崔海莉

摘要：計(jì)算思維是時(shí)代創(chuàng)新的保障，如何培養(yǎng)計(jì)算思維，不僅關(guān)系到人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，更是關(guān)系到一個(gè)國(guó)家和民族在信息時(shí)代整體的信息素養(yǎng)和競(jìng)爭(zhēng)能力。文章從計(jì)算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀入手，分析了以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的創(chuàng)新思維培養(yǎng)面臨的困境，然后圍繞意識(shí)、方法、能力三個(gè)層面，從多重課程體系、多元化培養(yǎng)環(huán)境以及多角度評(píng)價(jià)體系三個(gè)方面，探討了“計(jì)算+”時(shí)代以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，為新形式下培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供思路和途徑。

關(guān)鍵詞：“計(jì)算+”；大學(xué)生；創(chuàng)新思維；計(jì)算思維

中圖分類(lèi)號(hào)：G64，TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-862X（2017）05-0135-006

互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)越來(lái)越深刻地改變著人們的工作、生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至思維模式，由此帶來(lái)了以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。在此趨勢(shì)下，富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類(lèi)復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才成為一個(gè)國(guó)家在全球發(fā)展背景下保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素，這一需求也驅(qū)動(dòng)了高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革。計(jì)算社會(huì)學(xué)、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)等一批新興交叉學(xué)科的興起和突破性創(chuàng)新成了信息時(shí)代創(chuàng)新的突破口，即“計(jì)算+各學(xué)科”、“大數(shù)據(jù)+各學(xué)科”、“互聯(lián)網(wǎng)+各學(xué)科”的跨界、融合模式，實(shí)現(xiàn)這種融合的基本思維就是計(jì)算思維。在數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)的今天，計(jì)算思維正在各領(lǐng)域復(fù)雜問(wèn)題求解中顯示出強(qiáng)大的包容性和靈活的適應(yīng)性，其已經(jīng)被共識(shí)為信息時(shí)代與知識(shí)經(jīng)濟(jì)下每個(gè)人都應(yīng)具備的一種思維方式?！坝?jì)算思維+各專(zhuān)業(yè)思維”的交叉融合成為創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)。以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心探索創(chuàng)新思維培養(yǎng)途徑，成為深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革需要研究的“新”課題。

一、計(jì)算思維及其研究現(xiàn)狀

（一）計(jì)算思維

計(jì)算思維是人類(lèi)在認(rèn)知計(jì)算的過(guò)程中逐漸積累形成的思考“模式”。 計(jì)算思維（Computational Thinking）一詞早在1992年就由黃崇福教授在他的博士論文中提出。[1]美國(guó)學(xué)者周以真教授于2006年首次對(duì)這一概念進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的闡述。[2]人們對(duì)計(jì)算思維有了較清楚的認(rèn)識(shí)：計(jì)算思維就是圍繞目標(biāo)（任務(wù)），將問(wèn)題及其解決方案表示成可以進(jìn)行計(jì)算的形式的思維過(guò)程。[3]

利用計(jì)算思維解決問(wèn)題是一個(gè)三段式不斷迭代的過(guò)程（如圖1所示）。在這一過(guò)程中，用到了計(jì)算機(jī)科學(xué)中的抽象、分解、自動(dòng)化、建模、約簡(jiǎn)、遞歸、冗余、容錯(cuò)、學(xué)習(xí)、折中等一系列概念和方法。[4]由于所使用工具——計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，在用計(jì)算思維描述問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)結(jié)論的有限性（區(qū)別于數(shù)學(xué)上的潛無(wú)限性）、過(guò)程描述的確定性（沒(méi)有二義性）和實(shí)現(xiàn)方式的機(jī)械性（可通過(guò)機(jī)械的步驟實(shí)現(xiàn)），它具備數(shù)學(xué)思維的抽象特征，但又不像數(shù)學(xué)思維那樣要求演繹起點(diǎn)的正確性，而是關(guān)注事物之間的關(guān)系，即輸入與輸出，或者說(shuō)已知條件與未知結(jié)論之間是否存在正確的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)整個(gè)抽象過(guò)程的形式化。同時(shí)，它又具備工程思維的近似化特征，即在資源受約束條件下如何進(jìn)行折中、擇優(yōu)選擇。

