張廣兵

（西南科技大學 計算機學院，四川 綿陽 621010）

再論基于計算思維的大學計算機基礎課程改革

張廣兵

（西南科技大學 計算機學院，四川 綿陽 621010）

基于計算思維的大學計算機基礎課程改革在取得提高學生思維能力等成效的同時，隨之而來的問題也逐漸顯現(xiàn)。文章在綜合分析批判與辯護觀點的基礎上，指出“computational think”譯為“計算思維”欠妥，并進一步反思基于計算思維的大學計算機基礎課程改革之必要性、可行性與目標狀態(tài)。

計算思維；大學計算機；課程改革

0 引 言

2016年1月18—20日，中國高校計算機教育MOOC聯(lián)盟主辦的 “大學計算機課程基于MOOC+SPOCs的翻轉課堂實施經(jīng)驗交流會” 于成都舉行。與會專家學者對筆者前期發(fā)表的《基于計算思維的大學計算機基礎課程改革之反思》（以下簡稱為《反思》）一文中提出的“開展基于計算思維的大學計算機基礎課程改革的依據(jù)何在”等5個反思問題，以及筆者新提出的5個問題進行了研討。在思想與觀點的交鋒中厘清了一些問題，也引發(fā)了對相關問題的進一步思考。結合會議研討、會后思考、教學實踐與研究，筆者從以下5個方面對基于計算思維的大學計算機基礎課程改革作進一步的探討。

1 “Computational thinking”譯為“計算思維”之商榷

“計算思維”一詞由英文“computational thinking”翻譯而來。就嚴格的學術研究而言，將“computational thinking”翻譯成“計算思維”是否妥當，值得商榷?！杜＝蚋唠A英漢雙解詞典》對“computational”的釋義是“using or connected with computers（使用計算機的；與計算機相關的）”[1]；《朗文多功能英漢雙解大詞典》未對“computational”釋義，但舉了一個例子“computational linguistics”，釋義為“計算機語言學”[2]；《外研社英漢多功能詞典》對“computational”的釋義是“使用計算機的；用計算機計算的”[3]。據(jù)此，“computational thinking”的本義應是“使用計算機的、與計算機相關的或用計算機計算的思維”。如果說“computational thinking”是“計算思維”，它也只是“計算思維”中的一種，即“使用計算機計算的思維”。將“computational thinking”譯為“計算思維”是否存在著對這一概念的擴大化、泛化？用計算思維中的一種來代表整個計算思維，這一翻譯是否存在對“computational thinking”概念提出者——周以真（Jeannette M. Wing）教授原意的偏離？周以真教授明確指出，“computational thinking”是運用計算機科學的基本概念、基本思想去解決問題、設計系統(tǒng)和理解人類行為[4]。從中不難發(fā)現(xiàn)，周以真教授將“computational thinking”限定為“運用計算機科學的基本思想去解決問題等的思維”。那么，非計算機學科的基本思想就不應納入其中。據(jù)此進一步推論，將“遞歸”與“迭代”納入“computational thinking”是否合適？這是否只是計算機學科借用數(shù)學學科的概念，將這兩大數(shù)學思想應用于計算機領域？若是，那么將“遞歸”與“迭代”納入“computational thinking”就是不合適的，是與周以真教授的初衷不相符的。

會議研討中有學者提出，翻譯有“直譯”與“意譯”之別，“computational thinking”譯為“計算思維”是意譯，而且在眾多的討論中周以真教授本人并未對“computational thinking”譯為“計算思維”提出異議，反而是認可了這一概念[5]。筆者對此觀點進行深入分析，認為這一觀點實難成立。首先，“直譯”與“意譯”只是翻譯的兩種形式，“信、達、雅”才是檢驗翻譯是否精準的標準，翻譯不能改變一個詞的內(nèi)涵與外延的“信”是首要檢驗標準。其次，周以真教授本人未對翻譯成“計算思維”提出異議，但周以真教授是否對相關學者賦予給“計算思維”的內(nèi)涵予以了認同？當下賦予給“計算思維”的內(nèi)涵是否與周以真教授賦予“computational thinking”的內(nèi)涵相一致？第三，一個概念一經(jīng)提出，就有了一定的相對獨立性，需要接受公眾的審視。所以，即使周以真教授完全認同將“computational thinking”譯為“計算思維”以及相關學者賦予這一概念的內(nèi)涵，也并不影響其他學者對此進行審視。

