任丹+丁函+楊凡

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展，信息處理技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在人們工作生活的各個(gè)方面。教師在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，要注意加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。本文主要研究計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的體現(xiàn)，通過(guò)幾個(gè)不同的思維方式，嘗試將計(jì)算思維引入實(shí)際教學(xué)中。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；基礎(chǔ)教學(xué)；計(jì)算思維

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）01-0261-02

一、引言

自2006年周以真（Jeannette M.Wing）教授提出了計(jì)算思維的概念起，國(guó)外的大學(xué)開(kāi)始在基礎(chǔ)課程中增加計(jì)算思維的內(nèi)容。2010年以來(lái)我國(guó)高校也在探討如何提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)質(zhì)量問(wèn)題，此時(shí)計(jì)算思維進(jìn)入了人們的視野。目前我國(guó)高校都在積極改進(jìn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系，修訂教學(xué)內(nèi)容，將計(jì)算思維作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的一個(gè)重點(diǎn)。近兩年我校也在大力提倡教師們對(duì)各專業(yè)的基礎(chǔ)課程進(jìn)行改革，加入計(jì)算思維的內(nèi)容，嘗試將計(jì)算思維引入課堂教學(xué)。

二、什么是計(jì)算思維

周以真（Jeannette M.Wing）教授指出“計(jì)算思維是涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中所采用的最廣泛的心理工具，是對(duì)問(wèn)題解決、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為理解的綜合能力反映”[1]。我們?cè)谂c計(jì)算機(jī)有關(guān)的課程教學(xué)中也經(jīng)常這樣對(duì)學(xué)生們說(shuō)，把你們自己當(dāng)成計(jì)算機(jī)去運(yùn)轉(zhuǎn)，這實(shí)際就是所謂的計(jì)算思維了。在日常的學(xué)習(xí)生活中，學(xué)生們?cè)谟龅侥硞€(gè)難題時(shí)，首先是分析問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行建模，然后開(kāi)始考慮哪些方法可以解決這個(gè)問(wèn)題，其中哪種方案是最佳方法，經(jīng)過(guò)層層分析，這個(gè)難題就可以轉(zhuǎn)換成我們知道如何解決的問(wèn)題了，這個(gè)過(guò)程就是計(jì)算思維。

三、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)況

我國(guó)大多數(shù)高校要求大學(xué)生進(jìn)校首先必修《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程。這門(mén)課程的目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)，以期在將來(lái)的學(xué)習(xí)工作生活中能夠利用計(jì)算機(jī)去解決各種問(wèn)題。隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛發(fā)展，這門(mén)課程還要幫助學(xué)生學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)在廣博的互聯(lián)網(wǎng)信息中搜索出自己所需的各種資料。在現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，辦公自動(dòng)化的內(nèi)容占了一半，這些內(nèi)容主要是為了培養(yǎng)學(xué)生良好的交流表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。雖然我們?cè)诮虒W(xué)中已經(jīng)在運(yùn)用計(jì)算思維的方式培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，但是并沒(méi)有重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，沒(méi)有有意識(shí)地去培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

四、如何在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中引入計(jì)算思維

雖然我們這幾年一直在說(shuō)教學(xué)中要引入計(jì)算思維，但是在日常教學(xué)中并沒(méi)有真正做到引入，那么該如何引入呢？我校近幾年實(shí)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的分層分級(jí)教學(xué)，將學(xué)生按專業(yè)分成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)A、B、C三種級(jí)別，再按照對(duì)計(jì)算機(jī)了解的層次分為高級(jí)、中級(jí)、初級(jí)三個(gè)層次教學(xué)。我通過(guò)在高級(jí)班的教學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐，認(rèn)為我們可以從抽象思維、信息處理思維、并行思維以及共性思維四個(gè)方面來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

1.抽象思維。計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)就是一個(gè)抽象思維的體現(xiàn)，這一體系結(jié)構(gòu)（即馮·諾依曼結(jié)構(gòu)）是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，這種抽象結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的透明性，見(jiàn)圖1。

我們?cè)诮虒W(xué)中引導(dǎo)學(xué)生將5大部分與實(shí)驗(yàn)操作中正在使用的微機(jī)對(duì)照起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)向抽象世界。例如我們將現(xiàn)實(shí)的鍵盤(pán)鼠標(biāo)抽象為輸入設(shè)備，將顯示器打印機(jī)抽象為輸出設(shè)備等。

