計算機思維能力探討論文
1.面向培養(yǎng)學生計算思維的大學計算機基礎(chǔ)教育
有關(guān)計算思維的認識和理解對廣大的計算機基礎(chǔ)課教師是一個循序漸近的過程。有關(guān)計算思維的一些例子都是一些和計算機處理問題相關(guān)的思維方法。新的計算機基礎(chǔ)教育側(cè)重點應(yīng)當是對這些方法的介紹，并能夠讓學生深入的理解這些思維的方法，從而培養(yǎng)學生能靈活應(yīng)用這種思維方法去創(chuàng)造性的解決一些實際的問題。這樣的培養(yǎng)目標，和教育理念，更多注重的是思維技能的訓練，學生通過計算機基礎(chǔ)課程，接觸計算機，并利用計算機完成一些任務(wù)，這些都只是讓學生進行計算思維訓練的一種手段，我們的目標是讓大學生形成良好的計算思維方面的能力。當然這并不是說推翻現(xiàn)有的計算機基礎(chǔ)教育的框架，現(xiàn)有的計算機基礎(chǔ)教育框架仍然很重要，比如，學生仍需要掌握一些計算機軟件的使用方法，仍然需要去了解什么是計算機程序設(shè)計語言，以及能夠去設(shè)計一些簡單的計算機程序。但這些是培養(yǎng)學生計算思維能力的手段，不應(yīng)當再是目標了。
具體的計算思維能力包括如下例子：
�。�1）通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個困難的問題闡釋成如何求解它的思維方法。
�。�2）采用抽象和分解的方法來控制龐雜的任務(wù)或進行巨型復雜系統(tǒng)的設(shè)計。
�。�3）利用啟發(fā)式推理尋求解答，即在不確定情況下的規(guī)劃、學習和調(diào)度的思維方法。等等，這些都屬于計算思維能力的范疇。由上面的例子可以看出，計算思維能力的培養(yǎng)是一個巨大的，艱難的任務(wù)。許多的思維能力的培養(yǎng)和訓練已深入到了計算機科學的前沿。但是，通過計算機基礎(chǔ)教育的學習，應(yīng)當讓學生能夠了解、并理解計算思維的思考方法，計算思維能力的養(yǎng)成不是一朝一夕能夠?qū)崿F(xiàn)的，需要伴隨著人們的不斷學習才能養(yǎng)成的技能。
2.計算機基礎(chǔ)教育中計算思維能力培養(yǎng)途徑探討
之前已提到，計算思維能力的培養(yǎng)并不是完全打破現(xiàn)有的計算機基礎(chǔ)教育的課程體系，而是通過現(xiàn)有的課程體系，引導學生思考計算的本質(zhì)，了解計算機在解決一些實際問題的時候所采用的思想和方法等。所以，在計算機的基礎(chǔ)教學中，融入計算思維，主要是教學方法、教學理念的改革，和教學的內(nèi)容變更關(guān)系并不是非常大。當然，也可能需要在教學內(nèi)容中適當變更，比如增加計算的本質(zhì)，可計算性理論等內(nèi)容。但這些內(nèi)容的引入，在計算機基礎(chǔ)教育中不應(yīng)當是重點。在教學過程中，從解決問題的角度出發(fā)，強調(diào)解決問題的方法、思路，而不是僅僅教會學生如何解決問題，引發(fā)學生的深入思考，使學生從計算的角度理解問題，從而培養(yǎng)學生的計算思維能力。深入到具體的教學過程中，計算思維不是內(nèi)容和工具的改變，而是教學方式、理念的改變。這首先需要教師從更高的層次看待問題，引導學生深入的思考。計算思維能力的培養(yǎng)，是讓學生學會如何運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解與分析。這要求學生對一些原理性的概念有深入的理解，所以可能需要適當?shù)脑黾右恍┙虒W內(nèi)容，在原有課程體系的基礎(chǔ)之上，擴展一些教學內(nèi)容。擴展的這些內(nèi)容主要是幫助學生更深入的思考下去�？