计算机思维的培养篇1
关键词:大学;计算机基础教学;计算思维;培养
大学计算机基础课程作为大学生创新能力培养、自主探究能力培养的重要课程，对于学生日后更好地走向工作岗位具有重要影响。传统的计算机基础课程教学模式已经不能适应当前计算机人才培养的需求，在细节上存在诸多问题，因此，不断创新计算机基础课程教学方法、理念，提升课程教育教学水平是当前计算机基础课程教学急需解决的问题之一。
1计算思维的具体内容
计算思维伴随着人类的出现而发展，在人类日常生产生活中无处不在。从古代人类发明的珠算、算筹，到近代以来发明的计算器、加法器、电子计算机等，都应用了计算思维，随着科学技术的不断进步，计算思维的内容也在不断扩展，发展到现在已经出现大数据、云计算等计算思维。
1.1计算思维意识
众所周知，计算思维经过历史的打磨、时间的洗礼，其发展越来越具有科学性，可以说具备了人类的三大思维能力，既理论思维、科学思维、实验思维，同时计算思维也是人类与其他物种相区别的一种重要思维，是人类独有的特殊技能。作为与计算机基础教学相关的工作者都知道，在课程教学过程中计算思维的应用无处不在。但是，人类的计算思维一般都是无意识的，因此，要想提高大学计算机基础课程教学水平，就必须将计算思维的无意识变成有意识，有效提升学生的自主计算思维，使其能够主动应用计算思维解决实际问题，并拓展到其他课程的学习中。
1.2计算思维应用方法
人类在应用计算思维解决实际问题过程中，需要采用有效的计算思维方法解决实际问题，计算思维的方法就是计算思维的核心所在。计算思维的方法有很多，总体上可以分为两大类，一类是采用数学思维的计算方法，另一类是人类在应用计算机过程中形成的独有方法。例如，在积分运算实践中，可以运用数学函数进行计算，也可以应用计算机中区间的算法进行计算。学生通过学习大学计算机基础课程后，可以利用简单的计算机技术解决计算问题，计算机基础课程中每一个概念里都包含着计算思维，要求教师在教学过程中注重学生计算思维的培养，使学生能够运用计算思维解决实际问题。
1.3计算思维能力
学习计算机基础课程，培养学生计算思维的最终目的就是让学生解决实际生活中遇到的问题。从计算机知识与技术的应用角度来看，解决实际问题就是计算机的应用问题，如电子商务网站的创建、数据库系统的建立、机器人的制作等，都可以归类为计算机应用问题，也是培养学生计算思维的目的所在。学生计算思维的培养不是一蹴而就的事情，而是需要将计算思维贯穿于整个计算机基础课程教学中，促进学生扎实地掌握好计算机基础知识、多媒体技术、计算机应用技术等，进而运用计算思维解决实际问题。
2大学计算机基础教学计算思维培养存在的问题
2.1计算思维的有意识教学有待提高
计算思维在大学计算机基础教学中的应用时间不长、受重视程度不够，导致计算机基础教学中学生计算思维的培养模式还不够完善。例如，在开展计算机基础教学中，广大教育教学工作者过多地重视无意识、潜移默化的计算思维教学，有意识、有计划地培养学生的计算思维过程相对较少。
2.2未充分重视学生计算思维的培养
由于计算思维模式的培养发展起步较晚，很多教育工作者对计算思维的重要性认识不足，只是简单地认为计算思维只是计算机技能学习的应用能力之一，没有真正认识到计算思维是人类发展的三大重要思维之一，是新时代经济社会发展下需要掌握的基本能力之一。认识上存在的不足影响了大学计算机基础教学质量与水平的提高，没有从战略的高度上将计算思维从计算机基础教学中重视起来，阻碍了学生计算思维能力的培养与提高。
2.3过于重视计算机应用技术的教学
由于计算机基础课程教学的最终目的和结果是促进学生实践能力的提升，导致很多教师在教学过程中过多地重视计算机技术与应用的教学，如计算机软件开发、系统设计等课程，而忽视了学生计算机应用思维能力的培养。
3计算思维的培养策略
当前经济社会的快速发展，使如何有效培养学生的计算思维成为当前计算机基础课程教学改革的热点问题之一。有效培养学生的计算思维要求计算机教学规范化、科学化，并要求学生扎实掌握计算机基础课程知识。在教学过程中，教师要在原有基础教学上不断优化创新。
3.1创新计算思维教学模式
传统计算思维培养模式未充分重视学生的计算思维培养工作，因此，要转变这一教学模式，实施以计算思维为导向的教学模式。具体实施中，教师要根据学生专业的不同类别设置一些针对性较强的课程，如理工类和综合类专业在计算机基础教学过程中可增设程序设计算法的相关课程，文科类专业可增设一些高级软件应用课程。
3.2创新课程教学方法
在具体教学过程中，可以采用问题驱动的教学方法，让计算思维贯彻于整个计算机基础课程教学中。例如，在课堂教学中提出一些以计算机思维培养维度为重点的趣味性问题，这样既能引起学生的学习兴趣，又可以促使学生有意识地掌握计算思维以及计算思维在实践中的应用。
3.3注重经典案例教学
从计算思维的角度出发，重组经典案例，将问题求解提升到计算思维的高度。计算思维中问题求解的一般步骤为:a.问题抽象化描述，问题表示，即如何建立模型。B.寻找解决方案，问题求解，即如何设计算法。C.计算机实现过程、效率，即如何有效地求解、编码。D.现实问题的延伸。按照计算思维重组教学案例，让学生体会计算思维的本质，即抽象和自动化。
计算机思维的培养篇2
关键词：计算思维；项目贯穿；循序渐进；计算机程序设计
在《中国高等院校计算机基础教育课程体系(CFC)2008》中，提出对大学生计算机应用能力的三大要求：操作使用能力、应用开发能力和研究创新能力[1]。操作使用能力主要在第一门课程大学计算机基础中实现，后两种能力则主要体现在第二门课程计算机程序设计上。CFC2008将学习目标确定成：1)学习问题求解的思路和方法，即算法。2)理解计算机是如何具体实现算法的，即如何才能有效地利用计算机编程。
在大部分高校中，C语言程序设计是非计算机专业理工科学生的一门必修课程。根据CFC2008精神，其目标首先是使学生掌握程序设计的基本思想，能够用C语言编写程序并具备一定的程序调试能力；第二是为学生今后利用计算机解决本专业问题奠定基础，培养学生利用计算机作为一种工具，乃至作为一种思维方式去思考问题、解决问题的能力。
在2010年“第六届大学计算机课程报告论坛”中，陈国良院士指出，计算思维能力是大学计算机基础课程教育过程中一个重要的培养目标[2]。陈国良院士同时还指出，人类科学发展的三大支柱是理论科学、实验科学和计算科学，与之相对应的是人们认识世界、改造世界的三种思维方式，即理论思维、实验思维和计算思维[2]。
那么，如何在计算机基础教学过程中，训练和培养学生的计算思维能力，使学生学会用计算机的思维去思考问题和解决问题，是一个非常值得探讨的问题。
1计算思维
美国卡内基•梅隆大学的周以真(J.m.wing)教授在计算机权威期刊《CommunicationsoftheaCm》上指出：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、人类行为理解等的一系列思维活动[3]。周教授认为，计算思维是人的思维，而不是机器的思维；是概念化的思维，而不是程序化思维；是一种思维方式，而不是一种产品；应当是每个人的基本技能，而不是仅属于计算机科学家。计算思维概念，与董荣胜、古天龙等教授2002年提出的计算机方法论有着很多共同之处。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[4]。
2010年，李国杰院士进一步指出，今天的信息世界已经是一个物理世界、信息世界、人类社会组成的三元世界，是一种新的信息世界观，与以往一人一机组成的、分工明确的人机共生系统完全不同。这种改变，使信息科学应当成为研究人机物社会中的信息处理过程[5]。
