)普遍高校對(duì)于以計(jì)算思維作為基礎(chǔ)的新型的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革有了廣泛的認(rèn)知。在2011年召開(kāi)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程報(bào)告論壇中，很多高校也針對(duì)這一教學(xué)改革提出了自己的看法。就當(dāng)前時(shí)代背景而言，普遍高校對(duì)于以培養(yǎng)計(jì)算思維能力作為基礎(chǔ)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的改革是有充分認(rèn)知的，但是如何將認(rèn)知付諸于實(shí)踐，特別是在對(duì)內(nèi)容的重新規(guī)劃以及組織方面，仍然需要以一個(gè)成熟了眼光來(lái)對(duì)待。

1 大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)

根據(jù)從多所院校取得的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容安排來(lái)看，很多院校設(shè)置的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程涉及的知識(shí)點(diǎn)非常廣。課程學(xué)時(shí)基本相同，模塊之間沒(méi)有太多的聯(lián)系性，也就是說(shuō)可以先從模塊一開(kāi)始講，也能夠從模塊三開(kāi)始講，沒(méi)有一個(gè)內(nèi)容的集成性質(zhì)，缺乏強(qiáng)有力的系統(tǒng)性。而這樣的課程安排會(huì)同時(shí)給學(xué)生和教師帶來(lái)很多困難。就教師而言，因?yàn)橛懈髯圆煌瑢?zhuān)業(yè)的研究領(lǐng)域，因此想要做到對(duì)每一個(gè)模塊都有深刻的認(rèn)知是十分困難的。這也就表示如果教師想要真正的將知識(shí)點(diǎn)講解透徹，就需要花費(fèi)非常多的時(shí)間進(jìn)行研究，這給教師的工作提出了很大的挑戰(zhàn)。而如果不花費(fèi)大量的時(shí)間，就意味著一些知識(shí)點(diǎn)難以全面的傳授給學(xué)生，那么知識(shí)點(diǎn)的設(shè)置就變得沒(méi)有存在感。而對(duì)于學(xué)生而言，因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)多、概念復(fù)雜，很容易讓一些基礎(chǔ)本來(lái)就薄弱的學(xué)生更加難以理解，這樣就容易出現(xiàn)很大的教學(xué)問(wèn)題。

通過(guò)多方的教學(xué)效果反饋、學(xué)生教師提供的信息，當(dāng)前大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)有以下幾點(diǎn)：首先，課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)將程序及軟件的應(yīng)用作為主要內(nèi)容，還是講基本原理與理論作為主要教學(xué)內(nèi)容；其次，面對(duì)龐大的知識(shí)體系，教師該如何銜接或是過(guò)渡知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)系；最后，如何讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)深刻的了解，并學(xué)以致用。

2 計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革重點(diǎn)

計(jì)算思維指的是應(yīng)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)也有這樣一種解釋?zhuān)从?jì)算思維需要建立在計(jì)算過(guò)程的能力以及限制之上，并且通過(guò)人或者機(jī)器執(zhí)行，其內(nèi)涵在于并不是所有的計(jì)算過(guò)程都是要靠計(jì)算機(jī)完成的。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)計(jì)算思維的核心方法是“構(gòu)造”?！皹?gòu)造”范圍三種形式狀態(tài)：對(duì)象構(gòu)造、過(guò)程構(gòu)造以及驗(yàn)證構(gòu)造。對(duì)象構(gòu)造指的是面向計(jì)算過(guò)程中如指令以及硬件系統(tǒng)等對(duì)象；過(guò)程構(gòu)造指的是以對(duì)象的計(jì)算形態(tài)作為基礎(chǔ)的構(gòu)造；驗(yàn)證構(gòu)造則指的是針對(duì)上述兩種構(gòu)造的有效分析。所以，計(jì)算思維的核心內(nèi)容就在于培養(yǎng)其構(gòu)造能力。而之所以將計(jì)算思維融入到大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革中，是因?yàn)橛?jì)算思維能夠反映計(jì)算機(jī)學(xué)科最本質(zhì)的特征以及最核心的方法。讓學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)學(xué)科有一個(gè)最根本的了解。而處于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的計(jì)算思維能力的培養(yǎng)不同于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力的培養(yǎng)，它不需要更不可能涉及到計(jì)算思維的方方面面，而是需要基于普遍學(xué)生的需求，培養(yǎng)他們最根被的計(jì)算思維能力，即對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力、掌握判斷以及選擇計(jì)算機(jī)工具和方法的能力和引用計(jì)算機(jī)解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力。

計(jì)算思維是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)并且具備鮮明的時(shí)代特征，因此，計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革需要順應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。而改革的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在以下兩個(gè)方面：回歸到計(jì)算機(jī)原理教學(xué)以及培養(yǎng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決計(jì)算問(wèn)題的能力。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題是計(jì)算思維的一個(gè)重要體現(xiàn)，這其中有兩方面重要的內(nèi)容：“利用計(jì)算機(jī)”以及“解決問(wèn)題”。因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)當(dāng)將這兩方面作為主題進(jìn)行教學(xué)改革。

當(dāng)前時(shí)代的計(jì)算機(jī)具有相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于多個(gè)方面，也可以從多個(gè)角度進(jìn)行使用。它既能夠像玩具一樣，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作來(lái)找到樂(lè)趣；也能夠像復(fù)雜的公式定理一樣，需要深入的研究才能夠使用。而針對(duì)這樣一個(gè)多層次的特性也出現(xiàn)了不同的教學(xué)理念。因此，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)當(dāng)將自身定位在一個(gè)合理的位置，而不是僅僅將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行教學(xué)。例如，在開(kāi)展“利用計(jì)算機(jī)”這一課題時(shí)，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育需要從計(jì)算機(jī)的原理角度組織教學(xué)內(nèi)容并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。要說(shuō)明的是，這種定位方式并不是改革創(chuàng)新，而是真正的把大學(xué)計(jì)算機(jī)回歸到同大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)化學(xué)同樣基礎(chǔ)性地位的過(guò)程。而大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程還應(yīng)當(dāng)深入展示計(jì)算機(jī)“解決問(wèn)題”的強(qiáng)大能力，即解決抽象問(wèn)題、通過(guò)應(yīng)用程序解決問(wèn)題等等。