在求解問(wèn)題，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，理解當(dāng)今高速互連、不斷演化的系統(tǒng)，理解人類(lèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)現(xiàn)象的過(guò)程中，計(jì)算思維提供了一種前所未有的視角，開(kāi)拓了人們對(duì)社會(huì)、人際、人與自然之間關(guān)系的更加包容和更加客觀的理解?，F(xiàn)在，計(jì)算思維開(kāi)始應(yīng)用于各領(lǐng)域的問(wèn)題求解，對(duì)計(jì)算思維的研究也上升到思維科學(xué)的高度。

（二） 計(jì)算思維研究現(xiàn)狀

很多學(xué)者分別從技術(shù)、哲學(xué)等多角度對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行了解讀。董榮勝教授從計(jì)算機(jī)方法論的角度[5]將周以真教授在文獻(xiàn)中的“concepts fundamental”[2]一詞修改為“思想與方法”，他認(rèn)為計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)方法論相互補(bǔ)充，相互促進(jìn)。朱亞宗教授討論了計(jì)算思維的科學(xué)定位、基本原理及創(chuàng)新路徑。[6]陳國(guó)良教授討論了計(jì)算思維的表述體系框架，[7]為系統(tǒng)地將計(jì)算思維落實(shí)到教學(xué)中做準(zhǔn)備。郭喜鳳教授將“computational thinking”推廣至“computing thinking”，[8]從工程化的角度提出計(jì)算機(jī)思維工程化的6大層次結(jié)構(gòu)，為將計(jì)算思維作為一個(gè)學(xué)科來(lái)研究以便發(fā)揮其更大作用提供了很好的研究方向。

計(jì)算思維本身也隨著技術(shù)的發(fā)展在不斷豐富完善。在我們今天所處的大數(shù)據(jù)時(shí)代，各行各業(yè)都開(kāi)始了量化進(jìn)程，力求做到計(jì)算先行，數(shù)據(jù)說(shuō)話。規(guī)模大、變化快、種類(lèi)雜、價(jià)值密度低的大數(shù)據(jù)[9]給計(jì)算思維帶來(lái)了新的變化：從追求精確轉(zhuǎn)為容許不精確和混雜的模糊思維；從有限樣本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向全量數(shù)據(jù)的整體思維；從因果探尋轉(zhuǎn)為尋找相關(guān)關(guān)系的關(guān)聯(lián)思維；從靜態(tài)、封閉轉(zhuǎn)為協(xié)同、開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)思維。模糊思維帶來(lái)更廣泛的洞察力，整體思維避免了以偏概全，關(guān)聯(lián)思維幫助人們挖掘出很多隱藏起來(lái)的事物之間的關(guān)系，掌握社會(huì)動(dòng)態(tài)，理解復(fù)雜技術(shù)，而且這種關(guān)聯(lián)并不局限于特定領(lǐng)域，它可以是跨越學(xué)科領(lǐng)域的，跨越空間和時(shí)間的，甚至是跨越文化的。

二、創(chuàng)新思維培養(yǎng)現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

（一） 計(jì)算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀

由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理能力，運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題最終落實(shí)到將自然問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題中的信息抽象出來(lái)，并表達(dá)成為能夠利用計(jì)算機(jī)處理的形式，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算、模擬、預(yù)測(cè)來(lái)幫助我們解讀真實(shí)世界的系統(tǒng)并解決復(fù)雜的問(wèn)題。因此，最早關(guān)注計(jì)算思維培養(yǎng)的是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育界，這是高校職責(zé)使然。2008年，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)就將與計(jì)算思維本質(zhì)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容明確列入了計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課中。英國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)也提出了政策綱領(lǐng)。我國(guó)在2010年7月，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)也把培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力提升為大學(xué)計(jì)算機(jī)的核心任務(wù)。