2.信息處理思維。計(jì)算機(jī)是不能夠直接處理我們?nèi)粘９ぷ魃钪械母鞣N信息的，為了使計(jì)算機(jī)可以處理這些信息，我們?cè)O(shè)計(jì)了各種編碼，這些編碼可以將英文字符、我國(guó)漢字、聲音、圖形、視頻等這些現(xiàn)實(shí)的信息通過(guò)輸入設(shè)備傳送給計(jì)算機(jī)。比如英文字母是ASCⅡ碼，中文漢字是我國(guó)的國(guó)標(biāo)碼（GB2310-80），這些編碼都是由0和1組成的不同序列。計(jì)算機(jī)收到這些代碼序列后，開(kāi)始進(jìn)行分析處理，按照我們的需求進(jìn)行分解合并，將需要保留的代碼進(jìn)行存儲(chǔ)，將需要給其他人的代碼進(jìn)行傳輸，計(jì)算機(jī)處理完后，我們要看到結(jié)果，這時(shí)，計(jì)算機(jī)就按照輸入的逆過(guò)程再將0和1的序列轉(zhuǎn)換成我們能夠理解的信息，通過(guò)電信號(hào)在屏幕上或者通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)。這個(gè)鍵盤(pán)輸入與屏幕輸出的過(guò)程就是信息處理思維。我們可以看到從輸入開(kāi)始，轉(zhuǎn)換電信號(hào)，再查編碼，然后編譯為計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行的0和1的代碼，最后解碼輸出顯示，這一系列的信息處理過(guò)程。對(duì)于聲音視頻也是一樣，先將信息采集后按照一定的規(guī)則進(jìn)行量化，量化后就可以編碼了，到了編碼這一步就可以輸入計(jì)算機(jī)了。以上過(guò)程就是信息處理思維的體現(xiàn)，同理其他國(guó)家的各種信息也是按照這樣的方式來(lái)設(shè)計(jì)的，這樣學(xué)生就很容易理解何為信息處理思維了。

3.并行思維。學(xué)生們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)時(shí)通常不會(huì)只做一件事，一般大家都是同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件，比如在練習(xí)打字時(shí)還掛著QQ，開(kāi)著網(wǎng)頁(yè)，甚至有些學(xué)生還用耳機(jī)連著計(jì)算機(jī)聽(tīng)音樂(lè)，這就是并行思維了，雖然只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，但是感覺(jué)上所有的工作都在同步進(jìn)行。這些任務(wù)即所謂的多道程序都是由操作系統(tǒng)安排的，它把計(jì)算機(jī)的中央處理器（CPU）按時(shí)間片分成小部分，每個(gè)任務(wù)輪流占據(jù)時(shí)間片使用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)速度很快，所以我們感覺(jué)不到是在分別使用，這樣系統(tǒng)資源可以得到充分利用。

4.共性思維。在《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程中，辦公自動(dòng)化OFFICE套件的學(xué)習(xí)占了一多半的課時(shí)，我們?cè)谑褂弥锌梢愿杏X(jué)到操作窗口都非常類似，我們?cè)谶@3種軟件中設(shè)置格式、處理文字圖片時(shí)都有熟悉的感覺(jué)。再比如我們?cè)诓僮飨到y(tǒng)中使用的命令，在辦公自動(dòng)化軟件中一樣用，例如剪切、復(fù)制、粘貼的快捷操作。此類方法也可以擴(kuò)展到其他軟件中來(lái)體會(huì)共性思維。同學(xué)們可以分析原因，查找共性，多問(wèn)問(wèn)為什么。

五、結(jié)束語(yǔ)

《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》這門(mén)課程主要是面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，對(duì)于這些學(xué)生的計(jì)算思維的培養(yǎng)，需要教師將理論與實(shí)際結(jié)合在一起，讓學(xué)生形象地感受到計(jì)算思維就在身邊。這個(gè)過(guò)程需要教師引導(dǎo)學(xué)生們?nèi)?shí)踐總結(jié)，從形象到抽象。

以上內(nèi)容是我在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生理解計(jì)算思維的范例，這是我在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐中對(duì)引入計(jì)算思維的嘗試，由于探討的深度和廣度所限，教學(xué)中還有很多值得探討的思維方式并沒(méi)有引入到教學(xué)實(shí)踐中，尤其是在實(shí)驗(yàn)操作中沒(méi)有明顯地強(qiáng)化計(jì)算思維，這在以后的教學(xué)中還將逐漸完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]JeannetteM.Wing.Computational Thinking[J].Communications of the ACM，2006，（3）：34-35.

Abstract：With the construction and development of social economy in our country，information processing technology is widely used in all aspects of people's work and life. Teachers in computer teaching should pay attention to strengthen the training of students thinking. This paper mainly studies the embodiment of computational thinking in computer basic teaching，and tries to introduce computational thinking into practical teaching through several different ways of thinking.

Key words：computer；basic teaching；computational thinkingendprint