这种变化，对人们利用计算机分析、解决问题的能力提出了更高的要求，也对高等学校非计算机专业的计算机基础教学提出了更高要求。计算机基础教学需要培养学生的计算思维能力，并提高其信息素养，使学生在处理问题时，能够更好地利用计算机作为一种不可或缺的工具进行思维、表达，从而对各种信息进行深层次的加工处理，以便把其掌握的专业知识更好地应用到科学研究和生产中，促进科技进步和社会生产力的发展。
2C语言程序设计课程面临的问题
李未院士讲到程序设计是计算机学科的核心课程，吴文虎教授也谈到程序设计课程的教学经验，凡是讲授这门课程的教师都知道，这门课程比较难于教授，尤其是为非计算机专业讲授这门课程。在基础教学中，这门课程难于讲授的主要原因可能有以下几方面：
1)教师用“专业”眼光去看待非专业的学生。
2)教学中重理论轻实践，实践课时不足，对程序设计能力的培养不够。
3)例题多而散，学习后，学生不能得到一个比较综合的训练。
4)学生的水平参差不齐，教学中对学生个性化学习需求关注不够。
5)课程特有的属性决定的。各种程序设计语言的语法结构一般都是零散的，学生难于相互关联、总结，采用的案例也是比较零散、短小的、关联不大。学生经常是学会了全部的语法知识，但仍然不知道这门语言能做什么，能解决什么实际的问题，甚至不知道如何解决问题。
6)学生精力投入不足或学习方法不当，大部分学生认为自己毕业又不从事计算机软件开发工作，没有必要学习程序设计课程。
针对这些问题，结合CFC2008精神，我们在C语言程序设计课程讲授过程中，以学生计算思维能力培养为目标，提出了“项目贯穿、循序渐进、思维训练”的指导思想，以改变传统计算机程序设计课程中侧重向学生介绍语法结构的做法。
3教学方法改革及计算思维能力培养
3.1项目驱动教学
在理论教学环节上，本着一个项目贯穿整个课程教学的思想。我们用“猜数游戏”为主、常见问题为辅进行各个章节的讲授。具体做法如表1所示。
3.2循序渐进教学
心理学家认为，模仿是孩子学习的第一步。通过模仿，孩子不仅能够复制行为，而且也能对模仿的行为进行加工，有所创新。人们经常把模仿描述成“学习的捷径”。在程序设计课程的学习过程中同样如此。让学生通过模仿现有示例，逐步掌握C语言中的各种语法要求、控制结构，不断加强学生对于课程的学习兴趣。
在实践教学环节上，我们将实验内容按照“验证―调试―设计”的顺序进行设计。
1)验证：安排学生对学习过的内容利用现有的简单程序进行验证。
2)调试示例：编写简单的程序作为调试示例，在其中设置学生经常遇到的各种小错误(包括语法错误、逻辑错误)，让学生按照实验指导中的讲解，逐步找到各个错误。
3)调试练习：让学生根据前面的调试示例，修改类似程序的错误，并进行总结。
4)编程示例：针对常见问题进行分析、讲解、编程，让学生学习问题分析方法和程序设计方法。
5)编程练习：根据编程示例，将题目进行略微调整或与前面的知识相结合，让学生进行编程解决。
通过上述实践步骤，学生可以逐渐掌握编写程序的语法规范及思维技巧。
在理论教学环节，同样按照循序渐进的原则进行问题讲解。例如，在讲授九九表输出问题时，按照如下的顺序设计问题并编程，逐步实现九九表的输出。
1)输出1到9这几个数字。
2)输出9行1到9。
3)修改九九表中各行数值的个数，将输出的9行数字转化成九九表格式。
4)最后研究数字的变化规律，实现真正九九表的输出。
3.3多角度思维训练
在C语言程序设计课程中，计算思维的能力要求主要体现在学生对于问题的分析、解决能力培养上。如何在课程讲述过程中，训练、提高学生分析问题、解决问题的能力，是讲授这门课程的全体教师的责任。我校除了在课程内容设置上按照“一个项目贯穿课程”的指导思想进行授课、在实践环节上按照“验证―调试―设计”的顺序进行设计，还在教学过程中注重以下几个方面。
1)上机实验流程规范化。要求学生对于实验内容，要按照“课前预习―分析问题―设计算法―编写程序―上机调试”的顺序依次进行，使他们养成一个好的学习和思维习惯，逐步训练、提高他们分析问题、解决问题的能力。
2)答疑指导引导化。在学生有疑问时，不直接为学生指出其问题，而是用提问的方式引导学生逐步自己找到问题所在。例如，学生的程序代码为：
学生提出要输出两个数的乘积，怎么输出结果不对呢？可以依次提出问题：应该输出什么信息呢？计算机屏幕上的显示和预期有什么不同？有哪些情况可以造成这种不同呢？printf函数的一般格式是什么，每部分什么含义？你所写的printf函数与一般格式一致吗？这样，通过依次设置问题，既引导学生自己发现了程序中的错误所在，又训练并逐步提高了学生发现问题、改正问题的能力。
3)问题趣味化。常规的、一成不变的问题很难激起学生的学习兴趣，趣味性是激起学习兴趣的一个可行手段。那么，如何利用趣味化的问题讲解程序设计中的各种控制结构？这需要从案例设计入手。例如：用出租车的计费方式和if结构结合、用所得税的计算方式和switch结构结合、让学生把一天的行程用基本控制结构进行描述等。
4)提倡算法的多样性。程序设计课程的价值之一在于训练、提高学生的计算思维能力，如果学生都按照教师的逻辑思维习惯进行分析问题、解决问题，这不能不说是一种失败。所以，在让学生学习教师分析问题、解决问题的同时，要倡导算法的多样性，培养、激励学生的创新意识、探索精神和问题求解能力。例如，有些同学数学基础很好，有一些问题，他们总会用数学的方式先进行初步解决，再结合计算机进行编程。对于这些同学，一定要进行及时的鼓励，并介绍他们的做法，使之感到编程的成就感。
5)注重算法的简化和优化[6]。我们不能只提倡算法多样化，还要引导学生对算法进行研究，逐步达到简化并优化算法的目标。例如我们常用的“百鸡百钱”问题，很多学生按照公鸡、母鸡、小鸡的顺序用三重循环进行实现。我们就提出“是否可以用二重循环实现呢”，学生仔细一想，确实可以改成二重循环进行实现。再比较两次的实现方法，发现循环次数由100*100*100=1000000降到了100*100=10000，降幅达到了99%。一个简单的改进，让学生看到了算法改进的魅力。这也让部分同学想到“这个问题是否可以进一步简化呢”，再进行分析，发现公鸡的数量不可能大于32，从而可以将算法中公鸡数量上限从100改到32，母鸡数量上限也改成98，循环次数降到了32*98=3136，比二重循环又减少了近70%。这一系列的简化，充分调动了学生的学习兴趣。
4结语
在计算机程序设计课程的讲授中，通过采用项目贯穿、循序渐进及多角度的思维训练方法，学生分析问题和解决问题的能力得到了明显提高，也有部分同学因无法保证前后知识的连贯性，造成后期难以跟上正常教学进度，出现掉队现象。如何将计算机程序设计课程中的分散语法结构相互关联起来，利用好的案例提高学生学习积极性，培养、提高学生的计算思维能力，仍是值得探索的问题。
参考文献：
[1]中国高等院校计算机基础教育改革课题研究组.中国高等院校计算机基础教育课程体系2008[m].北京:清华大学出版社,2008.
[2]陈国良.计算思维与大学计算机基础教育[R].济南:第六届大学计算机课程报告论坛,2010.
[3]J.m.wing.Computationalthinking[J].CommunicationsoftheaCm,2006(49):33-35.
[4]董荣胜,古天龙.计算思维与计算机方法论[J].计算机科学,2009(1):1-4.
[5]李国杰.信息科学技术的长期发展趋势和我国的战略取向[J].中国科学,2010(40):128-138.
[6]陈杰华.程序设计课程中强化计算思维训练的实践探索[J].计算机教育,2009(20):84-85.