近年來(lái)，隨著計(jì)算思維的重要性越來(lái)越突出，計(jì)算思維被認(rèn)為是繼閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)能力之后，未來(lái)社會(huì)的基本能力之一，計(jì)算思維的培養(yǎng)開(kāi)始深入到了基礎(chǔ)教育階段。2011年，美國(guó)將計(jì)算思維、計(jì)算實(shí)踐和編程納入學(xué)科基本主線，政府計(jì)劃十年普及中小學(xué)生編程教育。2014年，英國(guó)政府也通過(guò)新的政策，規(guī)定5歲以上學(xué)齡兒童必須學(xué)習(xí)電腦編程課程，提出了計(jì)算思維逐級(jí)培養(yǎng)目標(biāo)。新加坡在2017年要求把編程納入小學(xué)考試范圍。我國(guó)Scratch等兒童編程教育工具也已在中小學(xué)、教育機(jī)構(gòu)中得到一定應(yīng)用。endprint

（二）從計(jì)算思維到創(chuàng)新思維

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代知識(shí)獲取已經(jīng)不存在障礙，以知識(shí)學(xué)習(xí)及應(yīng)用為特征的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的效能低于以識(shí)別、連通、 解構(gòu)、重構(gòu)知識(shí)為特征的探究學(xué)習(xí)，使得學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維的認(rèn)識(shí)論和方法論，思維訓(xùn)練“只聞其聲，不見(jiàn)其人”，創(chuàng)新教育目標(biāo)往往不能落地。幫助學(xué)生掌握創(chuàng)新思維的認(rèn)識(shí)論和方法論，必須將處于創(chuàng)新思維核心地位的計(jì)算思維作為創(chuàng)新思維培養(yǎng)的突破口。

創(chuàng)新思維是人們?cè)谝颜莆盏闹R(shí)和已積累的經(jīng)驗(yàn)之上，跳出常規(guī)、現(xiàn)有的思路，尋求對(duì)問(wèn)題全新的結(jié)論、見(jiàn)解和解決方法的思維過(guò)程。其不僅表現(xiàn)在意識(shí)上，也表現(xiàn)在行為上。計(jì)算思維是不同于理論思維和實(shí)驗(yàn)思維的第三種科學(xué)思維方式，這種建立在抽象、工程、實(shí)踐等多個(gè)層面的思考方法開(kāi)拓了人類(lèi)解決問(wèn)題、認(rèn)知世界的視野和行動(dòng)能力。與其它科學(xué)方法相比，在用計(jì)算手段解決各領(lǐng)域問(wèn)題的過(guò)程中，計(jì)算思維方法更是體現(xiàn)了典型的技術(shù)上的螺旋迭代式上升和方法上的顛覆性進(jìn)化。

計(jì)算思維更為重要的作用是為人類(lèi)帶來(lái)用以理解社會(huì)、人際、人與自然之間關(guān)系，建立與其他對(duì)象交流互動(dòng)的計(jì)算概念。在時(shí)間維度上，計(jì)算思維蘊(yùn)含了不斷變革的計(jì)算內(nèi)涵；在空間維度上，計(jì)算思維的跨領(lǐng)域?qū)W科交叉打破了領(lǐng)域壁壘和專(zhuān)業(yè)局限，展現(xiàn)出來(lái)強(qiáng)大的包容性和靈活的適應(yīng)性。這使得計(jì)算思維、理論思維和實(shí)驗(yàn)思維一起構(gòu)成了在“計(jì)算+”時(shí)代背景下的通識(shí)核心課程，成為拓展學(xué)生的思維空間，促進(jìn)面對(duì)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題時(shí)的聯(lián)想，培養(yǎng)新時(shí)代大學(xué)生信息素養(yǎng)的重要載體（如圖2所示）。計(jì)算思維和各專(zhuān)業(yè)思維融合升華為跨界思維、顛覆性思維，形成創(chuàng)新的一個(gè)途徑。將計(jì)算思維作為創(chuàng)新思維的核心，可以使得創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育落到實(shí)處，避免了只能對(duì)創(chuàng)新思想、創(chuàng)新方法等陷入純方法論教育的空談局面，成為創(chuàng)新思維培養(yǎng)的最佳載體。

