基于計算思維的計算機硬件教學(xué)一體化改革研究

摘要：當(dāng)今社會計算機已經(jīng)成為人們生活中必不可少的工具，計算機技術(shù)成為未來社會衡量人才標(biāo)準(zhǔn)之一。計算機硬件教學(xué)是計算機必備基礎(chǔ)，對一些計算機技術(shù)薄弱學(xué)生而言具有極大幫助。計算機硬件教學(xué)并非僅僅進行各項硬件技術(shù)的理解認(rèn)識，還需進行更深層次的理解思考，培養(yǎng)學(xué)生計算機思維創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：計算思維；計算機硬件；改革研究；

【分類號】TP303-4；G712

計算機硬件教學(xué)是計算機教學(xué)基礎(chǔ)課程之一，作為未來社會人才必備技能，計算機技術(shù)能夠有效提高當(dāng)學(xué)生的社會競爭力，為未來求職提供更高平臺。當(dāng)前眾多學(xué)校開設(shè)計算機硬件教學(xué)都是簡單向?qū)W生介紹各種計算機硬件設(shè)備，講解各種硬件設(shè)備的作用及安裝方法，并未從更深層次進行引導(dǎo)，教學(xué)效果不佳。21世紀(jì)提倡人才創(chuàng)新，計算機領(lǐng)域更是如此，因此在教學(xué)中必須帶有計算思維，提高學(xué)生發(fā)散性思維和創(chuàng)新能力。

1 計算思維概述

計算思維概念產(chǎn)生已久，卻一直未形成統(tǒng)一概念，各國學(xué)者專家都對其由自己的理解。一般而言，計算思維主要有以下幾層含義；

（1）計算思維是一種解決問題的思維方式，通過計算科學(xué)思維方式考慮問題，將計算思想貫穿于解答過程，簡化步驟，提高解決問題效率。

（2）計算思維是一種解決問題的有效手段，結(jié)合計算算法形成計算方案，能夠?qū)⒁话銌栴}轉(zhuǎn)化為算法問題，并用算法語句解決問題，因此計算思維對解決問題至關(guān)重要。

（3）計算思維能過有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，其包含嚴(yán)謹(jǐn)思維以及符合現(xiàn)代社會需求思維模式有效提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生更好發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

計算思維是否是計算機學(xué)科教學(xué)必然方式主要通過兩點來驗證，一種是計算思維能夠適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)，解決教學(xué)中常見問題；二是計算思維能夠有效融現(xiàn)代教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，為學(xué)生日后更好發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

2 計算機思維對計算機硬件學(xué)科教學(xué)影響

2.1 計算思維是計算機硬件完成計算的基礎(chǔ)

計算機硬件是計算機能夠有效運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，計算機所有運行過程都需要硬件基礎(chǔ)支持，而計算機硬件是計算機教學(xué)最初學(xué)科，若在教學(xué)伊始就采用計算思維理解計算機硬件能夠為計算機教學(xué)奠定有效平臺，便于學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)，為解決問題奠定堅實基礎(chǔ)，學(xué)生在遇到問題時能夠更好理解計算機解決各種問題原理。

2.2 計算思維是計算機硬件課程專業(yè)基礎(chǔ)

計算思維是計算機硬件課程專業(yè)基礎(chǔ)，計算思維的培養(yǎng)是一個連續(xù)性過程，若在學(xué)習(xí)計算機硬件教學(xué)中未形成初步計算思維理念，必然導(dǎo)致教學(xué)過程中思維連續(xù)性斷裂，由此可見保持計算思維教學(xué)連續(xù)性對整個計算機教學(xué)過程有深遠意義，若在基礎(chǔ)階段未形成初步思維體系將導(dǎo)致后續(xù)學(xué)習(xí)出現(xiàn)思維訓(xùn)練出現(xiàn)青黃不接現(xiàn)象，不利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

2.3 計算思維與電子產(chǎn)品開發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計密切關(guān)聯(lián)

計算機硬件課程是各種電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)，在進行電子產(chǎn)品開發(fā)過程中必須利用計算思維進行編程以及系統(tǒng)設(shè)計，從某種意義上來說，計算思維必將成為計算機硬件教學(xué)核心。基于以上幾點，計算機思維出現(xiàn)在計算機教學(xué)過程已經(jīng)是大勢所趨。為解決當(dāng)前社會對計算機人才需求必須必須培養(yǎng)學(xué)生的計算思維基礎(chǔ)。將計算思維引入計算機硬件教學(xué)基礎(chǔ)中并非簡單的教學(xué)設(shè)計改革，而是將計算思維貫穿到整個教學(xué)過程中，實現(xiàn)計算思維同計算機硬件教學(xué)全方位結(jié)合，實現(xiàn)一體化教學(xué)。

