以市場(chǎng)為導(dǎo)向的學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)

覃曉群++陳曄

DOI：10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2016.07.022

摘 要： “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，對(duì)大學(xué)生思維能力的培養(yǎng)提出了更高要求。以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，探索教育模式改革，結(jié)合社會(huì)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，讓學(xué)生得到多層次、多維度體驗(yàn)，使其學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識(shí)得以激發(fā)、計(jì)算思維能力不斷增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： 市場(chǎng)導(dǎo)向； 社會(huì)實(shí)踐； 培養(yǎng)； 計(jì)算思維

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）07-75-03

The market-guided cultivation of students' computational thinking ability

Qin Xiaoqun， Chen Ye

（School of Information Science and Engineering， Hunan International Economics University， Changsha， Hunan 410205， China）

Abstract： The "Internet plus" era has put forward higher requirements for the cultivation of students' thinking ability. Guided by market demands， exploring the reform of education model， combining with the social practice， cultivate students' computational thinking ability， and let students get multi-level and multi-dimensional experience， so as to stimulate their learning enthusiasm and innovation consciousness， and strengthen their computational thinking ability constantly.

Key words： market-guided； social practice； culture； computational thinking

0 引言

國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在2016年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告中談到“十三五”時(shí)期主要目標(biāo)任務(wù)和重大舉措時(shí)指出：強(qiáng)化創(chuàng)新引領(lǐng)作用，為發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力，促進(jìn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用。我國(guó)已進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)我們大學(xué)教育，尤其是對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，提出了更高、更緊迫要求。因此，我們必須改革教學(xué)模式，走出校門，融入社會(huì)，拓寬思路。對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，還要不斷地了解市場(chǎng)，分析市場(chǎng)，適應(yīng)市場(chǎng)，服務(wù)市場(chǎng)。在教師的指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)力。

1 開展多模式教學(xué)

1.1 課堂教學(xué)

計(jì)算思維的重要概念或基本原理，在教學(xué)上涉及：0和1的思維，語義符號(hào)化；思維方式和邏輯運(yùn)算；二進(jìn)制與算數(shù)運(yùn)算；編碼與符號(hào)運(yùn)算等理論課程。這些課程需遵循教學(xué)大綱，組織好課堂教學(xué)，使學(xué)生能熟練掌握和運(yùn)用計(jì)算系統(tǒng)的基本思維，掌握數(shù)字信息和非數(shù)字信息均可用0和1表示而進(jìn)行計(jì)算，即任何能表示成信息的事物，都能被計(jì)算機(jī)處理。這就對(duì)層次化構(gòu)造的硬件系統(tǒng)，就構(gòu)成了計(jì)算及其自動(dòng)化的基本思維之一。

1.2 研討式教學(xué)

研討式教學(xué)是以解決問題為核心內(nèi)容的教學(xué)方式，由教師創(chuàng)設(shè)問題情境，師生共同查找資料，研究、討論、實(shí)踐、探索，提出解決問題的辦法，使學(xué)生從中掌握知識(shí)，提高技能。

例如，遞歸及其算法是學(xué)生難以理解和掌握的章節(jié)，但又是能反映計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域中非常重要的計(jì)算思維模式。遞歸算法既是抽象表達(dá)的一種手段，也是問題求解的重要方法。教學(xué)中，我們可以采取以下步驟：教師精心設(shè)計(jì)課題→主題引導(dǎo)→學(xué)生準(zhǔn)備→分組研討→學(xué)生代表專題講授→課堂討論→教師答疑、點(diǎn)評(píng)、小結(jié)。教師可首先拿出德羅斯特效應(yīng)圖，直觀、生動(dòng)、有趣的向?qū)W生介紹遞歸視覺，然后再逐步引出遞歸的最重要能力——“用有限的語句來定義對(duì)象的無限集合”。然后再提出“何謂遞歸思維？”“遞歸如何構(gòu)造？”等研討課題；讓學(xué)生提前查閱資料，做好準(zhǔn)備；兩天后以小組（5～6人）為單位進(jìn)行討論、交流；每組選一個(gè)代表進(jìn)行專題發(fā)言；教師引導(dǎo)學(xué)生專題討論；最后由教師進(jìn)行系統(tǒng)歸納、點(diǎn)評(píng)，并詳細(xì)介紹遞歸關(guān)系、遞歸序列、遞歸過程、遞歸算法、遞歸方法和遞歸程序等相關(guān)概念，使學(xué)生真正掌握遞歸方法的典型特征，逐步學(xué)會(huì)自身調(diào)用自身，高階調(diào)用低階，實(shí)現(xiàn)其定義和求解。

1.3 體驗(yàn)式教學(xué)