CultivationofCapacityforComputationalthinkingthroughComputerprogramming
YUXiaoqiang,ZHaoXiuyan,Yanpitao
(SchoolofinformationScienceandengineering,DalianpolytechnicUniversity,Dalian116034,China)
计算机思维的培养篇3
关键字：计算机基础教学计算思维能力素质
一、计算思维概述
wing在2006年首次提出了计算思维的概念，将计算思维定义为运用计算机科学的基本概念对问题进行求解、系统设计及人类行为理解等一系列思维活动。她还认为计算机思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码的方法，是一种多维分析推广的类型检查方法，是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法，是一种选择合适的方式去陈述一个问题或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法;是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法，是利用海量数据来加快计算，在实践和空间之前、在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法。
计算思维是人类科学思维活动固有的组成部分。人类在认识世界、改造世界过程中表现出了三种基本的思维特征，即实证思维、逻辑思维和计算思维。以能行性、构造性、模拟性为特征的计算思维方式在现代科学的形成过程中逐步清晰。随着科学技术的不断发展和计算机技术的广泛应用，计算思维显得越来越重要。所以，计算机基础教学不应仅仅培养学生对计算机的认知能力，也应该培养学生对计算机问题的求解能力，这也应该是新时期计算机基础教学的核心内容和重要任务。将计算思维的方式通过计算机基础教学运用到各学科中，能激发学生对计算机领域科学的探索欲望，更好地培养高素质全面发展的复合型人才。
二、计算机基础教学中计算思维能力培养存在的问题
目前，我国计算机基础教学在计算思维能力的培养方面还存在很多问题和不足。其中体系不完善、师资队伍素质低、教学方式单一等，都影响着教师对学生计算思维能力的培养。
（一）课程体系不完善
计算机基础教学的课程体系单一。现阶段该课程的教学内容仍然停留在计算机基本操作、办公软件的应用、计算机基本理论知识这些基础理论上。虽然这些内容对提高学生的计算机基本操作水平有重要的指导作用，但相对于发展迅速的科技时代来讲，是远远不够的。
（二）教学方式单一
在传统的教学中，教师往往更重视按时完成教学任务，不以学生为中心，忽视了学生的学习兴趣与能力的提高，只是进行一些基本简单的上机操作，阻碍了学生思维能力的发展。这种单一的教学方式很难让学生对计算机有全面综合的认识，也不利于提高学生的计算思维能力和计算机运用技能。教师应在教学过程中引发学生思考，将简单的知识传授变为思维传授，着重培养学生的计算思维能力。
（三）教材单一，缺乏思维能力培养的相关教材
目前，计算机教学方面的教材仍停留在基础课程的固定模式，缺乏深层次、边缘交叉知识的延伸，使得学生只是理解表面知识，难以拓展学生的思维，难以提高学生举一反三的思维能力。这种教材不利于调动学生的学习积极性，更难以让学生真正利用思维能力去解决实际问题。因此，应该尽快对相关教材进行研究、补充、完善。
（四）师资队伍综合素质有待提高
师资队伍的综合素质是培养学生计算思维的关键。虽然很多高校重视师资队伍建设，但是计算机教学的教师所掌握的知识和技术比较落后，知识体系不完善，自身的计算思维能力不足，在教学上创新意识不强，对新时期计算思维的学习和了解不够深入，导致了学生对授课内容不感兴趣，难以提高学生的综合能力。
三、培养学生计算机思维能力的方法
计算思维能力培养是中国计算机教学的必然方向。目前，开展这项工作难度很大，笔者认为应从以下几个方面入手。
（一）分类分层是必然选择
中专技工学校计算机教学的总体目标要求是“普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维能力”。这三个方面体现了当代计算机教学应该是一个循序渐进的过程，首先，让学生了解计算机给人类生活带来的变化和对经济发展做出的贡献;其次，使学生能够掌握计算机的基础知识，能够利用计算机解决专业领域中的问题;最后，使学生学会利用计算思维举一反三，学会思考问题的思路和方法。教师应根据三个层次的培养目标，做到让学生学有所获、学以致用。
（二）在现有课程体系上进行提升
在计算机教学的基础上进行课程体系的完善和教学内容的升级，在教学内容方面，通过梳理现有的教学内容，融入现代计算机教学核心;在教学方法上，要体现计算机基础教学的核心是培养学生对问题的求解精神，重点培养学生的实践能力和思维能力。例如，将传统的上机实践改为设计实验，使实验内容趣味化、给学生提供更多的创新空间，将简单的操作变为综合性的设计，既能寓教于乐，又能够提高学生的思维能力和动手能力。
（三）教师是课程改革的关键因素
任课教师的授课方式和教学内容是改革的关键。怎样激发学生的求知欲，让学生掌握这门课程的核心、运用所学到的知识解决实际问题，是任课教师应该思考的，教师要具备这方面的素质。
（四）以完整的课程体系实现计算思维能力培养
单独的一门计算机课程很难完整地体现计算思维。任课教师在课程梳理中，应考虑到各学科之间的联系，将课程目标与各专业做好衔接，不应只将计算思维局限于计算机专业本身，可以将其融入到其他学科当中，让学生学会利用计算思维思考问题，站在更高的角度理解并解决实际问题。
总之，现代计算机教学不仅仅教授学生计算机的基础应用与基本操作，也必须培养学生的计算思维能力，让学生去探究、探索、解决实际问题，这是一个长期的探索实践过程，需要多方面的努力配合。我相信通过努力，一定能培养更多的具备计算思维能力的创新人才。
参考文献：
计算机思维的培养篇4
计算机学科是最近几十年发展起来的一门学科，并且已经广泛应用到各个领域。计算机学科包括科学和技术两方面。计算机科学侧重于研究现象揭示规律。计算机技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行处理的方法和技术手段。计算机学科主要分为三个大的研究方向：计算机系统结构、计算机应用、计算机软件与理论。每个研究方向又可以划分为若干个子方向，而在每个子方向专业研究中，都不是单纯的计算机专业知识的累积，都有和其他专业领域存在交叉的地方。诸如计算机系统结构中的指令及并行处理（iLp）体系结果的理论与技术，不仅跟指令设计有关，还跟处理器有关；而计算机应用领域中的各个子方向更是涉及广泛的其他专业的知识，特别是信息管理系统，这是一个各个领域都使用的管理软件的统称。开发适用于某个领域的信息管理系统，不仅要熟悉开发系统所用到的编程语言和管理平台，也要熟悉其应用领域的专业知识。由此可见，在计算机专业的教学中，不管是哪个研究方向，都要学习其他专业的知识。
2综合思维能力的概念
计算机学科包罗万象的特点决定了在教学中，教师除了需要涉猎本专业的知识以外，也要学习其他专业的知识，学生在学习的过程中，同样如此。因此，在教学过程中，除了知识技术的传授之外，注重学生综合思维能力的培养是非常必要的。作为一种思维方式，综合思维是把某一事物的某些要素分离出来，组接到另一事物或事物的某些要素上的创造性、创新性思维的过程。综合，不是与分析相对的，不是分析基础上认识第二阶段的综合，而是掌握系统、整体及其结构层次上的综合，有着更高层次的认识基点。综合思维方式的对象是外在客观事物，综合思维把外在客观事物看做多种要素相互联系、相互作用的有机整体。是多角度、多途径的想象组合。在综合基础上的分析，即从综合到综合分析，才是认识的制高点。因此，综合思维把相关事物的整体作为认识的前提和起点，对事物的整体进行分析以达到对事物整体的把握。综合思维中的分析是综合的分析，以综合为认识的起点，并以综合作为认识的归属，是“综合-综合分析-新的综合”的思维逻辑。对于科学技术日新月异的今天，边缘性学科和交叉性学科不断发展，人们逐渐认识到解决问题不单单是需要某个专业领域里精深的专业知识，更需要广博的知识视野，能够把不同学科的知识进行综合分析并解决问题的能力。
3综合思维能力的培养
培养学生的思维能力是任何阶段和任何专业教学的重要目标之一，在计算机专业教学中更是重要。教师在授课的时候，要善于根据课堂的内容，穿来本专业其他课程的知识或者是其他专业的知识，并能说明和本堂课内容的联系，以此来引导学生思考。下面，通过具体实例来进行说明。在计算机应用技术中，多数专业都会开设C语言程序设计、数据结构、数据库等基础专业课，C语言是一门面向结构的基础编程语言，其中关于数据类型的定义和应用是本门课的重要内容，而这部分内容会延续到数据结构中，在数据结构这门课中着重介绍数据类型的分类以及算法的基本思想。C语言中有数组的介绍，到了数据结构中依然有数组的内容，只是把数组的内容更加拓宽和延伸，从而形成顺序表的概念，顺序表是同种数据类型的组合，而不同种数据类型组合成的数据就是结构体。通过这种分析，使得学生掌握数据类型的真正含义，数据类型不仅仅是单纯的几种数据，而是存在着不同的关系，根据关系的不同进行数据类型的划分。把C语言程序设计和数据结构这两门基础课的内涵挖掘出来，并找出这两门课的联系和共同点，把零散的知识点形成线，这就是综合的体现。到了后续课程中，会有数据库的介绍。数据库是按一定的数据模型组织，长期存放在某种存储介质上的一组具有较小数据冗余度和较高的数据独立性、安全性与完整性，并可为各种用户所共享的相关数据集合。从对数据库的定义中可以看出，数据库和数据结构之间存在着密切的联系，因为数据库中存放的数据是按照一定的数据模型组织的，这种组织方式就是不同数据类型的排列，数据库就是数据类型的具体应用。到此为止，知识点就由一条线逐渐拓展为两条线。随着后续课程的深入，教师在讲授的时候，不时地把相关专业知识渗透进来，知识点就会形成网络结构。学生的综合分析能力也会不知不觉中得到培养和训练。