2 計算思維由大學計算機基礎課程培養(yǎng)之思酌

根據(jù)相關學者的論述，計算思維主要涵蓋“0和1”“程序”和“遞歸”三大核心思維[6]，以及組合、抽象與構造，分工、合作與協(xié)同，網(wǎng)絡化思維與數(shù)據(jù)化思維等具體思維[7]。首先，《反思》一文中已指出“0和1”思維實質(zhì)是符號化思維和邏輯思維[8]，這兩大思維在數(shù)學課程中也需要培養(yǎng)。其次，根據(jù)相關學者的論述，“程序”思維和“遞歸”思維體現(xiàn)于組合、抽象與構造的思想[7]，而“組合、抽象與構造”思想在“高等數(shù)學”以及系統(tǒng)思想、工程思維培養(yǎng)等相關課程中均有涉及。再次，涉及“分工、合作與協(xié)同”思想的課程則非常多，在此不再贅述。最后，其他學科的課程較少涉及網(wǎng)絡化思維與數(shù)據(jù)化思維，對于這二者的培養(yǎng)計算機相關課程應有較大的施展空間，遺憾的是因歸納出來要培養(yǎng)的計算思維太多，在一定程度上沖淡了對這二者的著力力度。

筆者認為，當下急需明晰計算思維，明晰計算思維的培養(yǎng)是應全部由大學計算機基礎課程來承載，還是部分由大學計算機基礎課程來承載，部分由其他課程來承載。若是后者，應進一步明確哪些思維由大學計算機基礎課程來培養(yǎng)，哪些思維由其他課程來培養(yǎng)。若有些計算思維在多門課程中均需培養(yǎng)，則需進一步厘清如何協(xié)調(diào)各門課程的作用，分進合擊，共同培養(yǎng)與提高學生的計算思維。對于應由大學計算機基礎課程來培養(yǎng)的計算思維，也應厘清哪些是完全由大學計算機基礎課程來培養(yǎng)，哪些是主要由大學計算機基礎課程來培養(yǎng)，哪些是大學計算機基礎課程與其他課程協(xié)作來培養(yǎng)，哪些是大學計算機基礎課程輔助其他課程來培養(yǎng)等。厘清這些問題，有利于通過大學計算機基礎課程培養(yǎng)計算思維，知哪些可為，哪些不可為；也有利于分清計算思維培養(yǎng)的主次，突出重點，協(xié)調(diào)好大學計算機基礎課程與其他課程的關系。

3 非計算機專業(yè)學生對計算思維之需求狀況

就非計算機專業(yè)學生是否需要培養(yǎng)計算思維，計算思維對非計算機專業(yè)學生能夠提供怎樣的支撐，非計算機專業(yè)學生需要怎樣的計算思維等情況，筆者提出了“為何非計算機專業(yè)學生也需要‘像計算科學家一樣思維’？”和“各個專業(yè)的學生需要同樣的計算思維，還是不同專業(yè)的學生有所不同？”兩個研討問題。針對第一個問題，相關學者闡述了相關案例以論證計算思維對于非計算機專業(yè)學生的價值與意義，如計算思維對所有學生日常生活的幫助，對工科學生工程思維的促進，“小白鼠問題”對學生的思維訓練等[5]。據(jù)此，為非計算機專業(yè)學生應開展計算思維培養(yǎng)，應開展基于計算思維的大學計算機基礎課程改革進行辯護。對于第二個問題，相關學者的觀點是：“不同專業(yè)的學生對計算思維的需求有共性，也有差異，但大學計算機課程只能講共性的，讓學生去聯(lián)想、思考差異性，讓學生自己去融合、去差異化”[5]。

相關學者的辯護圍繞“計算思維是否重要？”“計算思維對其他專業(yè)的學生是否有借鑒意義？”展開。這些辯護言之有理，卻與筆者欲反思的問題有一定的偏差。筆者反思的不是計算機學科的思維是否重要，是否對其他專業(yè)的學生有借鑒意義，而是計算機學科的思維有多重要，是否重要到所有專業(yè)的學生都應學習掌握的程度。因為，即使“計算思維重要、計算思維對非計算機專業(yè)學生有借鑒意義”這一結論成立，也無法成為大學計算機基礎課程應培養(yǎng)計算機學科的思維的充分條件。筆者在《反思》一文中，已指出當下知識經(jīng)濟時代，有價值的知識、技能、思想并不少，只有那些重要程度達到相應要求的知識、思想等方能成為課程學習的內(nèi)容[8]。相關學者的論述并未在計算思維的獨特價值與意義、計算思維的比較優(yōu)勢等方面拿出有說服力的論據(jù)，相關辯護自然會顯得蒼白無力。此外，對于計算思維培養(yǎng)能給予非計算機專業(yè)學生怎樣的支撐，如何服務于非計算機專業(yè)學生的培養(yǎng)目標、學生的進一步發(fā)展等問題，相較于計算機學科的專家、學者、教師，非計算機學科的專家、學者、教師、學生以及課程與教學方面的專家、學者應更有發(fā)言權。若僅有計算機學科專家、學者、教師單方面的熱情贊譽，未獲得其他學科專家學者、教師、學生等的認同與響應，不僅其說服力不足，而且最終很可能會陷入“孤掌難鳴”之境。對于“各個專業(yè)的學生需要同樣的計算思維，還是不同專業(yè)的學生有所不同？”這一問題，辯護學者也贊同不同專業(yè)的學生對計算思維的需求有一定的差異，具體有怎么樣的差異，辯護學者并沒有正面回答，提出的解決方式則是讓學生自己去差異化，這實際上是在回避問題。