（三）培養(yǎng)計(jì)算思維面臨的突出問(wèn)題：重技能、應(yīng)用，輕思想、方法

計(jì)算思維培養(yǎng)的重要課程載體是大學(xué)計(jì)算機(jī)教育，但大學(xué)計(jì)算機(jī)教育本身也存在著短板和缺陷。運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題，關(guān)鍵步驟在于通過(guò)各種方法將現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題抽象自動(dòng)化成可以計(jì)算的形式，這一步驟遠(yuǎn)比接下來(lái)解決該問(wèn)題的具體方法要重要，只要前者做好了，后者在現(xiàn)代社會(huì)化分工協(xié)作的大環(huán)境下甚至有現(xiàn)成的工具自動(dòng)解決。雖然大學(xué)計(jì)算機(jī)教育先后經(jīng)歷了從狹義的技能教育到能力培養(yǎng)教育的轉(zhuǎn)型，但是計(jì)算思維的培養(yǎng)一直是無(wú)意識(shí)的，始終沒(méi)有走出重技能、應(yīng)用，輕思想、方法的圈子，忽視了這些技能和應(yīng)用背后隱含的計(jì)算科學(xué)的思想，只做到了“授人以魚(yú)”。

思維培養(yǎng)是一項(xiàng)綜合性的大工程，僅僅通過(guò)一兩門(mén)課是難以達(dá)到目標(biāo)的，它需要站到更高的層次，去構(gòu)建計(jì)算思維的教學(xué)體系：從理論層面研究計(jì)算思維的概念、原理、特征、培養(yǎng)方法論以及創(chuàng)新方法論等；從系統(tǒng)層面規(guī)劃反映計(jì)算思維特征的科學(xué)的知識(shí)體系、合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)；從操作層面創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)模式，根據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)，有機(jī)、合理地融匯到課程模塊中，并圍繞建設(shè)一批適用的教學(xué)資源。但是在整個(gè)高校教育體系內(nèi)，從目標(biāo)、觀念、模式、方法等方面存在的滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的創(chuàng)新思維培養(yǎng)面臨著困境。

1.教學(xué)模式守舊，定位單一

一方面，數(shù)字時(shí)代的新經(jīng)濟(jì)總是在推陳出新，現(xiàn)代先進(jìn)教育需要著眼于互聯(lián)網(wǎng)革命跨界滲透、新技術(shù)發(fā)展交叉融合等時(shí)代特征。另一方面，高校對(duì)于信息化社會(huì)人才新需求的變化缺乏認(rèn)知和積極應(yīng)對(duì)，依舊沿襲的是工業(yè)化社會(huì)的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，更多地將面向行業(yè)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才作為目標(biāo)，忽視了對(duì)學(xué)生在新興交叉領(lǐng)域上的培養(yǎng)對(duì)，對(duì)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展關(guān)注不夠，學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展的潛力受到束縛。

2.“普及”教學(xué)思想固化

“普及”的教學(xué)思維使得教師水平、課程內(nèi)容缺乏對(duì)前沿性、高度、深度等維度的挖掘，講授內(nèi)容、實(shí)踐方式與實(shí)際脫節(jié)，且往往與科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最新動(dòng)向脫節(jié)，與行業(yè)企業(yè)的需求脫節(jié)，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法落后，激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，被動(dòng)學(xué)習(xí)的比重較大，學(xué)生不能保持“領(lǐng)跑”狀態(tài)。