在讲数据库的设计的时候，数据库设计分为系统需求分析、系统概念设计、系统逻辑和系统物理设计几个阶段。需求分析阶段需要确定系统的功能需求、数据需求和性能需求；概念设计阶段则是把现实世界的数据描述转换为信息世界的数据描述，确定系统中实体的描述方式以及实体之间的联系；逻辑设计阶段则是根据概念设计阶段的内容设计数据库的逻辑结构，即在机器世界中的表达方式和实现方法，在逻辑设计阶段需要确定具有较高独立性和较小冗余度的数据模型。物理设计阶段则是给逻辑阶段确定的数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，并对物理结构进行评价。数据库设计的几个阶段，在其他专业领域中同样适用。在讲授这部分内容的时候，可以介绍其他专业的知识。以建筑业为例来进行说明，是一个非常形象的类比。建筑业的第一个阶段是市场调查，对应的是数据库设计中的系统需求分析阶段，需要确定市场供需；接下来是图纸的设计，对应着数据库设计中的概念设计和物理设计阶段，根据图纸施工和完工后的验收则对应数据库的物理设计阶段。由此可见，数据库设计阶段的思维方式，在其他领域同样适用。通过引入其他专业的内容，引导学生能把本专业的内容转移到其他专业，把不相关的事物联系起来，从而培养整体上进行思考的能力，达到新的综合阶段。上述例子是从传授知识的角度来讲授综合思维能力培养的，作为一名教师，除了传授知识，培养学生的思维能力之外，进行育人教育，教育学生热爱民族的传统文化也是主要目标之一。在讲二进制的时候，可以介绍二进制的来源，二进制是外国人莱布尼兹发现的，但是莱布尼兹发现二进制的来源是中国的易经——“太极生两仪，两仪生四象”。一个只有几十年历史的现代学科，其基础确是有着几千年渊源的易经。通过二进制来源的介绍，引发学生对传统文化的思考。数据结构中关于树这一章节的内容，可以把树拓展为一个家庭，每个结点就是家庭中的一个成员，这种介绍方式不仅可以把枯燥的内容形象化，使学生明白树这种数据结构的应用，还可以通过数的遍历，介绍家庭的伦理观，培养学生尊老爱幼的情感。
4小结
计算机思维的培养篇5
关键词：计算机博弈；计算思维能力；游戏
文章编号：1672-5913（2017）05-0022-03
中图分类号：G642
1背景
计算思维是运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、系统设计、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[1]。在信息化时代，计算思维是一种和逻辑思维一样的基本能力。美国卡内基・梅隆大学周以真教授认为，与“读写算”一样，计算思维应该是21世纪每个人都必须具备的基本技能[1]。蒋宗礼教授认为：一个人若不具备计算思维能力，将在从业竞争中处于劣势；一个国家若不能使广大受教育者得到计算思维能力的培养，在激烈竞争的国际环境中将处于落后地位[2]。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2010年7月发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，正式提出计算思维教学改革宣言[3]。宣言明确指出：要旗帜鲜明地把计算思维能力的培养作为计算机基础教学的核心任务，加强以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程体系和教学内容的研究。
近几年来，为了在计算机基础教学中加强对计算思维能力的培养，笔者尝试以计算机博弈为落脚点，通过计算机博弈教学提升学生的计算思维能力。计算思维能力主要包括以形式化和模型化为基础的形式化描述、抽象思维与逻辑思维能力[2]，棋类对弈过程集中展现出来的逻辑思维、形象思维和灵感思维完美地覆盖了计算思维能力涉及的各个方面，而计算机博弈恰好是棋类对弈这种人类高级思维活动的直接模拟。一个计算机博弈项目的实施涵盖了下棋规则问题的描述：棋盘、棋子障碍、空格、棋局、走棋表示等形式化数据描述；存储方式的选取；搜索算法、评估函数模型的计算机描述；并行程序设计思想和问题求解的效率。
2计算机博弈中的计算思维能力培养
2.1通过递进式教学，学生建立起计算思维概念
人类博弈的棋种很多，全国大学生计算机博弈大赛暨全国计算机博弈锦标赛2016年的比赛共设置了17个项目，大学生项目包括五子棋、六子棋、不围棋、点格棋、苏拉卡尔塔棋、亚马逊棋、幻影围棋、爱恩斯坦棋、军棋、海克斯棋10种棋类；锦标赛项目包括中国象棋、围棋、13围棋、9路围棋、国际跳棋（100格）、国际跳棋（64格）、二打一扑克牌（）7种类。教学中笔者发现学生根据兴趣选定一个棋种后，常常不知如何下手。此时，笔者给学生引入计算思维的概念，即遇到具体问题时，首先考虑人类与计算机各自解决该问题的优势以及问题的可计算性。
人类在处理复杂的决策与对策问题时，主要依靠思考，而思考过程就是在脑海中搜索的过程，即根据脑中存储的数据、知识、经验、方法、关系等，力图在可能的着法中找到最佳的着法（“解”）。人类下棋具有全局观或审局观，缺点是人类思考的深度有限。计算机下棋就是模仿人类下棋的思考过程，主要方法是在庞大的状态空间和博弈树中搜索。计算机的优势在于强劲的计算力，每秒可以计算上万亿个节点，但缺点是审局观差，很有可能一招不慎满盘皆输。
博弈树是一种形式化描述方法，通过介绍博弈树，让学生对形式化描述棋类博弈的过程有一个直观的认识，进而引导学生深刻理解对实际问题进行形式化描述的含义。
计算机并不能解决生活中所有的实际问题，因此学生在编写程序前需要了解要解决问题的复杂度，即问题的可计算性。笔者通过描述博弈树广度和宽度的含义，以具体棋种的博弈树为例，让学生理解复杂度的概念。表1展示了几种不同棋种的近似棋局状态数目。
由此，引导学生从计算机资源的角度分析解决问题的时间复杂度（要通过多少步才能解决问题）和空间复杂度（在解决问题时需要多少内存）。
当学生认识到完全展开常见棋类的博弈树是不可能完成的任务后，介绍如何将博弈树规模降低到计算机可解Q的范围内，即评估函数和剪枝搜索算法。
至此，学生明白了一个计算机博弈系统程序至少包括棋局表示、走法生成、搜索引擎以及局面评估函数4个部分。棋局表示是对比赛过程中形成的棋局的描述。走法产生是将一个局面的所有可能走法罗列出来的程序。不同棋类由于规则不同，走法产生的复杂程度也有很大区别。搜索是如何找到最优着法，这是计算机博弈的核心部分。局面评估就是对棋局进行评估，是搜索算法的前提，要编写局面评估函数向人类学习如何审局。
2.2以经典方法剖析为基础，培养学生的抽象和逻辑思维能力
对于博弈树的搜索，经典的搜索方法是极大极小搜索算法。通过对极大极小搜索算法的剖析，使学生深刻理解该算法背后的原理以及该算法可以选出最优结果的核心逻辑，训练学生的分析能力和逻辑思维能力，通过该算法递归实现的实例演示，强化学生的抽象空间思维能力。通过具体特例，向学生展示该算法可以被进一步优化的原因，然后介绍alpha-Beta剪枝算法，通过具体实例演示，学生先对aB剪枝算法产生直观的认识，而后对其算法进行剖析，强化训练学生的逻辑思维能力，即对于某些满足特定条件的局面，为什么不用继续进行极大极小搜索。
再如，对于某些很难给出评价函数的棋类（如围棋），研究人员提出使用蒙特卡洛方法，通过大量随机模拟对弈的结果得到着法。这种方法的底层有一个坚实的数学基础，上层使用并行计算，通过计算、模拟、采样、优化等一系列数学方法获得评估结果。alphaGo采用蒙特卡洛树加深度学习的方法使计算机围棋技术有了明显的提高。
2.3由简到难，培养学生的综合分析与探索研究能力
站在巨人肩膀上学习，是人类在探索世界的过程中不断进步的根本原因。对于博弈的4个主要部分，应指导学生学会查阅资料，应了解解决目前问题已有的技术和方法及其优缺点。例如，为了让计算机下棋，要将所有棋局元素，包括棋盘、棋子、棋局、着法、规则、知识等，通过数字化方法（编码）转变为数据元素，各种数据元素再以特定关系构成相应的数据结构进行存储和处理。设计一种数据结构表示一种棋类游戏的状态往往要考虑几个方面的问题：占用的空间大小、操作数据的速度、使用方便与否。
以往，博弈棋盘的实现有两种：一是数组棋盘，二是位棋盘。数组棋盘就是定义一个数组，并利用数组的每个元素标示棋盘中每个位置的棋子情况。位棋盘亦称比特棋盘，用棋子状态条件的布尔值表示。棋局的存储也可采用Zobrist哈希技术实现，哈希数的最大优点在于它计算的是64位数的异或和，当棋局发生了变化，只要将相应变化棋子的哈希数再异或一次，便可以转变成新局面对应的哈希数。
2.4具体问题具体分析，拿出可行方案
了解了现有技术，就需要针对具体的项目给出可行方案。例如，“深蓝”凭借强大的计算能力，借助穷举法穷尽了国际象棋对弈的所有变化，取得了倮，但对于围棋，计算机如果仍借助穷举推算，是不可能获得所有变化的。蒙特卡洛算法并不是全新算法，alphaGo除了使用蒙特卡洛树进行搜索外，还采用了基于机器学习的神经网络。神经网络有很大的作用：第一是通过学习高水平棋手的棋谱，获得如何在盘面落子的棋感；第二是通过机器的增强型学习，获得形势判断的棋感。这两个棋感通过蒙特卡洛树搜索技术进行验证，使alphaGo实现了技术突破。
3结语
培养学生具备计算思维能力，就是培养学生像计算机科学家那样思维，处理问题时学会从考虑人类与计算机的优势与局限性、要解决问题的复杂度、该类问题目前已有的解决方法及技术等方面着手，最后针对当前问题提出具体的算法、数据结构、程序语言等解决方案。计算机博弈是一种既简单方便、经济实用，又内涵丰富、变化无穷的思维逻辑研究载体，以学生喜闻乐见的、高对抗性的游戏作为教育和研究载体，将计算思维能力培养贯穿于计算机博弈系统实现的教学中，大大调动了学生的学习与研究热情。近6年来，笔者所在单位的学生在全国大学生计算机博弈比赛中，获得冠、亚、季军10余次，累计奖项50余项，这表明计算机博弈确实是提升学生计算思维能力的有效途径。
参考文献：
[1]Jeannettemwing.Computationalthinking[J].CommunicationsoftheaCm，2006，49（3）：33-35.