4 非計算機專業(yè)學生計算思維培養(yǎng)之目標狀態(tài)

對于筆者提出的“基于計算思維的大學計算機基礎課程教學的目標狀態(tài)是怎樣的？能否提出一個大致的框架，并提供一些經(jīng)典范例？”“我們?nèi)绾沃牢覀冋谙蚰繕诉~進，培養(yǎng)并提高了學生的計算思維能力？”等問題，相關學者自感問題很有挑戰(zhàn)性，目前沒法回答，但可以去探討，比如通過計算思維培養(yǎng)讓學生具有計算環(huán)境的理解能力，具有問題求解的基本能力，能用算法和程序求解各種問題等[5]。從其回答中不難發(fā)現(xiàn)，對于基于計算思維的大學計算機基礎課程教學的目標狀態(tài)，計算思維培養(yǎng)的倡導者們也沒有清楚而明確的認識，遑論提出大致的框架以及一些經(jīng)典范例。

對欲實現(xiàn)的目標狀態(tài)、理想效果都沒有一個大致的輪廓，我們?nèi)绾沃朗亲咴谡旧希谙蚰繕诉~進，還是誤入了歧途，離目標越來越遠。相關學者所持的先去做、去實踐，讓實踐來說明一切的觀點在試點研究階段是合適的，但在推廣應用階段繼續(xù)對目標不清不楚卻是不合適的。一項課程教學改革對欲達成的目標狀態(tài)與理想效果都還不清楚，何以推廣應用？以先去做、去實踐，“摸著石頭過河”的方式無法回避基于計算思維的大學計算機基礎課程教學的目標狀態(tài)與理想效果，因為“摸著石頭過河”并非目標狀態(tài)不清楚，而只是實現(xiàn)目標的方法與途徑不清楚。如果目標狀態(tài)不清楚，那么應往那個方面邁進呢？相關實踐者可能會一直摸著石頭在河中徘徊，始終無法到達理想的彼岸。對目標狀態(tài)缺乏一個清楚的認識與闡述，也很難獲得學生、其他專業(yè)專家學者與教師等的認同與合作，給人一種“霧里看花、水中望月”之感。在一次討論交流中，一位外語專業(yè)的學者毫不諱言地指出，照此思路，大學英語課程教學是否也可以提出一個概念——“外語思維”，并倡導大學英語課程教學以培養(yǎng)“外語思維”為宗旨。

5 教材內(nèi)容與學生的心理、認知發(fā)展水平之符合情況

教材的編寫應遵循知識的內(nèi)在邏輯與學生的心理發(fā)展邏輯的有機統(tǒng)一，這早已是教育學界的共識。對于教學中如何遵循學生的心理發(fā)展邏輯，維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論有經(jīng)典的論述。根據(jù)維果斯基的闡述，最近發(fā)展區(qū)是指“兒童的實際發(fā)展水平與潛在發(fā)展水平之間的差距。前者由兒童獨立解決問題的能力而定，后者則是指在成人的指導下或是與能力較強的同伴合作時，兒童表現(xiàn)出來的解決問題的能力”[9]。教學應引導與幫助學生從現(xiàn)有水平不斷走向最近發(fā)展區(qū)，不斷提高與進步。根據(jù)最近發(fā)展區(qū)開展教學，形象地說就是讓學生“跳一跳，摘桃子”。目前，培養(yǎng)計算思維的代表性教材是《大學計算機——計算與信息素養(yǎng)》一書。會議研討中，筆者提出“這一教材對遵循學生的心理發(fā)展邏輯是怎樣達成的？”，以及“諸如‘門電路’‘遞歸與迭代’‘操作系統(tǒng)對CPU、內(nèi)存、外存的管理’‘數(shù)據(jù)的存儲與調(diào)用’‘Pagerank算法、遺傳算法’”等內(nèi)容是否遠超大一新生的最近發(fā)展區(qū)，這些內(nèi)容是否存在學生因不具備相關知識與能力基礎而在現(xiàn)階段難以、甚或無法掌握的情況，這些內(nèi)容的教學是否會出現(xiàn)學生拼命跳也摘不到桃子的狀況等問題。對此，一位學者論及，這個問題不是學生接受的問題，而是教師講授的問題，如果教師講得好學生接受起來是沒有問題的；另一位學者舉出自己在大學計算機基礎課程教學中講解了“門電路”這部分內(nèi)容，而且多數(shù)學生也聽懂[5]。

