文章編號(hào)：1672-5913（2015）07-0004-04

中圖分類號(hào)：G642

摘要：計(jì)算思維能力是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大學(xué)課程建設(shè)和教學(xué)改革的重要內(nèi)容和方向。文章以非計(jì)算機(jī)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程為例，探討如何在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)計(jì)算思維能力，同時(shí)對(duì)改革的重要內(nèi)容即數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)進(jìn)行分析，闡述如何在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程教學(xué)過(guò)程和課程群建設(shè)中引入計(jì)算思維的思路和方法，為高等學(xué)校教育教學(xué)方法和課程改革提供思路。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；教學(xué)方法；教學(xué)質(zhì)量；課程群建設(shè)；課程改革

0 引言

計(jì)算思維是由美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在Computational Thinking中提出來(lái)的。周教授認(rèn)為計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，其根本內(nèi)容是本質(zhì)、抽象和自動(dòng)化。計(jì)算思維涵蓋了反映計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣泛性的一系列思維活動(dòng)，是與讀寫能力一樣的人類基本思維方式。目前，國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)界學(xué)者對(duì)計(jì)算思維這一課題進(jìn)行了大量的研究。研究結(jié)果表明，計(jì)算思維不僅反映了計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)科學(xué)在當(dāng)前社會(huì)中重要的新認(rèn)識(shí)，也反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科最本質(zhì)的特征和最核心的方法，這在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天尤為重要。

1 計(jì)算思維在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程改革中的作用

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心技術(shù)。近年來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互滲透、相互促進(jìn)，已成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的兩大技術(shù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程中，教學(xué)方法革新和課程群建設(shè)是課程改革的兩個(gè)重要方面。在數(shù)據(jù)庫(kù)課程改革中引入計(jì)算思維有助于正確理解計(jì)算和計(jì)算機(jī)，可以更好地揭示表象背后的核心問(wèn)題，揭示不同現(xiàn)象之間的共同本質(zhì)，從而有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出時(shí)代發(fā)展所需要的高素質(zhì)人才。

在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程的教學(xué)過(guò)程中引入計(jì)算思維的理念，應(yīng)當(dāng)使計(jì)算思維的本質(zhì)始終貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)課程教學(xué)過(guò)程，根據(jù)講授的具體知識(shí)點(diǎn)適時(shí)引入計(jì)算思維的思想，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算思維能力，久而久之，教師形成新的教學(xué)思路和行之有效的教學(xué)方法。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算的想法是把復(fù)雜問(wèn)題分解，把問(wèn)題簡(jiǎn)單化；計(jì)算的方法是選擇一個(gè)合適的模型反映這個(gè)問(wèn)題的相關(guān)方面；計(jì)算的思維是考慮當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)如何恢復(fù)等?？偟膩?lái)說(shuō)，計(jì)算思維是采取適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q問(wèn)題并理解人類行為，這是計(jì)算機(jī)科學(xué)中非常重要的一些想法。

在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程的課程群建設(shè)中引入計(jì)算思維，必須先研究課程群各門課程的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)課程整合刪除重復(fù)過(guò)時(shí)的內(nèi)容，增加可增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力的新內(nèi)容，一方面提高教學(xué)效率，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)能吸收更多的知識(shí)；另一方面，針對(duì)課程群理論與實(shí)踐并重的特點(diǎn)，通過(guò)引入計(jì)算思維更好地訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，提高學(xué)生的綜合技能。

2 在數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)過(guò)程中引入計(jì)算思維的方法和步驟

在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程的教學(xué)過(guò)程中，一方面是理論知識(shí)講授，通過(guò)教學(xué)幫助學(xué)生正確理解和掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理，熟練掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用技能；另一方面是通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)的興趣，培養(yǎng)獨(dú)立探求新方法、新技術(shù)的技能，使之成為適應(yīng)能力強(qiáng)、有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造才能的專門人才。在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程的教學(xué)過(guò)程中引入計(jì)算思維，需要結(jié)合課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)這兩個(gè)方面。教師應(yīng)當(dāng)始終將計(jì)算思維的本質(zhì)貫穿在課堂教學(xué)中，根據(jù)講授的具體知識(shí)點(diǎn)適時(shí)引入計(jì)算思維中涉及的關(guān)注點(diǎn)、嵌入、保護(hù)、轉(zhuǎn)化、糾錯(cuò)和恢復(fù)、啟發(fā)式等基本概念和思維方法，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)計(jì)算思維的新方法；在實(shí)踐環(huán)節(jié)，教師提出問(wèn)題、給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生通過(guò)獨(dú)立完成或者小組協(xié)作的方式運(yùn)用計(jì)算思維的系列方法解決實(shí)際問(wèn)題，從中探索解決問(wèn)題的新方法，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)，達(dá)到更好吸收和鞏固知識(shí)、學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算思維方法的目的，最終培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和計(jì)算思維，提高其獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的技能。具體實(shí)現(xiàn)方法主要包括以下幾方面。

