李 濤

哈爾濱遠東理工學院，黑龍江 哈爾濱 150016

1 何為計算思維

2006 年3 月，美國卡內基·梅隆大學計算機系的主任周以真正式提出計算思維概念。思維的本質就是人們使用經由一系列相關知識所構成的體系來解決問題的一種方式[1]。計算思維和實證思維以及邏輯思維共同組成了人類的思維方式體系，并且更加傾向于使用計算機方面的基礎概念去解決遇到的任何問題，同時也會設計出一些與計算機運算相符合的算法以及思考一些和計算機科學相關的具備深度和廣度的問題。其本質就是抽象以及自動化，以計算性思考為主。

2 當前高校計算機程序設計課程發(fā)展現(xiàn)狀及其中問題

2.1 高校計算機程序設計課程發(fā)展現(xiàn)狀

在當前高等教育的計算機基礎教育環(huán)節(jié)中，計算機程序設計作為其中重要組成部分，卻面臨著諸如教學學時不長，并且被進一步壓縮、教學資源配置不全面、學生頻繁逃課等諸多問題。同時有部分教師認為，在中學階段已經開展了相應的計算機基礎教育，因此在大學階段中的計算機基礎教育的學時可以被壓縮[2]。最能淋漓盡致體現(xiàn)這種理念的論點就是狹義工具論。狹義工具論認為在計算機的基礎教育中只需要傳授一些軟件使用和簡單的程序設計工具使用方式即可。在這種理論的深刻影響之下，部分院校將計算程序設計課程的教學學時予以壓縮。

從這種教學的發(fā)展現(xiàn)狀入手，從2010 年開始教育部下屬的高等學校計算機課程教學指導委員會就已經明確提出了需要以計算思維作為導向并進一步推動計算機基礎教育課程的改革工作。同時，教育部高教司經過廣泛調查研究之后，于2012 年印發(fā)實施《關于公布大學計算機課程改革項目名單的通知》，并同時確認了22 個研究項目。這也正是我國以計算思維培養(yǎng)為切入點的大學計算機課程改革正式進入到一個全新的推動階段，但其中依然存在一些問題急需解決。

2.2 當前計算機程序設計課程中亟待解決的問題

目前，雖然我國十分重視計算思維培養(yǎng)下的計算機基礎教育課程改革，但是其中依然有兩個方面的問題需要解決：第一，計算思維的培養(yǎng)方式匱乏。當前教育領域中十分重視學生計算思維的培養(yǎng)，同時國家教育部門以及其他組織也十分重視計算思維的培養(yǎng)，并逐步將之納入到相應的課程考核體系之中[3]。但是，當前針對計算思維的培養(yǎng)仍處于一個探索階段，其培養(yǎng)方式依舊沒有形成一套完整的體系。當前教師在培養(yǎng)學生自身計算思維的過程只是一種不自覺的、規(guī)模化程度不高的、探索性的教育，缺乏相應的方式體系作為指導。這就導致以計算思維為基礎的計算機程序設計課程教學優(yōu)化始終無法取得相應的成效。第二，計算思維的進一步創(chuàng)新。對于社會、國家還是個人的發(fā)展而言，創(chuàng)新才是其源動力，創(chuàng)新中的技術和知識創(chuàng)新也是完全依賴于人類的精神創(chuàng)新、意識和能力創(chuàng)新。并且在國際和國內市場競爭越發(fā)激烈的影響下，高校必須注重學生自身創(chuàng)新能力的挖掘和培養(yǎng)。計算思維本身就具備著強大的創(chuàng)新，并且計算思維培養(yǎng)的最終目標就是創(chuàng)新[4]。但是在當前的計算機程序設計課程教育中缺少對應使用計算思維進行創(chuàng)新的方式，導致這方面的工作依舊無法得到合理有效的開展。

3 以計算思維為核心的計算機程序設計課程教學優(yōu)化措施

3.1 計算思維和實踐教學改革的融合

計算思維在計算機程序設計這項課程中主要是被應用在思維模式、計算機算法、代碼編程、軟件開發(fā)以及項目設計五個層面上。在計算機程序設計課程教育中需要做到計算思維和實踐教學環(huán)節(jié)的融合，在指導學生進行程序設計的實踐活動過程中需要在教學設計環(huán)節(jié)中將計算思維予以融入，并且強調在計算機程序設計中計算思維應用的重要性，在實踐中逐步提升學生在程序設計環(huán)節(jié)中學習培養(yǎng)計算思維的能力，從而幫助學生學習到真正的計算思維。