第一位學者的論述實際上是轉移了焦點，轉嫁了問題。第二位學者的論證也存在明顯不足：其一，第二位學者所提及的多數(shù)學生聽懂了，只是其主觀感受，并沒有相應的測試、評價數(shù)據(jù)等進行佐證，相關論述的說服力不足。其二，第二位學者以自己所任教的專業(yè)為例進行闡述，其他專業(yè)的學生能否掌握未曾可知，該案例在代表性方面存在不足。其三，從第二位學者的闡述中得知，該校大學計算機基礎課程教學正在進行改革嘗試，教學過程中教師投入相較以往增加一倍以上的時間與精力，學生的學時量也大幅度增加，而且該門課程教學還從學校爭取到大量教學輔助資源等，該案例在可推廣性方面存疑。對于課程教學改革可行性問題的探討，應是當下現(xiàn)實教學背景下的可行性，而非理想狀態(tài)下的可行性，是在現(xiàn)有情況下可投入的人力與物力、資源與條件等之下的可行性。在當下教學現(xiàn)實背景條件下，學生能夠掌握相關教學內(nèi)容的佐證案例與材料等還比較匱乏，相關的實驗研究，實踐調(diào)研、評價測試的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)論證等均比較缺乏，希望辯護者能在這方面進行更為系統(tǒng)、全面的論證。

6 結 語

借“大學計算機課程基于MOOC+SPOCs的翻轉課堂實施經(jīng)驗交流會”召開之機，筆者有幸將自己對基于計算思維的大學計算機基礎課程改革的反思與疑慮闡述于眾，并希望通過討論交流釋疑解惑。然而，此次研討與其說解答了困惑，毋寧說加深了困惑。研討會中，對此倡導與辯護是主流的聲音，但批判與質(zhì)疑者亦有一定的比例。由于大多數(shù)辯護者均是研討會中才首次注意到批判與質(zhì)疑的聲音，事先準備不足，加之時間倉促，辯護者所提出的案例與論證在系統(tǒng)性與說服力等方面均顯不足。當下，前者繼續(xù)矢志不渝地努力開展好基于計算思維的大學計算機基礎課程改革，而后者的困惑不釋反增，實踐中的困難與問題也不究已顯。希望借助此文“拋磚引玉”，引出辯護者全面而系統(tǒng)的闡釋，寄望于在思想觀點的碰撞中“真知”與“灼見”自現(xiàn)。

[1] 霍恩比. 牛津高階英漢雙解詞典[M]. 趙翠蓮,等譯.北京:商務印書館, 2014: 413.

[2] 英國培生教育出版亞洲有限公司. 朗文多功能英漢雙解大詞典[M]. 北京: 外語教學與研究出版社, 2014: 454.

[3] 田中茂范, 武田修一, 川出才紀, 編. 外研社英漢多功能詞典[M]. 楊文江, 等譯. 北京: 外語教學與研究出版社, 2008: 421.

[4] 周以真. 計算思維[C]//新觀點新學說學術沙龍文集7:教育創(chuàng)新與創(chuàng)新人才培養(yǎng). 北京: 中國科學技術協(xié)會, 2007(5): 111-116.

[5] 大學計算機課程工作組會議組委會.大學計算機課程基于MOOC+ SPOCs的翻轉課堂實施經(jīng)驗交流會會議資料[Z]. 2016.

[6] 戰(zhàn)德臣, 聶蘭順. 計算思維與大學計算機課程改革的基本思路[J]. 中國大學教學, 2013(2): 56-60.

[7] 戰(zhàn)德臣, 聶蘭順. 大學計算機——計算與信息素養(yǎng) [M]. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2014: 83-86, I-II, 14, 36-58, 83-86.

[8] 張廣兵. 基于計算思維的大學計算機基礎課程改革之反思[J].計算機教育, 2015(21): 67-70.

[9] Vygotsky L S. Thinking and speech[C]//Rieber R W, Carton A S. The collected works of L.S.Vygotsky: Problems of general psychology[C]. New York: Plenum Press, 1987(1): 375- 383.

（編輯：彭遠紅）

1672-5913(2017)02-0084-04

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張廣兵，男，副教授，博士，研究方向為教學系統(tǒng)設計，zhangguangbing@swust.edu.cn。