梢栽谟嬎銠C基礎(chǔ)教學中適當增加計算機語言教學，在程序設(shè)計課程中強調(diào)與計算思維能力有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)。但應(yīng)當注意，計算思維能力的培養(yǎng)，絕不僅僅是培養(yǎng)學生的程序設(shè)計能力，計算思維是概念化，而不是程序化，要像計算機科學家那樣去思維，意味著遠遠不止能為計算機編程，還要求能夠在抽象的多個層次上思維。在現(xiàn)代的計算機基礎(chǔ)教學中，需要教師做恰當?shù)囊龑�，讓學生自覺地去學習、思考。例如，在所有的計算機基礎(chǔ)教學中，都會介紹到計算機使用二進制來表示信息，如數(shù)、字符等等，一般而言，如果教師只是單純的講解這些內(nèi)容，學生們對此有個大概的認識，但不太可能引起普通學生對這些信息如何使用二進制表示的興趣。如果引入相應(yīng)的例子，就可能會引導起學生的興趣和思考。比如，在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，有一枚愛國者導彈并未能成功攔截飛毛腿導彈，造成美軍的傷亡。如果提示學生，之所以出現(xiàn)這樣的問題，原因就在于愛國者導彈系統(tǒng)的內(nèi)置時鐘出現(xiàn)了問題，和計算機用二進制數(shù)來表示浮點數(shù)產(chǎn)生的誤差有關(guān)，這肯定會引起學生的興趣，學生們就會對計算機如何表示浮點數(shù)產(chǎn)生興趣，引導學生去閱讀相關(guān)的表示標準，如此一來，學生獨立思考、學習的興趣會大大的增加。在這一過程中，教學的內(nèi)容并沒有實質(zhì)上的大變化，但對于教師的要求顯然是提高了很多。教師能不能以高的角度去引導學生是非常重要的。
3.大學計算機基礎(chǔ)教育的方案
在教學實踐中，計算機基礎(chǔ)教育，首先訓練的還是學生應(yīng)用計算機的基本技能，在學生掌握了基本技能之上，培養(yǎng)學生在遇到問題以后，熟練運用基本技能解決問題的應(yīng)用能力，在這些基礎(chǔ)之上，逐步使得學生深入思考，提高學生的信息素養(yǎng)，從而引起學生在計算思維能力方面的逐步形成。教學內(nèi)容仍然分為基礎(chǔ)理論教學與實踐教學兩個部分。其中，基礎(chǔ)理論教學部分可以根據(jù)學生所學專業(yè)的不同分為不同的部分。具體的一些教學安排和現(xiàn)有的計算機基礎(chǔ)教學安排差別并不大，因為筆者認為，計算思維的培養(yǎng)著重在于教師如何引導，教學的內(nèi)容并不是能力培養(yǎng)的主導因素。具體的課程安排以及課時設(shè)置，可以根據(jù)不同高校的實際情況進行。其中實踐教學部分當中的擴展實驗的設(shè)計，需要教師能較好的把握：既不能設(shè)計的太簡單，太簡單不能促進學生思考、動手，也不能設(shè)計的太難，太難，學生往往有挫敗感，失去學習思考的興趣。
4.問題
以培養(yǎng)計算思維為目標的計算機基礎(chǔ)教育在實施起來也會有帶來許多問題。比如，計算思維的培養(yǎng)需要長期的過程，而大學里計算機基礎(chǔ)教育能否在1~2門課程內(nèi)，使學生掌握好計算思維的思考方法？這無論對教師還是學生都是一個挑戰(zhàn)。還有，計算思維評估的困惑：如何界定計算思維內(nèi)容是什么、本質(zhì)是什么、核心是什么？通過何種方式對學生掌握計算思維程度進行考核？以及如何從教學過程中獲得有效的反饋？轉(zhuǎn)變計算機基礎(chǔ)教育的理念，培養(yǎng)擁有計算思維能力的學生是科技發(fā)展的要求，但如何才能做好，需要我們不斷的實踐以及探討。
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