體驗(yàn)式教學(xué)是通過實(shí)踐來認(rèn)識(shí)周圍事物，通過親身經(jīng)歷去感知、理解、感悟、驗(yàn)證教學(xué)內(nèi)容的一種教學(xué)模式[1]。凡是以活動(dòng)開始的，先行后知的，都可以算是“體驗(yàn)式教學(xué)”[2]。

體驗(yàn)式教學(xué)相對(duì)于傳統(tǒng)的講授式教學(xué)更具有趣味性、創(chuàng)造性、掌握知識(shí)更牢固等特點(diǎn)。研究表明，人通過閱讀獲得的知識(shí)僅能記住10%，對(duì)于聽到的知識(shí)能夠記住20%，而對(duì)于經(jīng)歷過的事情能夠記住80%。在體驗(yàn)式教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生獲得的知識(shí)是親身體驗(yàn)和感受的結(jié)果，從而會(huì)留下深刻印象甚至牢記終生[3]。

例如，對(duì)3D建模設(shè)計(jì)、平面設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)等學(xué)生興趣較濃的課程，教師可根據(jù)不同需要進(jìn)行案例教學(xué)、分析、討論等教學(xué)設(shè)計(jì)。給學(xué)生足夠的時(shí)間和機(jī)會(huì)，讓他們反復(fù)參與到專業(yè)實(shí)踐技能訓(xùn)練環(huán)境中，通過理論—實(shí)踐—領(lǐng)悟—總結(jié)—指導(dǎo)—感悟—再實(shí)踐—提升的反復(fù)體驗(yàn)過程，提高學(xué)生的自主意識(shí)和進(jìn)取精神，增強(qiáng)學(xué)生的思維能力。

2 深入實(shí)踐中培養(yǎng)

計(jì)算思維是一種理性思維、科學(xué)思維，也是人人都應(yīng)具備的一種重要思維?？茖W(xué)思維是一切科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新靈魂。科學(xué)思維包括推理思維，實(shí)證思維和計(jì)算思維。計(jì)算思維可改變大學(xué)計(jì)算機(jī)教育沿襲幾十年的教學(xué)模式，是大學(xué)計(jì)算教育振興的途徑[4]。計(jì)算思維能力培養(yǎng)應(yīng)順應(yīng)社會(huì)、市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)需求進(jìn)行多渠道、全方位、多維度培養(yǎng)。先重點(diǎn)強(qiáng)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)組成原理及C語言程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)和專業(yè)課程教學(xué)，使學(xué)生具備扎實(shí)的基本功，再進(jìn)一步拓寬教學(xué)渠道。加強(qiáng)校企合作，建立創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)基地，采取產(chǎn)學(xué)研合作等形式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。使基礎(chǔ)理論、社會(huì)實(shí)踐、技術(shù)創(chuàng)新在功能與資源優(yōu)勢(shì)上協(xié)同與集約，符合社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新規(guī)律，增強(qiáng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)社會(huì)應(yīng)用型人才。

2.1 在醫(yī)療中體驗(yàn)

大數(shù)據(jù)時(shí)代最大的轉(zhuǎn)變就是放棄對(duì)因果關(guān)系的渴求而關(guān)注相關(guān)關(guān)系。如我國(guó)唐代孫思邈撰寫的綜合性臨床醫(yī)著《千金要方》，記載了總計(jì)233卷，5300首方論。中醫(yī)認(rèn)為，很多疾病的癥狀、診斷及用藥之間存在著關(guān)聯(lián)性。篩選整理《千金要方》中的方劑，構(gòu)建包含藥物、方名、主治組成等字段的方劑數(shù)據(jù)庫，分別作藥物頻數(shù)分析、用藥關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等研究，將會(huì)對(duì)我國(guó)中醫(yī)寶庫的研究做出重要貢獻(xiàn)。又如中醫(yī)治療小兒肺炎療效肯定，但文獻(xiàn)報(bào)道的處方數(shù)以萬計(jì)，如果將這些大數(shù)據(jù)按照方劑的配伍規(guī)律、藥物的君臣佐使、疾病的陰陽表里、寒熱虛實(shí)等字段構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，找出其內(nèi)在規(guī)律，對(duì)小兒肺炎實(shí)施精準(zhǔn)治療，將取得更好的療效。

2.2 在商業(yè)中體驗(yàn)