3 基于計算思維開發(fā)適合學(xué)科特點的教學(xué)設(shè)計

3.1 提出問題

計算機硬件教學(xué)過程第一個具體任務(wù)就是根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)定準(zhǔn)確刻畫提出問題的方法及內(nèi)容，教師在教學(xué)中可以提出類似于“做一個舉重裁決電子表決器”的直接任務(wù)式問題，還可以通過疑問引導(dǎo)式如“增加內(nèi)存芯片時片間線路如何連接”，提出是課堂教學(xué)第一步，且不論通過何種方式提出問題都需保證后續(xù)能夠?qū)栴}進行有效解答，便于學(xué)生后續(xù)分析問題時進行有效解答，引導(dǎo)學(xué)生建立完整解決問題途徑。

3.2 分析問題

提出問題后需對問題進行分析，以便找到解決問題的方法途徑。教師在教學(xué)中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生找到正確思路，分析問題是教學(xué)過程第二個難點，教師在引導(dǎo)中不能過于明顯提醒學(xué)生解決問題方法，在此基礎(chǔ)上通過一定知識暗示提醒學(xué)生找到解決問題方法。教師在該階段教學(xué)難點主要是對引導(dǎo)尺寸的把握，達到收放自如，教師在教學(xué)前期課多收少放，待學(xué)生有一定基礎(chǔ)后再多放少收。

3.3 解決問題

解決問題是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是體現(xiàn)計算思維培養(yǎng)效果的最直接階段。通過教師引導(dǎo)學(xué)生找到解決問題的準(zhǔn)確方法，開始實踐。按照既定解決問題方法展開實踐會有兩種結(jié)果，一種是順利完成，達到預(yù)期目標(biāo)，另一種是解決方法不當(dāng)，實踐過程不順利，此時需尋找問題出在哪里，并對現(xiàn)有解決方案進行分析，改善不當(dāng)之處，直至找到準(zhǔn)確解決方法。

4基于計算思維的課堂教學(xué)方法

4.1 課堂角色任務(wù)轉(zhuǎn)換

計算思維在計算機硬件教學(xué)中應(yīng)用要求學(xué)生成為教學(xué)主體，教師從傳統(tǒng)教學(xué)主導(dǎo)地位轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)角色。師生雙方必須完成這兩種角色轉(zhuǎn)變才能夠在根本上提高教學(xué)效果。教師在教學(xué)中需進行有效掌控，學(xué)生需由被動學(xué)生向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。教師在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生參與到教學(xué)過程中，實現(xiàn)師生互動教學(xué)，學(xué)生提出教學(xué)中存在的各種問題，教師進行引導(dǎo)，學(xué)生自主探究找到問題解決方案，從基礎(chǔ)知識、實踐能力、思維能力幾個方面全方位提高學(xué)生素質(zhì)。

4.2 教學(xué)環(huán)境的要求

計算思維在計算機硬件教學(xué)中需由各種環(huán)境條件支持。傳統(tǒng)教學(xué)僅進行基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，并讓學(xué)生簡單接觸各種計算機硬件即可?，F(xiàn)代教學(xué)與理念要求學(xué)生參與到計算機硬件實踐中，因此教師需為學(xué)生提供和諧教學(xué)環(huán)境，鼓勵學(xué)生展開探究性學(xué)習(xí)。學(xué)校需為學(xué)生提供教學(xué)所用硬件設(shè)施，讓學(xué)生能夠展開自主探究學(xué)習(xí)。探究過程中教師在旁引導(dǎo)，學(xué)生動手實踐。此階段學(xué)校不可因投入成本加大而簡化，應(yīng)從學(xué)生未來發(fā)展角度看待問題。

結(jié)束語：

計算思維是計算機技術(shù)的基本思維方式，計算機硬件教學(xué)是計算機技術(shù)的基礎(chǔ)，因此培養(yǎng)學(xué)生計算思維應(yīng)從計算機硬件教學(xué)做起，從初始階段培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，為日后更好發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

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作者簡介：于慧卉（1982.1--），女，黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣人，黑龍江大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 本科生endprint