例如，在C 語言的教學過程中，需要在前期的理論傳授環(huán)節(jié)將計算思維的內容予以進行重點化的介紹，并且借助合作探究等形式來大幅度強化學生的思維訓練，可以借助計算思維體系中的樹形分析方式組織學生進行算法的多樣化解析。在這個環(huán)節(jié)中需要注意如下的幾點：第一，通過在教學過程中激發(fā)學生的學習興趣，逐步引導學生在強化其計算思維的計算機程序設計環(huán)節(jié)中，借助課件演示和實際案例教學盡量減少枯燥的理論講解環(huán)節(jié)來提升其計算能力[5]。第二，在深入研究學生在接受計算思維培養(yǎng)的過程中出現(xiàn)的各種問題的基礎上，探討并制定出相應的解決方法。第三，在除計算機程序設計之外的課程中嘗試引入相應的計算思維。

3.2 網絡課程資源平臺的建設

如今，高速發(fā)展的網絡技術同樣也為計算機程序設計課程中計算思維的引入和培養(yǎng)提供了全新的技術方向，那就是網絡課程的設計和應用。就如今的計算機程序設計課程發(fā)展現(xiàn)狀看來，網絡課程的教學內容可以分為以下的模塊：第一，教材的網絡化。就是將課本中的理論知識以文本、視頻、動畫等形式予以呈現(xiàn)，便于課前的預習。第二，教學內容的講授。就是教師自行錄制的教學視頻，主要是負責基本理論知識的講解，便于學生的課后復習。第三，教學課件。教師制作的電子版教學課件，學生可以進行下載以便進行課后的復習。第四，上機的實踐環(huán)節(jié)。從“模仿—改進—實踐”的教學方式出發(fā)，在不同階段設置對應難度的問題，并且學生在完成之后需要將實驗報告和實驗結果予以上交。并且將之作為平?？己说膬热葜?。第五，編程的實踐訓練。主要分為入門級練習、基礎性練習、算法的練習以及算法提升四大模塊，并且從做題和解題兩個方面提供對應的思路，這一環(huán)節(jié)主要是為了提升學生的思維及代碼編寫能力。第六，綜合應用。為學生布置一些來源于生活且具備綜合性和一定難度的開發(fā)項目，并且學生分為多個開發(fā)小組，讓其以小組形式進行項目開發(fā)工作。這個環(huán)節(jié)主要是為了提升學生綜合應用計算思維以及程序設計理論知識的能力。

3.3 教材大綱和實驗實訓內容的編制

想要在計算思維的培養(yǎng)中實現(xiàn)計算機程序設計教學的優(yōu)化，其教材大綱和實驗實訓內容就需要進行重新編制。在這個過程中，就需要針對現(xiàn)有的教學內容進行相應的提煉，并以此為基礎編制出完全符合教學內容的教學大綱，同時需要做好相應的教材編寫準備工作和實驗內容設定的工作。教材內容中需要將算法內容的比例予以提升，強調通過計算思維方式在全面理解程序設計問題的基礎上將問題予以解決。同時程序算法的比例也需要實現(xiàn)進一步的提升，在教材的習題設置中需要做到題型的多樣化發(fā)展來做到計算思維的訓練。除此之外，計算思維相關的實驗實訓教學內容比例需要進行一定程度的提升，在涉及全新教學內容的時候需要從簡單案例入手進行講解，做到難度的循序漸進，并且因為算法難度呈現(xiàn)出一種梯級式的分布，教師需要通過實例演示以及編程實踐來幫助學生深化對于基本理論知識的理解程度。在實際的編程教育中，教師需要做到直觀化的向學生們展示編輯過程以及最終的運行結果，并在教學中通過其中關鍵代碼的改寫為學生展示出完全不同的運行結果，讓學生以一種更為直觀的方式對正在學習的全新知識形成一個全面的理解，并從最后的演示結果存在的差異入手將其中涉及的知識點和理論予以提煉。

4 總結

目前，我國十分注重在計算機教育中融入計算思維,雖然我國的教育部門先后出臺了相關規(guī)定，對將計算思維融入計算機程序設計課程中做出了更進一步的推動,但是，依然需要面對計算思維的培養(yǎng)方式缺失以及計算思維進一步創(chuàng)新不足的問題。只有通過計算思維和實踐教學改革的融合、網絡課程資源平臺的建設以及教材大綱和實驗實訓內容的編制才可以更好的做到在計算機程序設計中融入計算思維，并不斷提升學生的計算思維。