趙勇超　謝瑩　顏麗君　李春梅

摘 要 大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程是作為普通院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生入校后第一個(gè)需要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程。提出大學(xué)計(jì)算機(jī)課程，不能一味地強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)是作為工具使用而存在著，應(yīng)摒棄計(jì)算機(jī)科學(xué)沒有理論只是工具的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，需要將計(jì)算思維引入到大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，可從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)入，以直觀教學(xué)為基點(diǎn)，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作為支撐，以重視實(shí)驗(yàn)及作業(yè)為重要輔助的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教學(xué)方式。形成圍繞使用計(jì)算手段求解問題的全過程來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 計(jì)算思維 課程教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.01.067

目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和社會(huì)生活的各個(gè)方面，信息化社會(huì)要求所有工作人員必須不同程度地了解和掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍更加廣泛。由此帶來的計(jì)算機(jī)知識(shí)在各個(gè)專業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍，如何體現(xiàn)本專業(yè)的普及性及特殊性，需要我們深入探究。

1 計(jì)算思維概念回顧

1.1 計(jì)算思維的定義

美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院周以真（Jeannette Wing）教授是最早提出“計(jì)算思維”概念的學(xué)者，她提出計(jì)算思維的定義為：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)。

1.2 計(jì)算思維的特征

計(jì)算思維的特征表現(xiàn)為：（1）概念化，不是程序化。計(jì)算機(jī)科學(xué)不是計(jì)算編程，可進(jìn)一步說，計(jì)算機(jī)科學(xué)不僅關(guān)注計(jì)算機(jī)，還要求能夠在抽象的多個(gè)層面上思維。（2）根本的，不是刻板的技能。根本的技能是每一個(gè)人為了在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職能所必須掌握的；刻板的技能意味著繼續(xù)的重復(fù)。（3）是人的，不是計(jì)算機(jī)的思維方式。計(jì)算思維是人類求解問題的一條途徑，但絕非要使人類像計(jì)算機(jī)那樣去思考。（4）數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，又本質(zhì)上源自工程思維，兩者的互補(bǔ)與融合很好地體現(xiàn)在抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)學(xué)科形態(tài)上。（5）是思想的，不是人造物。不只是生產(chǎn)出的計(jì)算機(jī)硬件和軟件等人造物將以物理形式呈現(xiàn)并時(shí)刻觸及人們的生活，更重要的是計(jì)算的概念。（6）面向所有人的，所有地方。當(dāng)計(jì)算思維真正融入人類生活的整體以至于不再體現(xiàn)為一種顯示哲學(xué)時(shí)，就將成為現(xiàn)實(shí)。

1.3 計(jì)算思維的本質(zhì)及其與計(jì)算機(jī)的關(guān)系

計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象（Abstract）和自動(dòng)化（Automation）。反映了計(jì)算機(jī)的根本問題，計(jì)算是抽象的自動(dòng)執(zhí)行，自動(dòng)化需要某種計(jì)算機(jī)去解釋抽象。

計(jì)算思維雖然具有計(jì)算機(jī)的許多特征，但計(jì)算機(jī)思維本身并不是計(jì)算機(jī)的專屬。即使沒有計(jì)算機(jī)，計(jì)算思維也會(huì)逐步發(fā)揮，甚至有些內(nèi)容與計(jì)算機(jī)沒有關(guān)聯(lián)。但正是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給計(jì)算思維的研究和發(fā)展帶來了改變。

2 計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教學(xué)中的應(yīng)用

通過對(duì)上述計(jì)算思維的概念、特征、本質(zhì)及與計(jì)算機(jī)的關(guān)系的回顧，我們可以試探性地把計(jì)算思維思想引入計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教學(xué)中。

2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

莎士比亞曾說過“學(xué)問必須合乎自己的興趣，方可得益”。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的作用是引導(dǎo)學(xué)生入門，是把學(xué)生引入計(jì)算機(jī)技術(shù)殿堂。如果通過本課程的學(xué)習(xí)，能激發(fā)起學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的濃厚興趣，有了興趣學(xué)生才能更主動(dòng)地學(xué)習(xí)，才會(huì)把后續(xù)課程學(xué)好，那么該課程的內(nèi)容選擇與教學(xué)算是成功了。如何激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是每個(gè)教育工作者的必由之路。而計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的內(nèi)容的特殊性又需要我們針對(duì)不同的章節(jié)提出不同的興趣出發(fā)點(diǎn)。例如，在計(jì)算機(jī)的發(fā)展史部分，我們介紹計(jì)算機(jī)最早出現(xiàn)的歷史，提到一個(gè)典故：小說作家謝爾頓在《假如明天來臨》里的一個(gè)故事說，商人杰夫向經(jīng)銷商兜售一種袖珍計(jì)算機(jī)，說它“價(jià)格低廉、絕無故障、節(jié)約能源、十年中無需任何保養(yǎng)”，當(dāng)經(jīng)銷商打開包裝盒一看，原來是來自中國的“算盤”。由這個(gè)典故一方面激發(fā)學(xué)生對(duì)早期世界文明的敬仰，另一方面也促使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)真正的初衷是作為計(jì)算機(jī)工具而存在。計(jì)算機(jī)典故之后再逐步介紹機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代的開荒者、電子計(jì)算機(jī)的誕生：從ABC（Atanasoff-Berry Computer）到ENIAC（Electronic Numerical Integrator&Calculator）到晶體管計(jì)算機(jī)再到集成電路及大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。