1）整合并精煉教學(xué)內(nèi)容。

由于課程教學(xué)內(nèi)容較多，教師應(yīng)在課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中將教學(xué)內(nèi)容根據(jù)章節(jié)進(jìn)行歸類、重新整合，選取重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)中的典型問(wèn)題以提問(wèn)的方式人手，用討論的形式加強(qiáng)互動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生同步思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與熱情，形成師生積極互動(dòng)的良好氛圍，使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探討問(wèn)題，達(dá)到良好的教學(xué)效果。此外，教師應(yīng)通過(guò)對(duì)整合性教學(xué)內(nèi)容的分析，建立各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維核心概念之間的關(guān)系和聯(lián)系，在教學(xué)中表述出各知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)強(qiáng)化和滲透的計(jì)算思維具體核心概念。通過(guò)教師整合、分析和精煉教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)可以更高效、主動(dòng)地掌握更多知識(shí)和技能，同時(shí)這也有效促進(jìn)教師不斷地自我學(xué)習(xí)和提高。

2）采用生動(dòng)具體的實(shí)例教學(xué)法。

在教學(xué)過(guò)程中，教師以當(dāng)前點(diǎn)擊率頗高的淘寶網(wǎng)、當(dāng)當(dāng)網(wǎng)、京東網(wǎng)等多個(gè)購(gòu)物平臺(tái)和銀行數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為切人點(diǎn)，引入數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)概念以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)組織等相關(guān)知識(shí)；通過(guò)在購(gòu)物平臺(tái)上進(jìn)行關(guān)鍵詞搜索查找特定信息的過(guò)程，引入關(guān)系、數(shù)據(jù)表、查詢、索引、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器等相關(guān)知識(shí)；通過(guò)購(gòu)物者選中物品、點(diǎn)擊支付平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)上提交訂單和在線付費(fèi)購(gòu)買的過(guò)程，引入數(shù)據(jù)庫(kù)的安全機(jī)制、身份驗(yàn)證、登錄和權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份等方面的知識(shí)，這樣用學(xué)生熟悉的生活實(shí)例引出相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生從更簡(jiǎn)易、更直觀、更清晰、更生動(dòng)、更透徹的角度學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，始終將計(jì)算思維的思想貫穿其中，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)方法的單一性和枯燥性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果，一方面鍛煉學(xué)生的思維，另一方面激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生掌握用計(jì)算思維思考和解決問(wèn)題的本領(lǐng)。

3）將計(jì)算思維融入實(shí)踐教學(xué)。

數(shù)據(jù)庫(kù)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)重點(diǎn)鍛煉學(xué)生對(duì)計(jì)算思維方法的運(yùn)用能力，引導(dǎo)學(xué)生探索解決實(shí)際問(wèn)題的方法，是對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充，促進(jìn)學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)和鞏固計(jì)算思維的方法。實(shí)踐環(huán)節(jié)可以采用課堂練習(xí)、綜合設(shè)計(jì)等多種形式；對(duì)于單一知識(shí)點(diǎn)練習(xí)題可以要求學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用計(jì)算思維方法完成；對(duì)于綜合設(shè)計(jì)題，學(xué)生可劃分小組進(jìn)行探討，各自闡述對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提出解決思路與方法，確定方案，然后上機(jī)實(shí)踐，讓計(jì)算機(jī)檢驗(yàn)思路和方法的正確性。實(shí)踐過(guò)程將知識(shí)作為載體，實(shí)現(xiàn)思想和方法的傳授，通過(guò)有效使用工具，可以達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果，使得學(xué)生不僅可以掌握數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的軟硬件工具、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及各類語(yǔ)言，而且通過(guò)抽象表示設(shè)計(jì)有效的算法，通過(guò)程序的實(shí)現(xiàn)高效地解決實(shí)際問(wèn)題，真正掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)知識(shí)和技能。

3 在數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)中引入計(jì)算思維的方法和步驟

數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)中的系列課程均是高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)必修或選修的與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的公共基礎(chǔ)課程（數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等），這些課程涉及全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的所有學(xué)生。課程群建設(shè)是近年來(lái)課程建設(shè)改革的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是針對(duì)某一受教育對(duì)象將相關(guān)的課程組合在一起，進(jìn)行整合更新，使課程內(nèi)容更貼近現(xiàn)實(shí)需求，提高學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力以及教學(xué)效率和質(zhì)量。

數(shù)據(jù)庫(kù)課程群的教學(xué)內(nèi)容是根據(jù)教育部對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)基本要求設(shè)計(jì)的，教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)課程學(xué)習(xí)幫助學(xué)生了解數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用領(lǐng)域，掌握基本的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)使用和維護(hù)的能力。課程群建設(shè)以教指委提出的“普及計(jì)算機(jī)文化、訓(xùn)練計(jì)算思維、培養(yǎng)信息應(yīng)用能力”為總體目標(biāo)，從培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等方面著手，以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算思維為切人點(diǎn)，以應(yīng)用能力為目標(biāo)，構(gòu)造并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)課程群知識(shí)體系及教學(xué)方案，旨在新形勢(shì)下進(jìn)一步提高高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的質(zhì)量。具體實(shí)現(xiàn)方法主要包括以下幾方面。