[2]蒋宗礼.计算思维之我见[J].中国大学教学，2013（9）：5-10.
[3]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养[J].中国大学教学，2010（9）：5-9.
计算机思维的培养篇6
中图分类号：G642
1背景
计算思维是运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、系统设计、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[1]。在信息化时代，计算思维是一种和逻辑思维一样的基本能力。美国卡内基?梅隆大学周以真教授认为，与“读写算”一样，计算思维应该是21世纪每个人都必须具备的基本技能[1]。蒋宗礼教授认为：一个人若不具备计算思维能力，将在从业竞争中处于劣势；一个国家若不能使广大受教育者得到计算思维能力的培养，在激烈竞争的国际环境中将处于落后地位[2]。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2010年7月发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，正式提出计算思维教学改革宣言[3]。宣言明确指出：要旗帜鲜明地把计算思维能力的培养作为计算机基础教学的核心任务，加强以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程体系和教学内容的研究。
近几年来，为了在计算机基础教学中加强对计算思维能力的培养，笔者尝试以计算机博弈为落脚点，通过计算机博弈教学提升学生的计算思维能力。计算思维能力主要包括以形式化和模型化为基础的形式化描述、抽象思维与逻辑思维能力[2]，棋类对弈过程集中展现出来的逻辑思维、形象思维和灵感思维完美地覆盖了计算思维能力涉及的各个方面，而计算机博弈恰好是棋类对弈这种人类高级思维活动的直接模拟。一个计算机博弈项目的实施涵盖了下棋规则问题的描述：棋盘、棋子障碍、空格、棋局、走棋表示等形式化数据描述；存储方式的选取；搜索算法、评估函数模型的计算机描述；并行程序设计思想和问题求解的效率。
2计算机博弈中的计算思维能力培养
2.1通过递进式教学，学生建立起计算思维概念
人类博弈的棋种很多，全国大学生计算机博弈大赛暨全国计算机博弈锦标赛2016年的比赛共设置了17个项目，大学生项目包括五子棋、六子棋、不围棋、点格棋、苏拉卡尔塔棋、亚马逊棋、幻影围棋、爱恩斯坦棋、军棋、海克斯棋10种棋类；锦标赛项目包括中国象棋、围棋、13围棋、9路围棋、国际跳棋（100格）、国际跳棋（64格）、二打一扑克牌（）7种类。教学中笔者发现学生根据兴趣选定一个棋种后，常常不知如何下手。此时，笔者给学生引入计算思维的概念，即遇到具体问题时，首先考虑人类与计算机各自解决该问题的优势以及问题的可计算性。
人类在处理复杂的决策与对策问题时，主要依靠思考，而思考过程就是在脑海中搜索的过程，即根据脑中存储的数据、知识、经验、方法、关系等，力图在可能的着法中找到最佳的着法（“解”）。人类下棋具有全局观或审局观，缺点是人类思考的深度有限。计算机下棋就是模仿人类下棋的思考过程，主要方法是在庞大的状态空间和博弈树中搜索。计算机的优势在于强劲的计算力，每秒可以计算上万亿个节点，但缺点是审局观差，很有可能一招不慎满盘皆输。
博弈树是一种形式化描述方法，通过介绍博弈树，让学生对形式化描述棋类博弈的过程有一个直观的认识，进而引导学生深刻理解对实际问题进行形式化描述的含义。
计算机并不能解决生活中所有的实际问题，因此学生在编写程序前需要了解要解决问题的复杂度，即问题的可计算性。笔者通过描述博弈树广度和宽度的含义，以具体棋种的博弈树为例，让学生理解复杂度的概念。表1展示了几种不同棋种的近似棋局状态数目。
由此，引导学生从计算机资源的角度分析解决问题的时间复杂度（要通过多少步才能解决问题）和空间复杂度（在解决问题时需要多少内存）。
当学生认识到完全展开常见棋类的博弈树是不可能完成的任务后，介绍如何将博弈树规模降低到计算机可解?Q的范围内，即评估函数和剪枝搜索算法。
至此，学生明白了一个计算机博弈系统程序至少包括棋局表示、走法生成、搜索引擎以及局面评估函数4个部分。棋局表示是对比赛过程中形成的棋局的描述。走法产生是将一个局面的所有可能走法罗列出来的程序。不同棋类由于规则不同，走法产生的复杂程度也有很大区别。搜索是如何找到最优着法，这是计算机博弈的核心部分。局面评估就是对棋局进行评估，是搜索算法的前提，要编写局面评估函数向人类学习如何审局。
2.2以经典方法剖析为基础，培养学生的抽象和逻辑思维能力
对于博弈树的搜索，经典的搜索方法是极大极小搜索算法。通过对极大极小搜索算法的剖析，使学生深刻理解该算法背后的原理以及该算法可以选出最优结果的核心逻辑，训练学生的分析能力和逻辑思维能力，通过该算法递归实现的实例演示，强化学生的抽象空间思维能力。通过具体特例，向学生展示该算法可以被进一步优化的原因，然后介绍alpha-Beta剪枝算法，通过具体实例演示，学生先对aB剪枝算法产生直观的认识，而后对其算法进行剖析，强化训练学生的逻辑思维能力，即对于某些满足特定条件的局面，为什么不用继续进行极大极小搜索。
再如，对于某些很难给出评价函数的棋类（如围棋），研究人员提出使用蒙特卡洛方法，通过大量随机模拟对弈的结果得到着法。这种方法的底层有一个坚实的数学基础，上层使用并行计算，通过计算、模拟、采样、优化等一系列数学方法获得评估结果。alphaGo采用蒙特卡洛树加深度学习的方法使计算机围棋技术有了明显的提高。
2.3由简到难，培养学生的综合分析与探索研究能力
站在巨人肩膀上学习，是人类在探索世界的过程中不断进步的根本原因。对于博弈的4个主要部分，应指导学生学会查阅资料，应了解解决目前问题已有的技术和方法及其优缺点。例如，为了让计算机下棋，要将所有棋局元素，包括棋盘、棋子、棋局、着法、规则、知识等，通过数字化方法（编码）转变为数据元素，各种数据元素再以特定关系构成相应的数据结构进行存储和处理。设计一种数据结构表示一种棋类游戏的状态往往要考虑几个方面的问题：占用的空间大小、操作数据的速度、使用方便与否。
以往，博弈棋盘的实现有两种：一是数组棋盘，二是位棋盘。数组棋盘就是定义一个数组，并利用数组的每个元素标示棋盘中每个位置的棋子情况。位棋盘亦称比特棋盘，用棋子状态条件的布尔值表示。棋局的存储也可采用Zobrist哈希技术实现，哈希数的最大优点在于它计算的是64位数的异或和，当棋局发生了变化，只要将相应变化棋子的哈希数再异或一次，便可以转变成新局面对应的哈希数。
2.4具体问题具体分析，拿出可行方案
了解了现有技术，就需要针对具体的项目给出可行方案。例如，“深蓝”凭借强大的计算能力，借助穷举法穷尽了国际象棋对弈的所有变化，取得了?倮?，但对于围棋，计算机如果仍借助穷举推算，是不可能获得所有变化的。蒙特卡洛算法并不是全新算法，alphaGo除了使用蒙特卡洛树进行搜索外，还采用了基于机器学习的神经网络。神经网络有很大的作用：第一是通过学习高水平棋手的棋谱，获得如何在盘面落子的棋感；第二是通过机器的增强型学习，获得形势判断的棋感。这两个棋感通过蒙特卡洛树搜索技术进行验证，使alphaGo实现了技术突破。
计算机思维的培养篇7
自改革开放深入实施后，各国交流日益密切。在此基础上，国家逐渐加强对人才的重视，如何高效培养创新性人才，是各国高校都比较关注的问题。尤其在近年来，计算机逐渐被广泛应用到各领域后，加强对人才计算机基础教育思维能力的培养，成为未来人才培养的重点方向。从某种角度而言，提高人才的计算机水平，提高其思维能力，对于促进人才全面发展，具有重要的作用。因此，本文展开对计算机基础教育思维能力的培养路径分析，对于日后促进计算机人才的发展，具有现实性研究价值和意义。
1基础教育与思维能力
（1）基础教育
基础教育主要是指在学习过程中，为了掌握更多学问和知识，而学习的具有基础性价值的知识[1]。基础教育是学习其他知识的基础和前提，通过基础教育，能够使学习者掌握扎实的基本功，从而为学习其他学习、其他类型的知识奠定基础。计算机基础教育，就是在学习计算机综合知识前，掌握计算机的基础性知识，比如计算机的构成、计算机键盘中英文的含义以及五笔打字等。
（2）思维能力
