馮娜　李瑩

摘 要：當前，越來越多的學者對計算思維感興趣，面向計算思維的教學已成為大學計算機課程的教學改革方向。計算思維具有定量性、可測試性、模塊化等特點。從專業(yè)角度說，計算思維具有計算的手段機械化、計算過程的形式化、計算執(zhí)行的自動化?，F(xiàn)行教育中存在脫離實際、學生理解力差等問題。計算思維的應用很好的解決了這個問題，將計算思維應用于計算機基礎課程，是將抽象與綁定再現(xiàn)的一種教育模式。

關鍵詞：計算思維；定量性；自動化；教育模式

中圖分類號：TP3-4；G642

2006年初，美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上刊登了某高校大學計算機科學系主任Wing教授的一篇報道。該文章中提及了計算思維（Computational Thinking）的概念[1]。周教授認為：運用計算機科學的基礎概念來進行問題分析求解、系統(tǒng)設計、以及對人類行為進行抽象理解等涵蓋計算機科學的一系列思維活動[2]都是計算思維。

為了讓人們更易于理解，周教授將計算思維的定義做了闡述：通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個我們知道問題怎樣解決的方法；是一種遞歸思維，是一種并行處理，是一種把代碼譯成數(shù)據(jù)又能把數(shù)據(jù)譯成代碼，是一種多維分析推廣的類型檢查方法；是一種采用抽象和分解來控制龐雜的任務或進行巨大復雜系統(tǒng)設計的方法，是基于關注分離的方法（SoC方法）；是一種選擇合適的方式去陳述一個問題，或對一個問題的相關方面建模使其易于處理的思維方法；是按照預防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式，并從最壞情況進行系統(tǒng)恢復的一種思維方法；是利用啟發(fā)式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規(guī)劃、學習和調(diào)度的思維方法；是利用海量數(shù)據(jù)來加快計算，在時間和空間之間，在處理能力和存儲容量之間進行折衷的思維方法。

1 計算思維的理論特征與實際特征

上面內(nèi)容主要介紹了計算思維的概念，但并沒有具體介紹計算思維的具體應用。周教授想讓大家盡可能的擴展計算思維的外延。周教授希望人們不要把精力過多的放在計算思維的概念上，而把精力放在計算思維的運用上，通過計算思維在各個學科的創(chuàng)造性的運用，讓計算思維在各個領域有長足的發(fā)展。

要想把計算思維應用到計算機應用基礎課程上，必須先明確了解計算思維的特點。

在研究層面上，對于一個問題的解決，計算思維的習慣思路是這樣的：

（1）首先明確需求，即要搞清楚需要解決一個什么問題，明確了目的之后，才能保證實施過程朝著目標前進；（2）解決方案以及階段的里程碑都是有定量的，可以通過具體的指標進行考核，進行測試。能夠確保每個階段都是可以驗證的；（3）整個解決方案可以細分成很多個小步驟來完成。這樣就可以清楚的看到每一步的進步。

計算思維從專業(yè)角度來說，計算手段具有機械化的特點，從計算過程中來說具有形式化的特點，計算執(zhí)行過程具有自動化的特點。

2 現(xiàn)行計算機應用基礎課程中的困惑

（1）課程地位受到新技術或者新軟件的影響較大，特別是一些計算機基礎課程，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結構，學生感覺學的很抽象且不好理解。但是如果把課程改成以應用課程為主的話，新技術或者新軟件的時效性等讓人們對課程的定位和評價[3]影響較大；（2）老師對“學生”接受理解程度的判斷[4]存在問題。純理論性授課方法，學生基本接受不了，特別是對一些二類或三類本科院校。高考入學分數(shù)的差距代表了他們在對計算機相關課程的理解上存在差別，特別是對一些理論性價較強、抽象性較強的課程，比如數(shù)據(jù)結構。數(shù)據(jù)結構課程中一般使用C語言或者C++語言作為指導語言進行講解，這是否就說明在學習某些課程之前必須要有相應的前導課程呢？（3）計算機專業(yè)與非計算機專業(yè)的教師對大學第一門計算機基礎課程的核心內(nèi)容的期望是否一致。在選擇講解的知識點內(nèi)容是否合理、學生對于知識點的掌握程度如何等；（4）現(xiàn)階段教學大綱中所列的“計算機文化基礎”是否是其他計算機課程的“前沿中”的章節(jié)。大學計算機課程應該包含哪些內(nèi)容，哪些內(nèi)容是其他課程的前導課程等問題?，F(xiàn)階段安排的“C語言”，在“微機原理”課程前是否合理等問題；（5）如何由知識傳授轉為基于知識的思維傳授。思維性教學已被提倡了很久，為什么沒有很好地落實下去？思維性教學落實與執(zhí)行的合適手段是怎樣的？（6）怎樣轉換課程的教授方式，把知識傳授轉為基于知識的思維傳授。為什么思維性教學被提倡了很久，但是沒有很好地落實？應該如何落實思維性教學，才能正確的轉換教授方式？