3 具體案例實(shí)施

需要明白的是，基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容改革并不只是把教學(xué)的內(nèi)容體系進(jìn)行適當(dāng)樹(shù)立，更需要組織好各個(gè)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠通過(guò)學(xué)習(xí)明白計(jì)算思維的基本方法。

而問(wèn)題引入的教學(xué)方式因?yàn)樵谄渌麑W(xué)科中有良好的表現(xiàn)，因此可以在計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)組織中應(yīng)用這一方式，通過(guò)引入問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，讓學(xué)生明白問(wèn)題的核心以及核心解決方法。下面也將以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”這一教學(xué)內(nèi)容作為案例，系統(tǒng)性的分析基于計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程該如何組織實(shí)施。

首先，引入問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺(tái)，通過(guò)它把各個(gè)點(diǎn)、面、體的信息聯(lián)系到一起，從而實(shí)現(xiàn)這些資源的共享。它是人們信息交流使用的一個(gè)工具。那么網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將要解決的根本問(wèn)題是：收發(fā)端的識(shí)別（即確認(rèn)是誰(shuí)收發(fā)的消息）、內(nèi)容的識(shí)別（即發(fā)送的是什么消息）、信息傳播的途徑、信息傳遞的安全性以及完整性等。這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分的主要內(nèi)容，而每一個(gè)內(nèi)容都可以引發(fā)出一些問(wèn)題來(lái)探討。所以，網(wǎng)絡(luò)中的各知識(shí)點(diǎn)本身都是問(wèn)題引發(fā)出的，也需要通過(guò)問(wèn)題的引入讓解決方案更加具有針對(duì)性。

其次，問(wèn)題的解決。解決問(wèn)題最重要的就是理清思路，只有思路清晰才能知道每一個(gè)環(huán)節(jié)需要做什么，進(jìn)度才能夠更加有所保障。而在“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”這一教學(xué)內(nèi)容中，其核心思路在于“約定”，不同機(jī)器之間如果有了統(tǒng)一的約定，那么就能夠在后續(xù)的傳收信息中更加便捷的識(shí)別出對(duì)方。而所謂的“約定”，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中就是各類(lèi)協(xié)議。因此，協(xié)議往往伴隨著通信，通信往往伴隨著網(wǎng)絡(luò)。而面對(duì)如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，如果協(xié)議太過(guò)復(fù)雜只會(huì)影響信息傳輸?shù)乃俣?，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者需要通過(guò)把通信問(wèn)題劃分成若干個(gè)小問(wèn)題，并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的協(xié)議，保證每個(gè)協(xié)議的設(shè)計(jì)、分析以及編碼和測(cè)設(shè)都比較容易。這種思想的重要體現(xiàn)就是網(wǎng)絡(luò)的分層模型，例如，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍就分為了局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等等。

接著，進(jìn)一步探索。對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步探索首先需要進(jìn)一步發(fā)問(wèn)。因?yàn)樽鳛榫W(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者必須要考慮一個(gè)事件的各種狀態(tài)，例如IP作為實(shí)現(xiàn)收發(fā)端識(shí)別的基本方法，如果IP地址枯竭，就要求新的解決方法。因此，就需要通過(guò)進(jìn)一步探索思考，提出多種情況的解決方式，從而適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的各種情況。

總的來(lái)說(shuō)，計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革希望通過(guò)在教學(xué)內(nèi)容以及課堂組織等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中融入“計(jì)算思維”的概念，讓學(xué)生能夠深入的理解計(jì)算機(jī)這門(mén)學(xué)科的真正內(nèi)涵，而不是單單的將它作為一個(gè)利用的工具，而是逐漸提升自己通過(guò)計(jì)算機(jī)分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的意識(shí)和能力。

4 結(jié)論

計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革需要多方面的努力，并針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)安排、教學(xué)方式進(jìn)行一系列的優(yōu)化。而這并不能夠一蹴而就，需要長(zhǎng)期的實(shí)踐才能夠真正的達(dá)到效果。而這離不開(kāi)各個(gè)高校的領(lǐng)導(dǎo)及教師的重視，只要有多方面的共同努力，學(xué)生才能夠?qū)Υ髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程有更加深入的了解。

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Teaching Content Reform of College Computer Basic Courses under Condition of Computational Thoughts

Wang Hua Mei Qiang
(Jiangxi College of Engineering,Xinyu 338029 China)

Computer facilities are widely used as the current mainstream into various industries, and the advantage of high efficiency, high precision and information embodies its good ability, in order to conform to the development of The Times, our country also carried out computer basic courses education, hope to be able to to for current students at various stages in the application of computer to lay a good foundation. The university as an important stage of cultivating students' professional ability, the content of computer foundation course can not only limited to the aspects such as operation, more need to be calculated to cultivate students thinking ability. College students only have a scientific, standardized calculation concept of thinking, in learning basic computer courses to treat in the right way, the learning efficiency will be further improved. This article through the analysis of current situation of basic computer courses teaching university faces difficulties, systematic analysis and calculation of thinking under the condition of college basic computer course teaching content reform.

Computational thinking; University of calculation basis; Course teaching

C32

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.048

本文著錄格式：王華，梅強(qiáng).計(jì)算思維條件下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革[J].軟件，2016，37（12）：224-226