思维能力是人们在生活与学习过程中，对遇到的问题进行分析、概括与总结，是比较抽象的过程。思维能力所涵盖的能力较多，包括分析能力、理解能力、推理能力和判断能力等[2]。通常来说，思维能力作为学习能力的核心，提高人们的思维能力，对于人们有效解决问题，具有重要的影响。因此，在教育教学中，应充分重视对学生思维能力的培养。
2计算机基础教育思维能力实践活动分析
（1）计算机“一串”教学模式
在对计算机基础教育思维能力实践活动进行分析时，首先从计算机“一串”教学模式展开探讨。从某种角度而言，“一串”教学模式就是针对学生的理解和学习能力，对学生思维创新拓展的训练。在计算机基础课程教育教学中，通常需要学生结合本专业的实际教学内容，将相应的教学内容进行编程，实现对计算机教学内容的根本掌握。在教学前，根据学生所学的计算机基础课程难易程度不同，将其分为四个层次，即a、B、C、D四个层次。a层次是最高级，通常为软件和通信类学生；B层次为次级，通常是科学技术类学生；C层次为一般级，通常是运输类学生；D层次为最低级，通常是英语类学生。通过分层次后，对各层次的创新培养教学方案加以制定[3]。在教学前，会指导B层次学生对适合其能力的教学测试题进行作答，若答题结果较好，则对所有层次学生按照原定的a套教学方案进行教学。若答题结果不好，则对所有层次学生按照B套教学方案进行教学。同时，在教学过程中要根据学生的实际理解和学习能力，适当调整教学方案。
（2）计算机“二横”教学模式
在对计算机基础教育思维能力实践活动进行分析时，“二横”教学模式也是比较重要的[4]。“二横”教学模式即“两步走”教学模式，在计算机教学过程中通过两步走的方式完成教学。第一步，主要是在现有教学目标和教学方案的基础上，采用实例程序设计教学方法。在基础课程教学中，以实际的计算机程序实例设计为主要的教学内容，使学生根据对实例程序设计的分析，自主学习基础知识，实现对程序的独立学习和设计。在此过程中，教师仅起到指导和引导的作用，并对学生在学习中遇到的问题加以收集和整理，针对难点性问题，教师进行统一的指导和讲解。第二步，分层次学习。在计算机基础课程教育中，应根据授课和实验的比例进行分层次教学，授课比例为1，实验比例为2。教师在计算机机房利用1/3的课程时间对学生进行授课，并通过实践的方式向学生讲解处理问题的方法。利用2/3的课程时间，指导学生前往实验室通过学习的内容，自行开发程序软件并完成实验任务。
3计算机基础教育思维能力的培养路径研究
（1）重?计算机基础类课程的教育
在计算机基础教育思维能力培养中，应充分加强对计算机基础类课程教育的重视。在计算机教育中，基础类课程教育就是培养学生了解计算机、会使用计算机等[5]。如图1所示为计算机基础课程教学体系，根据图中教学体系的显示，能够明确高校计算机基础类课程，分为三个层次。对于大学计算机基础，其主要是为了提高学生对计算机系统的认知，为了解决基础性的问题。对于程序设计类课程问题，是为了学生学习专业计算机知识奠定基础的，学习内容相对简单。对于科研创新课程教育，则是从专业计算机教学角度出发，提高学生创新意识和研发能力的。因此，在重视计算机基础课程教育时，可以根据学生的学习层次进行合理选择。
（2）重视技术型和交叉型课程的教育
计算机技术型教育和交叉课程教育，对计算机学生思维能力的培养，也具有重要的影响。在计算机技术课程教育中，其教学目标主要是通过计算机知识的传授，充分实现对学生利用计算机软件或是硬件技术解决问题的能力培养。在高校计算机基础课程教育中，应明确技术型课程教育的重要性，并将其应用到学生思维能力培养中。此外，在交叉型课程教育中，其主要是通过对学生计算机基础课程的讲授，使学生比较熟练地运用计算机[6]。在重视计算机交叉课程的教育时，需要对交叉课程教育基本目标加以了解，并根据交叉课程的具体教学内容，依据学生对计算机的实际需求，制定个性化的计算机交叉基础课程思维能力培养方案。由此，为学生计算机基础教育思维能力的提升，奠定基础。
（3）引入新的计算机基础教育教学理念和手段
在计算机基础教育教学中，教学理念和教学手段是尤为必要的[7]。因此，在对计算机学生基础教育思维能力进行培养时，要注重对教学理念和教学手段的创新。在教学理念中，计算机教师要充分转变传统的教学理念。在计算机基础课程教学中，充分以学生为教学主体，在学生学习计算机基础相关知识时，教师在一旁进行指导或是引导，收集学生在学习时遇到的各种问题。在学生自主学习完成后，针对教学中的难题进行引导和讲解，提高学生在计算机基础课程中的自主学习能力。在教学手段中，计算机教师可以利用微信公众号平台的方式，使学生深切地感受到电子信息技术在人们生产生活中的重要性。由此，从根本上激发学生对计算机知识的兴趣，能够认真、自主的完成对计算机课程知识的学习。
（4）创新计算机基础教育思维能力的教学方法
在计算机基础教育思维能力培养时，要创新教学方法，提高计算机学生的思维转换能力。计算机教师在展开基础教育时，要根据教育思维的教学理念，对计算机教学方法进行创新。首先，要明确计算机基础教育的教学目标[8]。主要是为了通过对学生的计算机基础知识教育，提高学生对计算机知识的掌握能力，首先对其创新能力和思维能力的培养。其次，要明确教学重点，解决教师在计算机基础课程教学中如何教、学生如何学的问题。最后，针对提出的计算机基础课程教学问题，计算机教师可以借助“一串”教学和“二横”教学，根据学生的不同专业、对计算机课程知识的需求程度，为学生进行编层，为学生需要学习的计算机基础知识进行编程，从而使学生能够学习到与其能力相适应和其实际所学要的计算机基础知识，使计算机学生能够真正地做到学以致用。
计算机思维的培养篇8
【关键词】计算思维；能力培养；大学计算机基础；计算机基础教学；教学改革
1“大学计算机基础”课程发展现状
“大学计算机基础”课程是本科生进入大学后首先学习的计算机课程。近年来，许多高校都把该课程列为必修的公共基础课程之一。课程内容根据不同学校的要求，主要讲授计算机系统平台、信息处理、计算机网络、程序设计基础、数据库基础等领域的基础知识与基本技术。课程的培养目标是要求学生不仅掌握计算机科学与技术的基础知识，而且应初步具备利用计算机分析和解决问题的意识与能力，为学生终身学习以及更好地使用计算机及相关技术来解决本专业领域问题奠定基础。
2计算机基础教学中的计算思维能力
计算机基础教学是学校教育的重要组成部分，该课程的教学内涵及目标在于将时代的特征和需求充分地展现出来，从而不断地创新，与时俱进。该课程的目标一方面是在于向学生传授计算机基础知识及相关技能性知识、应用能力等，另一方面就是注重提高学生的计算机课程的思维方式，努力培养学生运用计算机解决问题的能力和思维，使其整体素质得到提升、改革创新及实践的能力不断强化，进而使其综合素质得到提高。因此，当前，越来越多的学校将基于计算思维能力培养的研究和探讨作为亟待解决的新课程目标和主要任务，将其加入学生综合素质培养的关键环节。计算思维能力培养在近些年逐渐成为计算机基础教学课程研究的重点课和核心任务。计算思维这一思维方式是每一个人都应具备的最本质的，正如人们要进行阅读、写作等活动一样，是人们在各种活动中必不可少的基础思维方式，在学校的计算机基础教学课程中引进计算思维理念，其最主要的目的就是让学生掌握和应用计算思维能力，能够在未来的学习和工作中熟练运用。因此，作为学生的计算思维能力培养的重要载体，计算机教学基础课程起着举足轻重的作用和影响。
3基于计算思维能力培养的课程实践
如何明确、恰当地将计算思维融入“大学计算机基础”课程教学过程中，以提高学生运用计算机知识抽象问题、进行问题求解和形式化描述的能力，对新形势下计算机基础教学改革来说，是一个挑战和必须面对的课题。
3.1教学组织过程具有针对性和系统性
“大学计算机基础”课程是计算机基础教学的第一门课程，也是计算思维培养的关键。但是如何正确理解计算思维的实质、如何在课程中引入计算思维的讲述方法、如何完成课程的目标，要解决这些问题，教学的组织和教师队伍的提高就成为关键。为了保证“大学计算机基础”课程的教学效果，我们在课程实践中，要求任课教师首先进行认真学习和交流，加强自身的认识提高，尝试采用渐变的模式、小班试点的方法，进行教学实践，并收到了一定的效果。
（1）布置专题、组织研讨、定期交流。计算思维能力的培养需要对教学内容重新理解和认识，以不同的讲授方法传授给学生，并在教学过程中自然引入，这对教师是一个挑战。计算机基础教师队伍的特点又很难让大家都能很好地适应这种教学观念的转变。因此，在教学中我们采用布置专题、组织研讨、定期交流的方法，加强学习，深入研讨，提高教师对计算思维能力培养的认识。对课程中的能够体现计算思维的知识点分专题布置，然后组织任课教师讨论，以更好地把握知识点的讲授。教学中定期组织教师或通过网络进行交流，吸取多方经验和做法。通过这些活动使授课教师理清了思路，明确了任务，并达成了共识，从而逐渐改变了讲授的方法，注意在教学中加强计算思维能力培养。