2.2 重視直觀教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用

往往感性的認(rèn)知是人們獲取知識(shí)最直接也是最容易的途徑。但計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程中的許多概念是抽象的，對(duì)于那些不易被理解的概念，教師可換種方式，不直接給出定義，而從學(xué)生了解的實(shí)際示例或已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)出發(fā)，通過模擬演示、直觀操作等方式教學(xué)，進(jìn)而幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)概念的本質(zhì)，從而達(dá)到歸納出概念基礎(chǔ)的途徑。譬如在講信息技術(shù)這一抽象概念時(shí)，可先向?qū)W生討論日常生活中常見的技術(shù)（如即時(shí)聊天工具QQ、信息采集技術(shù)中指紋識(shí)別器等），然后引入信息技術(shù)（IT-Information Technology）是指一切能擴(kuò)展人的信息功能的技術(shù)，是利用電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信手段實(shí)現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲(chǔ)信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)這一抽象概念。通過這種方式來使學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際，將認(rèn)識(shí)由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)概念的理解。但另外需要說明的是，運(yùn)用直觀的教學(xué)不是最終目的，只是引導(dǎo)學(xué)生積極思維的一種方式方法或者說是手段，為此不能夠僅停留在感性，需要在學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)知后，對(duì)所觀察的事物概括歸納，揭示概念的本質(zhì)屬性，使認(rèn)識(shí)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

2.3 適當(dāng)引入合作式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式

任何一個(gè)高質(zhì)量的工程，都不是一個(gè)人的行為，是多方面、多領(lǐng)域、多部門團(tuán)隊(duì)合作的結(jié)晶。對(duì)知識(shí)的探索過程中強(qiáng)調(diào)人際互動(dòng)對(duì)認(rèn)識(shí)的發(fā)展能起到促進(jìn)作用。并且大學(xué)生未來就業(yè)中依然會(huì)需要強(qiáng)調(diào)合作的重要性。為此我們也可以試探性地把合作式學(xué)習(xí)模式引入到對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這樣基礎(chǔ)但又復(fù)雜的課程中。即通過小組教學(xué)使得學(xué)生之間構(gòu)建諸如溝通、討論、幫助、支持、鼓勵(lì)、評(píng)價(jià)等一系列的合作互動(dòng)過程，共同解決學(xué)習(xí)中的問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，共享探索成就，體驗(yàn)合作帶來快樂的學(xué)習(xí)模式。而合作式學(xué)習(xí)模式可在學(xué)校資源允許的情況下使用：大班教學(xué)，小組討論，分隊(duì)競(jìng)賽等的思路。在具體實(shí)施合作式教學(xué)時(shí)需說明幾點(diǎn)：首先，分組的單位設(shè)置。建議每組4～6人為宜，不宜過多，否則在人數(shù)過多時(shí)不排除會(huì)有濫竽充數(shù)的少部分學(xué)生存在。也不宜1～2人為組，因?yàn)槿藬?shù)過少就限定了對(duì)分組的任務(wù)規(guī)模設(shè)置不宜過大，否則會(huì)使大多數(shù)學(xué)生因完不成而產(chǎn)生畏難情緒，從而影響合作式學(xué)習(xí)的初衷。其次，分組時(shí)最好由基礎(chǔ)、性別、性格、愛好等不同的同學(xué)構(gòu)建組單位，這樣可以充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與性、增強(qiáng)各組成員的集體榮譽(yù)感。再就是，每組都有多個(gè)子題目可選擇，而每2～3個(gè)組也可以選擇同一個(gè)子題目，這樣既便于組與組之間討論，也可以保證解決問題的全面性。

2.4 加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度

目前，大多數(shù)學(xué)校認(rèn)為實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)理論的驗(yàn)證性模擬，進(jìn)而忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，往往把實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的課時(shí)安排得甚少。另一方面，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，有的僅強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，造成了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的簡(jiǎn)單、陳舊，使得學(xué)生失去了實(shí)驗(yàn)的興趣。為此，我們強(qiáng)調(diào)需要加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度，防止學(xué)生出現(xiàn)眼高手低，看懂了卻不會(huì)做的情況。

為達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，需要老師精心安排課堂及課后實(shí)驗(yàn)作業(yè)，要有計(jì)劃地選擇能夠涵蓋課堂教學(xué)中知識(shí)點(diǎn)的綜合性習(xí)題作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)和掌握到計(jì)算機(jī)的技能。對(duì)于那些對(duì)計(jì)算機(jī)有濃厚興趣的學(xué)生，就更應(yīng)該讓他們參與到相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)中來，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和科研能力。另外需要說明的是，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)作業(yè)的重要性，使每個(gè)學(xué)生都有作業(yè)可做，又要防止少部分學(xué)生因?yàn)槁牰?，而?yīng)付作業(yè)的行徑，為此，作業(yè)布置要大類似而細(xì)不同。

3 結(jié)束語

通過引入計(jì)算思維概念及相關(guān)屬性，使我們構(gòu)建出了，在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這一計(jì)算機(jī)專業(yè)入門課程教學(xué)方式的探討。引入計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教學(xué)中可從激發(fā)學(xué)生興趣開始，到直觀教學(xué)為基點(diǎn)，再到合作學(xué)習(xí)和重視實(shí)驗(yàn)及作業(yè)為藍(lán)本的教學(xué)方式方法中。探討我們計(jì)算機(jī)教學(xué)教學(xué)工作者目標(biāo)是要培養(yǎng)出懂理論、能動(dòng)手、善協(xié)作的全方面發(fā)展的計(jì)算機(jī)人才。

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