3.體系封閉，觀念落后

傳統(tǒng)課程過(guò)分注重專(zhuān)業(yè)技能，知識(shí)結(jié)構(gòu)過(guò)度固化，過(guò)分強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位，沒(méi)有從學(xué)科交叉融合創(chuàng)新的高度認(rèn)識(shí)計(jì)算思維的重要性。學(xué)生缺乏國(guó)際視野，與前沿科學(xué)交流、對(duì)接、學(xué)習(xí)的能力不足，只能跟隨國(guó)際新技術(shù)后面模仿，面對(duì)問(wèn)題難以跳出原有的解決框架，缺乏創(chuàng)新后勁。

三、“計(jì)算+”時(shí)代創(chuàng)新思維培養(yǎng)路徑的探析

計(jì)算思維目前還未形成知識(shí)形態(tài)的“學(xué)科”，它的學(xué)科體系尚未建立。[10]當(dāng)前以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心的教學(xué)改革大多圍繞著計(jì)算機(jī)類(lèi)課程，從能力培養(yǎng)的方法論入手，如盧俊嶺、朱鳴華、郭喜鳳等分別針對(duì)算法設(shè)計(jì)課程、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程做的改革嘗試，[11-13]或者是對(duì)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”這門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，如李暾、吳寧、陸漢權(quán)等分別就大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)提出了教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的原則，改革的具體方案等，[14-16]還有一批如桂林電子科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等學(xué)校，直接開(kāi)設(shè)“計(jì)算思維導(dǎo)論”取代了以往的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”，[17]有的學(xué)校還開(kāi)始構(gòu)建以計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系[18]。除此以外，更多的非計(jì)算機(jī)類(lèi)課程或許強(qiáng)調(diào)邏輯思維、工程思維等的培養(yǎng)，但很少有涉及計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)改革嘗試。

思維的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從意識(shí)、方法和能力三個(gè)層面逐層遞進(jìn)，首先是計(jì)算思維意識(shí)的培養(yǎng)，理解計(jì)算思維概念和思維過(guò)程；其次是在通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和典型算法，培養(yǎng)應(yīng)用特定計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問(wèn)題的能力過(guò)程中，掌握運(yùn)用計(jì)算思維求解問(wèn)題的通用方法；最后是“計(jì)算思維+專(zhuān)業(yè)思維”的融合，做到自覺(jué)將有關(guān)方法運(yùn)用于理解未來(lái)遇到的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題中的能力。這需要從知識(shí)體系梳理到課程體系的重構(gòu)，教學(xué)模式的改革到多元化培養(yǎng)環(huán)境的形成，教學(xué)評(píng)價(jià)管理體系立體多樣化等多方面入手，構(gòu)建全方位計(jì)算思維培養(yǎng)體系。

（一）梳理知識(shí)體系，構(gòu)建多重課程體系

意識(shí)、方法層面的計(jì)算思維培養(yǎng)需要依托于計(jì)算機(jī)類(lèi)課程。因?yàn)橛?jì)算思維的基本概念和利用計(jì)算思維求解問(wèn)題的通用方法，正是通過(guò)原有的“1+X”課程體系（“1”是指“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”，“X”是指幾門(mén)必修或選修的重點(diǎn)課程，可根據(jù)專(zhuān)業(yè)方向進(jìn)行選擇）的學(xué)習(xí)得以掌握，只有建立了計(jì)算思維意識(shí)，掌握了計(jì)算思維方法，再談?dòng)?jì)算思維和專(zhuān)業(yè)思維的融合才不會(huì)淪為空中樓閣，成為空談。endprint