（2）结合专业背景开展计算思维能力的培养。吸收由不同专业背景、从事计算机研究与应用的教师组成教学团队，结合不同院系的专业背景进行计算机教学，教学中结合实例，重点介绍计算机在不同学科的应用和解决问题所涉及的方法和思想。达到既阐释计算学科的普通思维，又给出面向特定学科专业的案例的教学效果，以提高学生对本专业计算机应用的认识和理解。
（3）采取渐变模式，小班试点，逐步提高计算思维在教学中的影响力。在教学过程中，要求个别院系班级首先尝试进行教学实践，然后将体会和经验进行推广。
3.2教学内容制订具有启发性和探索性
“大学计算机基础”课程的很多内容都对计算思维提供了很好的诠释和生动的案例。在教学内容的组织上，按照教学大纲，首先归纳出知识单元，然后梳理出知识单元中所涉及的计算思维，要求教师改变传统单程知识讲述的教学方法。在传授知识的过程中，引出思考点，
将知识传授转变为基于知识的思维传授，讲授可见的、可以实现的思维，突显计算思维能力的引导。因此，在教学设计过程中，教师要引导学生对问题进行抽象、分析，掌握所涉及的计算原理，通过抽象与自动化，使学生形成问题求解的思路。特别是要设计好师生互动环节，给学生提出问题的机会。然后还要善于引导学生积极有效地思考、讨论，给予学生充足的时间，鼓励学生积极回答，探索问题的求解方法。教师必须事先精心设计每堂课教学内容，重点要放在培养学生的思维能力上。
如讲授计算机系统组成时，介绍图灵机模型思想；讲授操作系统时，介绍进程控制、存储管理等引出的思维；讲授计算机网络时，介绍协议、约定引出的思维；讲授数据模型时，介绍关系引出的思维；讲授信息安全时，介绍验证码的产生和它引出的思维。同时，教师在授课过程中，还向学生介绍思维导图的工具，引导学生在学习中注意知识归纳和总结，从而增强学生的计算思维。
3.3实验内容设计具有趣味性和综合性
传统教学策略在设计实验内容时，更多的是增加学生的感性认识和上机实验能力，缺少趣味性和综合性，忽视了计算思维能力的培养。由于大学生对新鲜事物好奇，有着丰富的想象力，因此，好的实验内容设计，要尽量趣味化，贴近生活，给学生留出创新思维的空间，并能让学生进行问题抽象化、求解思路化和描述形式化。在实验内容设计时，除要求学生完成一般基本的题目，还适当给出一些综合性的题目，要求学有余力的学生完成，并给予适当的指导。同时，利用网上学习中心平台向学生提供相关计算思维的文章和学习资料，要求学生在学习之余阅读，并提交学习的体会。
3.4课程考核标准具有基础性和实用性
以计算思维为核心的课程改革正在不断地探讨和深入，实施中还会遇到一些问题需要解决和面对。对于该课程的考核标准，我们认为应该体现“大学计算机基础”课程在高等教育中的基础性地位。对于技能性要求的内容，要求学生必须要达到考核标准，具备在信息化社会中熟练使用和操作计算机的能力，这些技能型知识的学习通过大学计算机基础实验课程来完成。对于思维性训练的教学内容，则应该精心设计考核内容，检验学生通过课程的教学获得了哪些思维方法，检验学生抽象问题、解决问题的思路。
4结束语
在当前的形势下，计算机基础教学是培养大学生综合素质和创新能力不可缺少的重要环节，是培养复合型创新人才的重要组成部分，大学生计算机基础课程不仅要培养学生具备基本的计算机操作，更要培养学生的计算思维能力。计算机基础教学中计算思维能力的培养，是一个较为长期的过程，需要我们不断探索与实践。
【参考文献】
[1]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养――《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010（9）：5-9.
计算机思维的培养篇9
【关键词】计算机创新教学法
实施素质教育的重点在于培养学生的创新精神和实践能力。计算机课作为素质教育的一个重要组成部分，在提高学生的创新精神和实践能力方面具有其他学科所不能代替的作用。创新是教与学的灵魂，是实施素质教育的核心。教师要根据计算机教学的规律和特点，认真研究，积极探索培养和训练学生创造性思维的原则、方法。笔者在培养学生创新能力方面做了以下几点尝试。
1精选教法，激趣创新
夸美纽斯说过：“兴趣是创造一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一。”兴趣是学生探索、创造的力量源泉，也是学习的最好的老师。计算机教学本来就是一个寓教于乐、上机实践的活动过程，因此很适合采用项目教学法、案例教学法、模拟教学法等现代教学方法。其基本特点是，所有需要学生解决的实际问题，由学生共同参与，共同讨论，在全体师生共同合作过程中，使实际问题最终得以解决。这个过程实际上就是学生学会学习的过程，也是学生获得实践经验的过程。从信息的采集、计划的制订、方案的选择、目标的实施到教学成果的评价，学生参与每一个环节。由于积极的参与活动，学生内在的好奇心、求知欲、兴趣都会提高，再加上老师的及时鼓励，取得成果后的喜悦等因素，学生一般都会表现出强烈的学习愿望。
如在讲授word软件中的关于文字和段落“复制”操作时，先可描述了这样一个比赛情景：讲“从前有座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，老和尚在给小和尚讲故事……”这样一遍遍地重复下去，另一个人则把所讲的故事一遍遍地输入到电脑中，一个小时后，比比谁的遍数多。结果是输入的人赢了！赢的原因是打字速度快，还是另有其它便捷的操作？假如你是那操作电脑的人，你会赢吗？这些有趣的问题一下子把学生逗乐了，同时也点燃了学生思维智慧的火花：噢，原来有一个“复制”操作在起作用。这种激趣教法，不但紧紧抓住了学生的注意力，让学生进入最佳学习状态，而且会让学生对新的学习内容产生浓厚兴趣。从教学效果来看，既巩固了知识，又突破了难点，也为学生创新性思考问题，解决问题埋下了伏笔。
2设疑导引，探究创新
古人云：“学贵有疑”。问题是思维的核心。只有提出了有一定引导性的问题，才能引发学生的积极思维，才能培养学生的创新能力。也只有善于发现和提出问题的人才能产生创造的意识。所以教师备课的重点就是设计好有效的问题，起到纲举目张的效果。在教学中我没有让学生局限于学会几个操作步骤，而是抓住计算机软件设计中本质的、规律性的东西。
如在指导学生学习woRD软件时，当他们熟悉了基本的文字排版后，自己并没过早地给予肯定，而是又展示已经排好的复杂的电子板报，提出以下几个问题：l、版面上漂亮的背景是怎样设计的？2、版面上的书签链接有什么功能？怎样设置？3、页面上的花边是怎么插上的？4、怎么就能使文字覆盖在图片的上方？5、方框中的文字为什么会挪动？6、页眉页脚是什么？怎么设计？对这些课本上不做讲解的内容老师没必要一一讲明，应让学生自己带着这些问题，自己探索解决，即使有询问，我也是略作提示。这样，学生在积极探索的过程中，不仅学到的基础知识得到了应用，解决问题的能力得了到培养，更主要的是摆脱了长期依赖教师传授的学习模式，自主学习，积极探究，不断创新的精神得到充分的导引，从而渐渐形成了创新的习惯。
3留下时空与机会，培养创新能力
创新需要时间，更需要空间。离开了空间、离开了学生的实践，创新能力的培养就成了无根之木、无源之水。人类社会的创新发明，大凡不是某一个科学家凭空想象得到的，而是要进行不断的实践。所以，给学生创新的时间与机会是培养学生创新能力的关键。设想，如果将课程中的操作步骤等环节，改成教师操作演示，学生睁大眼睛看、脑中记这种填鸭式的教学模式，虽然从表面上看“节约”了时间，但是长期在这样的环境中教出来的学生，除了被动的接受，还能有些什么？更不要说创造能力的培养了。为了更好的发挥学生各自的潜能，我在教学word时，结合学生实际，让他们用计算机进行作文创作、修改等;教学幻灯片时，让他们配合美术课，进行实际的设计;在教学上网时，结合语文、数学、英语等学科，查找自己需要了解的知识……这样，使学生在学习计算机过程中完成其它学习任务，让学生感到计算机知识的重要性和实用性，既培养了学生的学习兴趣，增长了知识面，也迸发了学生创造性思维的火花。
4利用激励性评价，巩固创新意识
计算机思维的培养篇10
