基于计算思维的计算机基础教育的实践

摘 要：随着各学科的交叉研究,计算机基础教育其地位已变得不可动摇.计算思维能力的培养是计算机基础教学的目标之一.他的定义、特点和发展与计算机基础教育密不可分,特别是对于计算机基础课程的教学实践起到举足轻重的作用,作者在《Access数据库应用技术》课程的教学过程中以“计算思维”为指导思想,进行教学改革,为其他计算机基础课程做了很好的指引作用.

关 键 词：计算思维；计算机基础教育；教学改革；Access

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)15-3632-02

PracticeResearchaboutComputerFundamentalEducationBasedonComputationalThinking

WANGLi-na,DUMei-fang,ZHAOYan-li

(ShandongInstituteofBusinessandTechnology,Yantai264005,China)

Abstract:Withputerscienceandothersubjectscrossoverstudy,theirstatusaboutComputerbasiceducationhasbeeunshakable.Today,animportantconceptwidelyconcernedoverthefieldofputerscience-calculationthinking.Thedefinition,characteristicsanddevelopmentandbasicputereducationinseparable,especiallyforbasicputercourseteachingpracticeinanimportantrole.DuringtheteachingaboutAccessdatabaseapplicationtechnology,intheteachingprocesstheauthortake"Computationalthinking"astheguidingideology,teachingreform,forotherbasicputercoursegeerygoodguidancefunction.

Keywords:puterfundamentaleducation,ComputationalThinking,teachingmodel,Access

随着社会需求的不断提高,计算机基础教育更显示出其在高等教育过程中的重要性,特别是对于财经类的高等院校,更是应该重点关注的问题.本校的计算机基础课程主要有四大块分别在两个学期来完成,集中针对入学新生,第一学期面对非计算机专业的《计算机文化基础》和计算机专业的《大学计算机基础》；第二学期面向文科的《Access数据库应用技术》及其它专业的《VisualBasic程序设计语言》.以往传统的教学模式已远远不能适应当今社会对于学生的创新型需求,创新思维和能力应是在计算机基础教育过程中重点考虑的问题.这种现状要求计算机应用型人才不仅应该具有扎实的编程能力和计算机学科基础,同时应该擅长抽象和分解问题的能力.计算思维（ComputationalThinking）概念的提出,给计算机基础教育指出一种良好的教学模式.

本文以《Access数据库应用技术》课程为例,从多方面介绍计算思维在计算机基础教育中的应用.

1计算思维

美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（J.M.Wing）教授于2006年3月在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》给出：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行求解、系统设计、人类行为理解等的一系列思维活动[1].周教授认为：计算思维是人的思维,而不是计算机的思维,也不意味着能为计算机编程,更不意味着机械重复的刻板技能,而是数学和工程思维的互补与融合.计算思维是从学科思维这个层面直接讨论学科的根本问题与学科的思维方式,而计算机方法论则是从方法论的角度来讨论学科的根本问题和学科形态[2].

计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法,现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法,以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法.计算思维建立在计算过程的能力和限制之上,由人由机器执行.计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计.计算思维最根本的内容,即其本质（Essence）是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）.计算思维中的抽象完全超越物理的时空观,并完全用符号来表示,其中,数字抽象只是一类特例.与数学和物理科学相比,计算思维中的抽象显得更为丰富,也更为复杂.数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性,而仅保留其量的关系和空间的形式,而计算思维中的抽象却不仅仅如此[4-6].

计算机基础教学需要培养学生计算思维能力,并提高信息素养,使其在整个学习过程中充分利用计算机作为一种不可缺少的工具进行思维、表达,从而使其适应社会的发展.

2计算思维在计算机基础课的应用

计算思维在计算机基础课中的应用,应当对于学生开设一门称之为“怎么像计算机科学家一样思维”的课程,让学生从一进门就喜欢他、热爱他.就像周以真教授在其受到广泛关注的《计算思维》[1]一文中提出,计算思维不仅仅属于计算机科学家,应当是每个人的基本技能.一个人主修计算机,进而能接着从事政治、文学、医学等任何类型的科学和工程.

周教授认为：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的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动.计算思维建立在计算过程的能力和限制之上,由人由机器执行.计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计.

为了传播计算思维,周教授撰写了针对大学所有新生的“计算思维”讲义,并以此作为“怎么像计算机科学家一样思维”课程的主要教材,为便于讨论,我们将这种课程称之为一类以计算思维为基础的“计算机基础教育”课程.怎样将计算思维巧妙的应用于计算机基础课的课堂,以提高学生运用计算机知识抽象和分解问题的能力,对于基础教育的我们来说是一个挑战.在计算机基础课程的教学实践过程中,对于学生计算思维的培养进行了一系列的尝试.面向非计算机专业的计算机基础课——《Access2003数据库应用技术》如图1,其计算思维思想主要从以下三个方面进行阐述.

图1基于计算思维的《Access数据库应用技术》

2.1“案例”教学法

《Access2003数据库应用技术》,教学内容主要传授Access数据库本身的七大对象：“表”、“查询”、“窗体”、“报表”、“页”、“宏”、“模块”.为了在课堂学习中加强学生计算思维的培养和训练,在整个课程的授课过程中始终贯穿一个教学案例,即“教学管理.mdb”来进行讲解及其模仿操作.案例的选择以学生容易理解为目的,贴近学生生活,在课程结束时使得学生掌握一个整体上的概念.

2.2“互动”授课方式

讲练互动的教学方式始终贯穿在整个课程的授课过程中,有“先讲后练”、“先练后讲”及“边讲边练”,教师在整个课堂中既可以作为讲授者,有时还可以作为聆听者,给学生更多的机会,鼓励学生勇于提出自己的思路,给出针对相同问题不同的解决方案.平等互动的教学方式可以与学生面对面的进行讨论,能够鼓励学生勇于提出自己的想法和思路,从而提高学生的自信心,增强学生积极参与学习的热情.

2.3“课程延续性”设计

延续性的课程设计,针对不同专业采用案例驱动式的分模式教学.模式一是自己独立完成数据库的开发（外语专业）；模式二给定思路后独立完成（政治专业）；模式三由教师讲解理念和具体的开发思路团队（4~6人）形式（法学专业）.

计算思维在课程中的体现不是凭空存在的,而是要自己去思考的.在整个延续性项目的设计过程中,将学习被容分解到各个阶段的设计,从而掌握计算思维能力在解决实际问题的具体应用.“课程延续性”的一个更重要的阶段——项目演示、答辩及其项目说明书.从三者的统计结果看,采用第一种模式的同学开发的系统界面简单、但是功能单一；而模式二下的同学相对模式一来说其系统功能更加丰富,但系统开发的比较杂乱；模式三,在教师的指引下及团队的合作,最终的系统功能强大并具有创新性,界面明了,思路清晰逻辑性强.

由此可以看出,计算思维的引入有效的帮助学生更好的进行自主学习和研究性学习,得到了较好的教学效果.学生可以将其计算思维应用于后续的课程,并逐步提高不同能力,这对于培养学生的支柱学习和发现问题的能力以及独立思考和研究探索的品质具有显著的积极作用.

3结束语

基于计算思维的《Access数据库技术与应用》的课程,在整个课程的设置过程中得以反复的加强,最终的目标就是将计算思维能力转化成学生的思想,使其具备独立学习与研究的能力.如何培养计算思维能力并将其应用于计算机基础课程,仍是值得我们一线教师去探索的问题.