從理論層面清晰梳理計(jì)算思維的科學(xué)內(nèi)涵，按照現(xiàn)代結(jié)構(gòu)主義教育體系的特點(diǎn)，將計(jì)算思維的培養(yǎng)內(nèi)容抽取、凝練和總結(jié) ，[19]將分解、復(fù)合、折中、迭代、遞歸等核心概念滲透到大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中，重新梳理大學(xué)計(jì)算機(jī)的知識(shí)體系，每個(gè)知識(shí)領(lǐng)域都有需關(guān)注的計(jì)算思維培養(yǎng)重點(diǎn)，做到對(duì)原有知識(shí)體系的增量?jī)?yōu)化、存量調(diào)整、 交叉融合，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維理論的“落地”。在此基礎(chǔ)上重構(gòu)大學(xué)計(jì)算機(jī)通識(shí)型課程體系和專(zhuān)業(yè)型課程體系。前者面向全體學(xué)生，旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，其中，“通識(shí)型”的“通”側(cè)重于融會(huì)貫通，通過(guò)如計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用、軟硬件系統(tǒng)、工作原理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與表示等通用知識(shí)，全面展示“計(jì)算”對(duì)人類(lèi)思維空間的擴(kuò)展，最終傳遞“計(jì)算”給我們帶來(lái)的可能性以及實(shí)現(xiàn)這些可能的基本方法，這是培養(yǎng)、建立計(jì)算思維意識(shí)的重要載體。后者根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)對(duì)能力的需求，圍繞相應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)組織內(nèi)容，重點(diǎn)是在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和典型算法，培養(yǎng)應(yīng)用特定計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問(wèn)題的能力過(guò)程中，掌握運(yùn)用計(jì)算思維求解問(wèn)題的通用方法。在具體落實(shí)到教學(xué)行為上時(shí)，教師需要以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為導(dǎo)向，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，轉(zhuǎn)移教學(xué)重點(diǎn)。

在上面兩個(gè)培養(yǎng)層次基礎(chǔ)上，具備了意識(shí)，掌握了方法，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，他未來(lái)的計(jì)算能力或計(jì)算思維能力體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面（如圖3所示）。

非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生未來(lái)計(jì)算能力層面的培養(yǎng)需要以相應(yīng)專(zhuān)業(yè)為背景融合計(jì)算機(jī)技術(shù)，構(gòu)建交叉型課程體系。選取特定專(zhuān)業(yè)方案中的難點(diǎn)、細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練，將計(jì)算思維融入專(zhuān)業(yè)思維過(guò)程，同時(shí)掌握各學(xué)科領(lǐng)域新的發(fā)展方向。交叉型課程是隨著計(jì)算技術(shù)在各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入而產(chǎn)生的一類(lèi)新興課程，如醫(yī)學(xué)信息學(xué)、數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)、生物信息學(xué)、計(jì)算社會(huì)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)群體和市場(chǎng)等。它們一般參照各專(zhuān)業(yè)學(xué)科的知識(shí)體系，以專(zhuān)業(yè)問(wèn)題如何轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以解決的形式為中心，按照?qǐng)D1的迭代過(guò)程，分析問(wèn)題，抽象問(wèn)題（建模）。然后借助模型的規(guī)范化描述，提取算法，形成方案，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)處理的形式。最后是方案的執(zhí)行、評(píng)估，即如何在成本、環(huán)境、效率、用戶體驗(yàn)等資源受約束條件下進(jìn)行折中選擇。

（二）改革教學(xué)模式，形成多元化培養(yǎng)環(huán)境

教學(xué)模式的改革是一個(gè)解構(gòu)與建構(gòu)的過(guò)程：以教師、教材、教室為中心，課堂講授為主。學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式明顯不適應(yīng)以培養(yǎng)思維能力為目標(biāo)的教學(xué)需求。傳統(tǒng)以教師為中心的教學(xué)模式開(kāi)始轉(zhuǎn)向以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)習(xí)效果為中心的現(xiàn)代教學(xué)模式。在這個(gè)過(guò)程中，信息技術(shù)對(duì)高等教育發(fā)展起到了重要支撐作用，“互聯(lián)網(wǎng)+”思維推進(jìn)了信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，又進(jìn)一步促進(jìn)了教學(xué)模式的改革，帶來(lái)了教育教學(xué)思想、理念、模式、方法和手段全方位創(chuàng)新。尤其是“MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合教學(xué)模式成為以能力輸出為導(dǎo)向的教學(xué)模式改革的新方向，2012—2016年，MOOC（Massive Open Online Courses，大型開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)課程）教學(xué)模式引發(fā)了教育界重大變革。非中心化的線上線下學(xué)習(xí)模式，帶來(lái)了實(shí)際意義的自主學(xué)習(xí)，它不僅僅是打破了傳統(tǒng)課程時(shí)間、地點(diǎn)上的限制，更是對(duì)多種形式課程資源的整合，最終形成優(yōu)質(zhì)資源的疊加、共享。SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程）則提供了更為個(gè)性化、有區(qū)別的、力度更大的專(zhuān)業(yè)支持。翻轉(zhuǎn)課堂帶來(lái)了教學(xué)主體的重定位，讓學(xué)生在“教”中“學(xué)”。這一新模式充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的特點(diǎn)。

