基于計(jì)算思維的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)改革研究

牡丹江師范學(xué)院是黑龍江省一所普通高等本科院校，學(xué)校目前已從以往的師范類特色學(xué)校逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐凰C合型的大學(xué)，非師范專業(yè)逐年增加，尤其是理工類專業(yè)的增多對通識課《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》的教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。為了培養(yǎng)理工類學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力，我校對理工科的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)進(jìn)行了改革，將計(jì)算思維融入了教學(xué)中，提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

一、 什么是計(jì)算思維

計(jì)算思維概念首先是由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真提出的，她指出：“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)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)?！庇猛ㄋ椎恼Z言進(jìn)行描述，即：計(jì)算思維是一種以計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行邏輯，進(jìn)行對應(yīng)的思維邏輯。計(jì)算思維的特征是數(shù)據(jù)、結(jié)果、運(yùn)算邏輯相對獨(dú)立。嚴(yán)格來說，計(jì)算機(jī)思維只是一種算法，計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)硬件本身無關(guān)，但可以針對這種算法，開發(fā)出在任何硬件和操作系統(tǒng)平臺上都能運(yùn)行的程序。

計(jì)算思維的理念是，可以將一切事物最后都?xì)w納為0/1、程序和遞歸，我們可以形象地用一棵樹來表達(dá)它。

二、 牡丹江師范學(xué)院基于計(jì)算思維的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》改革措施

為了將計(jì)算思維理念融于《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)中，我校對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)進(jìn)行了以下改革。

(一)改革理論教學(xué)環(huán)節(jié)，將計(jì)算思維融入教學(xué)中

《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程是牡丹江師范學(xué)院非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)的入門課程，改革理論教學(xué)環(huán)節(jié)是將計(jì)算思維理念融入《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》的關(guān)鍵點(diǎn)。計(jì)算思維教育應(yīng)以寬度教學(xué)開始，以深度教學(xué)結(jié)束，在教學(xué)過程中采用案例驅(qū)動(dòng)，將計(jì)算思維蘊(yùn)含在案例中。在案例中蘊(yùn)含思維，即案例不是講述事實(shí)，而真正講述的是隱含在事實(shí)背后的思維。通過對《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)，大學(xué)生能系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識，包括計(jì)算機(jī)的硬件技術(shù)、硬件系統(tǒng)的基本工作原理和流行軟件的使用方法，還有現(xiàn)在人們無時(shí)無刻都離不開的網(wǎng)絡(luò)知識。計(jì)算思維提高了大學(xué)生的抽象思維能力和解決問題的能力，為大學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

(二)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將計(jì)算思維融于實(shí)際問題的解決中

《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程除了要求掌握相應(yīng)的理論知識外，還要掌握相關(guān)的實(shí)際操作技能。計(jì)算思維的理念雖然可以在理論課堂上進(jìn)行講授，但想將這種理念真正轉(zhuǎn)換為解決實(shí)際問題的能力，還離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此，抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)也很重要。讓學(xué)生將計(jì)算思維理念融于解決實(shí)際問題中的前提是對理論課中計(jì)算思維概念的理解，之后，教師在實(shí)踐課中給學(xué)生提出問題，讓學(xué)生將問題進(jìn)行分解，最終歸納為0和1，得出算法，并通過編程來解決問題。牡丹江師范學(xué)院《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》理科專業(yè)可設(shè)的語言類課程是C語言，學(xué)生通過對計(jì)算思維的掌握進(jìn)行分析、歸納，最后通過編程來解決難題。

(三)通過評價(jià)模式，檢驗(yàn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)對《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)的效果

對于研究計(jì)算思維在《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用效果，我們主要通過實(shí)驗(yàn)效果研究、學(xué)生行動(dòng)研究以及評價(jià)研究一系列的方法。

在實(shí)驗(yàn)研究中，我們通過給學(xué)生提出客觀實(shí)際問題（如典型的百元百雞），使學(xué)生根據(jù)掌握的計(jì)算思維理念，將問題歸納為0和1的根節(jié)點(diǎn)，最后拿出實(shí)踐模式。通過驗(yàn)證，可以證實(shí)學(xué)生在掌握計(jì)算思維理念后提高了創(chuàng)新能力。

三、 結(jié)語

通過計(jì)算思維應(yīng)用于《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》的教學(xué)研究，我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，還提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，計(jì)算思維的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，解決了《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的需求，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，并且促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的形成。