在市場(chǎng)營(yíng)銷中，客戶的需求，客戶的維護(hù)，產(chǎn)品生命周期分析，銷售趨勢(shì)預(yù)測(cè)，以及有針對(duì)性的產(chǎn)品促銷活動(dòng)等，可運(yùn)用回歸分析方法，研究變量或?qū)傩蚤g的依賴關(guān)系，數(shù)據(jù)序列的趨勢(shì)特征、數(shù)據(jù)序列的預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)間的相關(guān)關(guān)系等。用聚類分析，研究客戶群體分類、客戶背景分析、客戶購買趨勢(shì)預(yù)測(cè)、市場(chǎng)細(xì)分等。在客戶關(guān)系管理中，通過對(duì)客戶數(shù)據(jù)庫大量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，尋求特異性，發(fā)現(xiàn)影響市場(chǎng)營(yíng)銷效果的關(guān)鍵因素，為產(chǎn)品定位、定價(jià)與定制客戶群，客戶尋求、細(xì)分與保持，市場(chǎng)營(yíng)銷與推銷，營(yíng)銷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和詐騙預(yù)測(cè)等決策支持提供參考依據(jù)。

2.3 在管理中體驗(yàn)

在企業(yè)危機(jī)管理及其預(yù)警中，運(yùn)用偏差分析探測(cè)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀、歷史記錄或標(biāo)準(zhǔn)之間的顯著變化和偏離。如：

進(jìn)度偏差（SV）=已完成工作的實(shí)際時(shí)間-計(jì)劃完成工作的計(jì)劃時(shí)間

成本偏差（CV）=已完成工作的預(yù)算費(fèi)用（BCWP）-已完成工作的實(shí)際費(fèi)用（ACWP）

當(dāng)觀測(cè)結(jié)果與期望值出現(xiàn)偏離，即需引起企業(yè)管理者高度重視，分析原因，找出差距，迅速地做出相應(yīng)處理。

2.4 在生產(chǎn)中體驗(yàn)

上世紀(jì)末在全球剛剛興起的“物聯(lián)網(wǎng)”，就是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)?！拔锫?lián)網(wǎng)”是計(jì)算思維的一種飛躍，它顛覆了傳統(tǒng)的思維模式，將所有物體與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。如果將這些設(shè)施喻為一塊新的地球工地，那么人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活乃至整個(gè)世界的運(yùn)轉(zhuǎn)都在它上面進(jìn)行。我國(guó)目前的綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測(cè)等各個(gè)行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試。

從“智慧地球”到“感知中國(guó)”，“物聯(lián)網(wǎng)”成為全球矚目的關(guān)鍵詞。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)時(shí)地收集溫度、濕度、風(fēng)力、大氣、降雨量。精準(zhǔn)地獲取土壤水分、壓實(shí)程度、電導(dǎo)率、pH值、氮素等土壤信息。從而進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，幫助農(nóng)民抗災(zāi)、減災(zāi)，科學(xué)種植，提高農(nóng)業(yè)綜合效益，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。隨著智能農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)、智能感知芯片、移動(dòng)嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用逐步成為研究的熱點(diǎn)[5]。

3 多層次體驗(yàn)

在學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)過程中，需根據(jù)不同專業(yè)學(xué)科門類、不同院校類型、不同教育層次以及不同教學(xué)要求來分層級(jí)體驗(yàn)。同時(shí)，還需根據(jù)不同類別部門或企業(yè)、機(jī)關(guān)、工廠、醫(yī)院、學(xué)校等行業(yè)的應(yīng)用需求進(jìn)行不同層級(jí)或不同類別體驗(yàn)。中國(guó)科技企業(yè)孵化器的發(fā)展已形成自己的特色并開始呈現(xiàn)多種形態(tài)。孵化器正朝著形式多樣化、功能專業(yè)化、投資主體多元化和組織網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。近些年來，大學(xué)科技園內(nèi)科技企業(yè)孵化器，吸引了數(shù)以萬計(jì)大學(xué)生和科技人員創(chuàng)業(yè)，為鼓勵(lì)大學(xué)生和海外科技人員創(chuàng)業(yè)發(fā)揮了重要的引導(dǎo)作用，為培養(yǎng)不同層次、不同專業(yè)大學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)業(yè)精神提供了重要平臺(tái)。

不同人群所需要的體驗(yàn)層次也不一樣。而各類體驗(yàn)之間是相互交錯(cuò)的。通過多種體驗(yàn)的交叉、集合、滲透，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生思維、聯(lián)想及創(chuàng)造靈感，開發(fā)更多新產(chǎn)品，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)市場(chǎng)發(fā)展的多元化需求。

4 結(jié)束語

計(jì)算思維的根本目的是解決問題，即問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用的角度來說，解決問題就是計(jì)算機(jī)的應(yīng)用問題[6]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”和“+互聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代為我們創(chuàng)造了無限商機(jī)。我們必須充分認(rèn)識(shí)、理解大學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的核心價(jià)值，掌握計(jì)算思維能力培養(yǎng)要素和方法，不斷創(chuàng)新教育教學(xué)方法，采取多模式、多渠道教學(xué)，以社會(huì)及市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，開展多層次、多維度體驗(yàn)，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識(shí)，為適應(yīng)市場(chǎng)、滿足市場(chǎng)需求，不斷提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

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