1）以計(jì)算思維為切入點(diǎn)。

數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)的實(shí)施可采用課程知識(shí)體系及教學(xué)內(nèi)容重組與教學(xué)方法推動(dòng)相結(jié)合的方式，在宏觀上，以計(jì)算思維為切入點(diǎn)重組課程知識(shí)體系框架；微觀上，參照教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制的《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》和《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)核心課程教學(xué)實(shí)施方案》提出的課程基本知識(shí)體系和實(shí)驗(yàn)體系，融入最新數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)概念、方法和應(yīng)用，形成數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)的方案。

一個(gè)高效的教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)于強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)、深化教學(xué)改革、促進(jìn)課程群建設(shè)、提高教學(xué)質(zhì)量發(fā)揮著極其重要的作用?；趲熧Y隊(duì)伍的現(xiàn)狀，教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)應(yīng)以教學(xué)研究為切人點(diǎn)，以提高隊(duì)伍的教學(xué)水平和改善隊(duì)伍職稱結(jié)構(gòu)為目的，最終形成穩(wěn)定的、高水平的師資隊(duì)伍。團(tuán)隊(duì)中的教師應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)并掌握計(jì)算思維的精髓，能夠在教學(xué)過(guò)程中引入計(jì)算思維，啟發(fā)學(xué)生訓(xùn)練思維能力，用計(jì)算思維的方法思考和分析問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。

2）采用層次化教學(xué)方法。

教學(xué)方法的研究與實(shí)踐在數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。教師要改革傳統(tǒng)的以單純的操作、技術(shù)為重點(diǎn)的教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐运季S能力養(yǎng)成訓(xùn)練、問(wèn)題求解能力培養(yǎng)、工作實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的新型教學(xué)方式，采用層次化教學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)，針對(duì)不同層次的課程和不同專業(yè)的學(xué)生采用不同的教學(xué)方法（如圖1所示）。第1層課程采用啟發(fā)式教學(xué)方法，教師用多媒體課件等教具向?qū)W生形象、生動(dòng)地演示課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)靈活設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)，更好地掌握知識(shí)；第2層課程采用案例教學(xué)法、講授教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法相結(jié)合的方式；第3層課程采用課題研究教學(xué)法、討論教學(xué)法、指導(dǎo)自學(xué)法相結(jié)合的方式。除此之外，無(wú)論是哪一個(gè)層次的教學(xué)，都應(yīng)該在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中研究計(jì)算思維要素的概念、案例、課題的教授方法，研究如何將隱式計(jì)算思維要素與課程內(nèi)容有機(jī)結(jié)合并呈現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生感受計(jì)算思維的科學(xué)性與普適性，從而提高學(xué)生的計(jì)算思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。

3）科學(xué)制訂課程知識(shí)體系。

在數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)中，建立科學(xué)的課程知識(shí)體系能大大提高課程群建設(shè)的質(zhì)量和效果。具體來(lái)說(shuō)，一方面要準(zhǔn)確分析計(jì)算機(jī)公共課的培養(yǎng)目標(biāo)及知識(shí)結(jié)構(gòu)要求，在正確認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)系列課程知識(shí)體系特點(diǎn)的基礎(chǔ)上科學(xué)提煉計(jì)算機(jī)學(xué)科內(nèi)涵；另一方面要及時(shí)跟蹤國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì)，不斷根據(jù)大數(shù)據(jù)、透明計(jì)算、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)修正、更新和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，讓課程知識(shí)體系能始終適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。同時(shí)，要以培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力為目標(biāo)，以計(jì)算思維為切人點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)組織和優(yōu)化；在充分調(diào)研、認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，確定學(xué)生應(yīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)，明確改革目標(biāo)，提出具體方案并投入課程改革實(shí)踐，分析改革效果，進(jìn)行總結(jié)和推廣研究。這個(gè)過(guò)程可以反復(fù)交叉進(jìn)行。改革是無(wú)止境的，改革的效果也是相對(duì)的，沒(méi)有最好，只有更好。教師應(yīng)在實(shí)踐中不斷調(diào)整和修正教學(xué)改革方案，建立科學(xué)的課程知識(shí)體系。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程是高等學(xué)校非計(jì)算機(jī)專業(yè)中非常重要的公共基礎(chǔ)課，如何在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下更加深入地理解計(jì)算機(jī)學(xué)科的內(nèi)涵和性質(zhì)，根據(jù)不同專業(yè)、不同年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)開(kāi)展有針對(duì)性的教學(xué)，在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程教學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)課程群建設(shè)中引入計(jì)算思維以有效促進(jìn)課程改革，是高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教師應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注和思考的問(wèn)題。筆者闡釋了計(jì)算思維在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程改革中的作用，介紹了在數(shù)據(jù)庫(kù)系列課程教學(xué)過(guò)程和在課程群建設(shè)中融人計(jì)算思維的方法和步驟，期望通過(guò)大膽的探索為培養(yǎng)和提高教師和學(xué)生的計(jì)算思維能力打下基礎(chǔ)。