教學(xué)模式的改革帶來(lái)了教學(xué)體系的重建，最終形成多元化培養(yǎng)環(huán)境。圍繞核心課程呈現(xiàn)了多種形式的教學(xué)：有傳統(tǒng)課堂形式；在線課堂形式，培養(yǎng)隨時(shí)隨地獲取知識(shí)的能力和素質(zhì)；創(chuàng)新實(shí)踐和實(shí)習(xí)課堂形式，側(cè)重創(chuàng)意、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的提高；多維度社區(qū)課堂，可以相互學(xué)習(xí)，共同提高，推動(dòng)終身學(xué)習(xí)；注重與行業(yè)、企業(yè)的合作，將學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)落實(shí)在先進(jìn)和前沿技術(shù)的培訓(xùn)上；推進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新體系與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地建設(shè)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育落到實(shí)處；組織和推進(jìn)學(xué)生參與各種相關(guān)比賽，通過(guò)賽事培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力等。

（三）結(jié)合結(jié)果過(guò)程，構(gòu)成多角度教學(xué)評(píng)價(jià)體系

教學(xué)主體重定位，即以“學(xué)”為中心，強(qiáng)調(diào)師生的互動(dòng)、翻轉(zhuǎn)，以及課堂內(nèi)外同線上線下相結(jié)合的多樣化教學(xué)形式，當(dāng)然也帶來(lái)了教學(xué)評(píng)價(jià)管理體系的變革。師生互動(dòng)關(guān)系中應(yīng)抓住學(xué)生心理資本，發(fā)掘更多潛能。[21]教學(xué)評(píng)價(jià)不再局限于授課教師對(duì)結(jié)果的單向性評(píng)價(jià)，轉(zhuǎn)而形成結(jié)果過(guò)程結(jié)合的評(píng)價(jià)體系。即包括客觀、自動(dòng)化的線上評(píng)量系統(tǒng)，如隨堂測(cè)驗(yàn)、考試、線上刷題得分，同時(shí)還有協(xié)作小組內(nèi)的成員互評(píng)，以及由開(kāi)放平臺(tái)互動(dòng)、回應(yīng)帶來(lái)的同行評(píng)審等。多角度的評(píng)價(jià)體系帶來(lái)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的立體化評(píng)價(jià)，既能夠把握學(xué)生能力的真實(shí)情況，也極大地促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，成為教學(xué)質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)。

四、總結(jié)與展望

當(dāng)前，國(guó)家推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)施“一帶一路”、“互聯(lián)網(wǎng)+” 等重大發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提出了更高要求，迫切需要加快高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革。以培養(yǎng)計(jì)算思維作為創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的載體，具有可操作性、可行性和科學(xué)性，可以將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育落到實(shí)處。但是計(jì)算思維尚未形成學(xué)科體系，如何結(jié)合學(xué)校培養(yǎng)目標(biāo)，選擇探索適合本校的計(jì)算思維培養(yǎng)模式，成為高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的研究熱點(diǎn)。本文從多重課程體系、多元化培養(yǎng)環(huán)境以及多角度評(píng)價(jià)體系三個(gè)方面，探討了“計(jì)算+”時(shí)代的計(jì)算思維的培養(yǎng)路徑，具體實(shí)施方式還需要在應(yīng)用中不斷修正改進(jìn)，這也是研究者今后繼續(xù)努力的方向。

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（責(zé)任編輯 丹 若）endprint