民办院校非计算机专业学生的计算思维之路

【摘 要】计算思维作为科技发展的三大科学思维之一,已经逐步渗透在大学计算机基础教学中.目前,国内一些一类本科院校在此领域已初步取得成效,而在民办院校尚属空白.本文首先介绍了大学计算机基础课程的重要性及其发展瓶颈,对民办院校非计算机专业学生计算思维的现状进行了剖析,提出了加强计算思维培养策略.

【关 键 词】民办院校；计算思维；大学计算机基础

1.民办大学计算机基础课程的发展现状

大学非计算机专业本科生的第一门计算机课程,在高校基础教育特别是计算机教育方面的重要性不言而喻.然而现实中,作为非计算机专业第一门计算机课程的《大学计算机基础》不仅没有受到重视,反而面临着严重的危机,社会普遍质疑此课程是否还有存在的必要.尤其对于民办院校,由于资金受限,学校往往在“专业课”与“基础课”之间选择前者,以致于该课程课时不断压缩直至没有.

回顾历史,我国非计算机专业第一门计算机课程自上世纪90年代中期以来,普遍在大学中开设,起初被称为“计算机文化基础”,文化一词体现了基础性、思维性的内涵.然而随着执行过程中的偏差,文化的内涵越来越少,基础的内涵越来越大,课程逐渐演变为讲授计算机的基本概念以及常用流行软件产品的使用.随后,很多学校便以“计算机应用基础”或“大学计算机基础”取而代之,这种改变不仅仅是名称的变化,而教学内容则更侧重于办公软件的技能培训.这种偏差导致很多人认为学生普遍在中小学阶段已经接受过类似的教育,完全没有必要在大学里仍旧沿袭旧物.

目前,作为大学的基础教育,我们应该以培养学生的各种能力为终极目标,而不只是教会学生学会使用某种操作工具或方法.那么《大学计算机基础》这门基础课程,又该何去何从呢,我国一些一类本科院校已经为其他学校做出了榜样,率先走出了一条计算思维之路.民办院校也应在此领域寻求自己的解决办法,而不是让这门重要的课程从此消失.

2.什么是计算思维

计算思维古已有之,而且无所不在.然而,在相当长的时期中,计算思维并不为人所知,或者不受重视.直到2006年,美国卡内基·梅隆大学周以真教授对计算思维进行了清晰系统的阐述,这一概念才得到人们的极大关注.周以真教授认为,计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动.这一定义高度概括和抽象,难以理解,为此周以真教授将计算思维进一步阐述成七大类方法.然而,大学计算机基础教学的对象是非计算机专业学生,无论是定义还是进一步阐述,仍然显得晦涩难懂,对教学基本几乎没有可操作性,需要探索研究,力图重新阐述成可以开展教学的问题.

3.非计算机专业计算思维培养现状

目前,我国多位一流院校的专家学者已经对大学计算机基础课程的计算思维进行了研究,并初步构建了以计算思维为核心的课程体系,并命名为“计算思维导论”.下面,从各个不同方面大致介绍该课程的内容.

（1）课程的地位、性质、任务

本课程是大一新生入学后的第一门计算机类课程.课程从推动人类文明进步和科技发展的三大支柱出发,介绍计算思维的定义、本质、特征,以及计算思维对其他学科的重要影响.然后,从学科的根本问题,即“能行性”入手,介绍计算理论的有关内容,包括计算复杂性、图灵机、量子计算等内容.最后,介绍计算机的算法基础、程序设计语言、计算机软硬件基础等内容.

（2）课程的基本要求

课程要求学生了解计算思维的基本内容,了解人与计算机器能力的局限性,了解计算思维解决问题的一般步骤,理解计算在问题解决过程中所发挥的作用,初步掌握编程语言,能进行简单的程序设计.

（3）教学内容

计算思维基础知识：科学发现的三大支柱；计算学科的兴起；计算学科的作用；什么是计算科学；什么是计算机科学；什么是计算思维；主要研究内容；计算思维对其他学科的影响.

计算理论：可计算问题、计算复杂性等；冯·诺依曼计算机模型；存储程序计算机；基本组成原理等.

算法基础：算法的基本概念；算法的设计方法；算法的分析；基本算法介绍等.

程序设计语言：程序设计的结构问题；语言的语法和语义；程序设计语言的分类；高级程序设计语言等.

计算机硬件基础：数制与运算；布尔逻辑与门电路；计算机组成；指令系统及执行；组网与因特网.

计算机基础软件：操作系统介绍；软件工程；数据库系统基础介绍；人工智能等.

（4）教学方法的原则建议

以计算学科基本问题为导向,以经典案例为基础,通过实验了解和应用编程的基本原理,通过习题课强化学科基础概念的理解,着力提高学生的计算思维能力.

4.民办院校计算思维探索之路

民办院校的大学计算机基础课程存在着课程内容多、学时少、学生程度不一的弊端.如何在该课程中实施以计算思维为导向的教学改革,有难度但也是趋势,我们势必要寻求一条有别于一流本科院校的途径.要探索和实践,具体工作如下：

（1）新生入学测试——了解学生情况,确定实施方案.2012年9月开学,针对大学计算机基础课程对8个专业400名新生进行抽样测试,内容、难度基本等同该课程的要求,每个模块满分10分,分数统计结果见下图.对当前学生的计算机基础知识和技能的掌握有所了解,对指导该课程向计算思维提升有一定的依据.

（2）探索实施以计算思维为导向的教学方案.原则上分类实施：分为理工类、财经管理类和人文艺术类.主要区别是前两者增加程序设计算法要求,后者增加多媒体软件应用.改革后的方案将弱化Office软件的课堂讲解,强化实践和自主学习；降低了原来网络、数据库和多媒体的基本要求；留出时间开展计算思维和程序设计算法教学.其中：①利用2学时开展计算思维基础知识专题教学.主要内容包括：科学思维：三大科学思维、计算思维及其主要内容、计算思维的作用.②利用8学时讲授程序设计基本知识和训练算法基本功.让学生明白计算机抽象、自动执行的道理,掌握基本编程的能力.

（3）实施问题驱动式的教学方法,从计算思维的角度来讲解计算机基础概念和原理知识.例如：通过展示计算机科学的最新成果,了解计算机能做什么.思考计算科学的两个基本问题：什么事计算机比人做得好,什么事人比计算机做得好?计算机有没有智能?从而培养计算思维意识.

5.结束语

培养具有信息素养的各类专业人才,是大学计算机基础的首要任务.大学计算机基础教育的成功与否很大程度上决定着学生未来应用计算机和信息化技术解决自身专业领域问题的能力.计算思维的培养是一种计算机技能的培养,它的核心教育观考虑的是学生的可持续发展的计算机应用能力的培养,提高学生学习和掌握终身运用计算机解决各种应用问题的能力.将计算思维理念融合于大学计算机基础的教学中,将有助于学生理解问题能力的提高,是大学计算机基础教学改革的方向.