3 計算思維在計算機應用基礎課程中的作用

傳統(tǒng)教學方法在計算機基礎課程，如C語言、操作系統(tǒng)、微機原理中的應用已經(jīng)很多年了，但是效果不佳。主要出現(xiàn)的問題有應用性差、學生不好理解、學好了之后容易忘記、實用性差。計算機專業(yè)或者非計算機專業(yè)的同學畢業(yè)后，在進入企業(yè)后基本都不能立即投入工作。

計算思維改變了現(xiàn)行教育的模式，如C語言的學習，傳統(tǒng)教育的模式是每周4節(jié)課，2節(jié)理論，2節(jié)上機。計算思維不局限于課堂，充分調(diào)都課下時間，發(fā)揮學生主動性，變被動學習為主動學習。將C語言知識點細分為10個知識點，如數(shù)據(jù)類型、循環(huán)控制語句等等。每個知識點設置指定的數(shù)量的練習題，練習題通過博客上傳到的網(wǎng)上，教師通過博客批改學生作業(yè)。使用博客的教學方法，一方面博客能調(diào)動學生學習的興趣，學生能夠主動上傳作業(yè)；另一方面布置定量的作業(yè)，而且學生做的作業(yè)都可以定時檢查。

以“軟件系統(tǒng)設計”講授為例，以軟件設計的步驟為中心，貫穿講解一個大型項目的可行性分析→需求分析→概要設計→詳細設計→編碼→測試→部署等。讓學生實際操作一個系統(tǒng)，這樣才能理解計算思維的含義，從而把計算思維應用到軟件系統(tǒng)設計課程的學習中。

4 計算思維對未來各學科人才的影響

嵌入式、人工智能的成功體現(xiàn)了計算思維對各學科專業(yè)人才的一種影響，這種影響是深遠的。還有許多例子，如阿里巴巴、當當網(wǎng)、谷歌、華為等企業(yè)的成功是計算機的影響還是計算思維的影響呢。進一步分析可看出，各個專業(yè)的人才未來都有可能使用計算機或計算技術或從事以上兩類工作。

各個學科對于計算思維的研究、創(chuàng)新和應用推動著各個行業(yè)的發(fā)展。各種傳感器技術的發(fā)展推動著工業(yè)、汽車制造業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在技術的革新、計算思維的發(fā)展已經(jīng)超越了行業(yè)的限制。最近比較流行的物聯(lián)網(wǎng)，就是指物物相連、利用各種傳感器技術、借助移動網(wǎng)絡可以采集如蔬菜等信息，從而實現(xiàn)智能澆水、施肥。在未來已經(jīng)說不清楚是計算機思維還是計算思維在影響著人類的發(fā)展。但是各學科、各行業(yè)的發(fā)展肯定需要人才來研究和發(fā)展，未來是計算機人才引導社會向前發(fā)展。

5 結束語

本文針對計算思維的內(nèi)涵和外延進行的深刻分析，總結了計算思維的各種特征，同時描述了計算應用基礎課程中存在的各種困惑和誤區(qū)。介紹了計算機基礎如：C語言和軟件系統(tǒng)設計中如何應用計算思維進行理論和實踐方面的授課。讓我們體會到在計算機應用基礎課程中使用計算思維，對于學生理解相關課程以及熟練使用相關課程解決實際問題方面的影響。最后本文總結了現(xiàn)在計算思維在各個行業(yè)的應用，造就了一批優(yōu)秀的企業(yè)，如阿里巴巴、百度、谷歌、華為等，同時為我們帶來了很多應用性的產(chǎn)品?，F(xiàn)在環(huán)顧周圍計算思維正逐步改變著我們的生活方式?？梢灶A見在未來，掌握計算思維的各學科人才必然會成為各個行業(yè)發(fā)展的催化劑，引領前沿技術的發(fā)展。

參考文獻：

[1]WingJM.ComputationalThinking.CommunicationsoftheACM，2006（03）：33-35.

[2]周以真.計算思維[J].中國計算機學會通訊，2007（11）.

[3]王飛躍.從計算思維到計算文化[J].中國計算機學會通訊，2007（11）.

[4]董榮勝.計算教育哲學初探[J].計算機科學，2000（01）：93-97.

作者單位：濰坊工程職業(yè)學院，山東青州 262500