关键词：问题驱动；互动教学；自主学习
作者简介：刘风华（1980-），女，新疆乌鲁木齐人，新疆工程学院计算机工程系，讲师。（新疆乌鲁木齐830052）
基金项目：本文系新疆工程学院科研项目（项目编号：2012XGZ321312）的研究成果。
中图分类号：G642.0文献标识码：a文章编号：1007-0079（2014）06-0065-02
最近几十年来信息技术的重大突破和高速发展，为教育带来深刻变革。20世纪80年代，计算机微型化的快速普及催生了多媒体技术与教学的结合；20世纪90年代中期，互联网的应用使在线教育得到发展，促进了优质教育资源的传播和共享；近年来，云计算技术的发展和应用，以及各种移动终端的创新和发展，催生了移动学习。信息技术对教育发展具有革命性影响，而作为普及信息技术的计算机基础课程，在瞬息万变的技术发展中，要完成从“教授技能”到“形成思维”的变革，即要注重培养学生的“计算思维”。
一、培养学生的“计算思维”能力成教学的核心任务
2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannettem.wing）教授在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheaCm》杂志上首次提出了计算思维（Computationalthinking）。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、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。[1]自2006年周以真教授首次提出计算思维后，计算思维在国内受到了普遍的重视，中国科学院信息领域战略研究组编写的《中国至2050年信息科技发展路线图》中明确指出要将培养学生计算思维能力作为首要目标。[2]著名计算机科学家和发明家道格拉斯·恩格尔巴特说“数字技术可以改变这个世界，但更关键的是，它改变了人们一贯的思维方式”。人类社会迄今为止，已经发生了多次变革，诸如文字、印刷以及书籍的发明，带给人们多样的学习方式，以及其他方面的改变，而电脑的发明让这更加前进了一步。电脑在一定程度上促进了人们的思维方式，因此思维的变革才是世界的变革，使大学生学会用计算思维去思考问题和解决问题是人才培养的关键。[3，4]
二、教师重视计算思维并转换角色
在推进以计算思维为核心的教学改革中，首先教师要重视计算思维，认识到计算思维对学生未来发展的重要性，并在日常教学中结合专业背景开展计算思维能力的培养方案讨论；将教学重点放在培养意识、激发兴趣、锻炼能力、形成思维四个方面，[6]即培养学生使用计算机解决问题的意识，激发学生学习知识的兴趣，进而达到利用所学知识解决问题的能力。经过一段时间的系统学习，培养学生发明和创新的能力及处理计算机问题时应有的思维方法、表达形式和行为习惯，[7]图1为计算思维能力培养模式图。
其次，在教学过程中，教师要逐步转换角色，做到以下几点：
1.以学生为中心
在教学过程中教师起着指导者、组织者、促进者和帮助者的作用。通过协作、交流等方式，启发学生联系和思考，充分调动学生的主动性和积极性，把当前的学习内容尽量与自己已有的知识经验联系起来，并对这种联系加以认真思考，形成思维。
2.成为学生的学习伙伴
教师的作用从传统的传授知识的权威转变为学生学习的辅导者和学生学习的伙伴。教师要与学生共同探讨、交流，营造平等融洽的课堂氛围，为学生创造最佳的学习环境，促进学生的“自我发展”。同时，教师给学生提供他们感兴趣的有价值的问题，引导学生尽可能找出问题的多种解决方案，鼓励学生对问题解决提出多重观点，以达到培养学生计算思维的目的。
3.成为学生学习的领航员
教师应注重引导学生掌握知识迁移方法，使学生在此基础上适应飞速发展的信息技术。在教学过程中，要时刻注意总结和归纳不同软件工具的使用方法和不同问题解决过程的共通之处，引导学生充分运用已有知识进行探索，自主提出新问题并找出解决方案，从而达到利用有效迁移培养和促进学生发展的目标。
三、以计算思维为核心的教学改革
大学生作为21世纪人才的主力军，学会用计算机的方式思考问题和表达行为成为信息人才的必备能力。培养计算思维的教学重点不在于如何解决某个问题上，而是解决问题的思想。因为问题有千千万万，而解决问题的方法通过归纳总结却有相通之处。另外，通过思维教学可以使学生更加积极主动地思考和探究，考虑问题更加缜密。在以计算思维能力培养为核心的教学改革中主要做了以下几方面的工作：
1.采用“问题驱动”式分层教学
计算思维是一种科学思维，与理论思维、实验思维一起构成了人类的三大思维。计算思维并不是一种新的发明，而是早已存在的思维活动，是每一个人都具有的一种技能。由于没有受到充分的重视，人们的计算思维活动往往是无意识的，培养计算思维能力的关键是要将无意识的计算思维变成有意识的计算思维，主动地用计算思维去解决问题。为激发学生的学习兴趣，提出了以“问题驱动”式教学方法，将教学过程归纳为从提出问题、分析问题、构造方法、解决问题、引发思考的不断循环，直到找出解决问题的最优方法。该方法中可以从简到难层层深入，并且通过不断发现问题、解决问题总结和归纳出一类问题的解决办法。该方法吸取了“任务驱动”式教学的优势，同时以发现问题、解决问题的主线，采用层层推进的层级式教学，不但较好地完成了任务，而且在问题求解中归纳总结，同时也兼顾了学生水平不齐的问题。
2.启发式互动教学
互动教学是通过营造多边互动的教学环境，在教学双方交流探讨的过程中，进行有意识的、主动的信息交换和传递，激发教学双方的主动性和探索性，提高教学效果，提高学生自我解决问题的能力。在计算机基础课程中，涉及的知识面广、内容更新快，与生活息息相关，所以只要稍加引导和启发，学生就有很强的主动性和较高的参与热情。在具体实施程中，主要采用发放资料——列出思考问题——课上讨论——总结归纳的方式进行。如在介绍计算机发展中，在上课前几天将资料和问题放到群共享里，学生下载并提前阅读或观看。该章节中设计的问题和资料如下：第一台计算机诞生的时间、地点（查阅课本）；比尔·盖茨作出的贡献主要集中在哪些领域（资料：比尔·盖茨和微软相关介绍）；史蒂夫·乔布斯的贡献主要集中在哪些领域（视频资料：电影乔布斯）；你认为未来计算机会怎样发展（讨论为主）；比尔·盖茨和史蒂夫·乔布斯成功的关键因素是什么，你对此有什么感想（讨论为主）。在课上学生带着自己查找的资料和观点进入课堂，分组讨论对问题的不同见解，并将理论知识联系到自己的生活中，对以后的学习态度和学习方向起到了指引作用。
与传统教学方式相比，互动教学至少有以下几点好处：
首先，调动了学生参与教学的积极性，传统的教学模式指注重教师的“教”，而忽略了学生“学”的态度。而互动教学体现出了学生的主体地位，让学生参与到教学中，激起学生的学习兴趣和参与讨论的主动性。
其次，引导学生注重对现实世界的观察和思考。传统教学传授的基础知识往往是教条式的，使学生感觉离自己的生活很远，而互动教学引导学生学以致用，联系身边的现象进行分析，从而提高他们发现问题的能力和分析问题的能力。
最后，拉近了老师与学生的距离。在传统的教学中老师以讲授为主，缺乏与学生的交流，所以无法获知学生的学习状态和学习兴趣，而学生则因缺乏交流和表达诉求的机会，使教学双方的距离越拉越大。互动教学中课堂氛围轻松、活跃，学生愿意主动交流、探讨，给学生提供展示观点的的平台，也给老师提供汲取养分的机会，形成了教学相长的良性循环。
3.考核方式从结果评价转向以结果和过程评价相结合
在推进教学改革的过程中，考核方式的改革是必备环节，以往的考核方式是期末考试70%，平时成绩30%。这种传统的考核方式存在以下弊端：期末考试也大多采用试卷考核，一份试卷很难全面把握课程所要掌握的方方面面，同时也无法避免高分低能的现象；学生临近考试突击学习，没有达到掌握知识的目的；在成绩的利诱下，作弊情况难以完全杜绝，诚信和公平受到挑战。
在此次教学改革中，成绩构成为平时成绩70%，期末考试30%。平时成绩中包括了考勤、作业、参与讨论、撰写论文、自学课程等。具体所占比例如表1所示：
表1考核内容及比例分配表
项目内容比例
平时
成绩考勤8%
作业12%
参与讨论15%
撰写论文15%
完成在线课程学习20%
期末成绩考成成绩30%
考核方式的改革促使学生在平时多花功夫，而平时的厚重积累不但使学生端正了学习态度，形成了良好的学习习惯，并在长期的锻炼中潜移默化的形成了计算思维。
四、总结
信息化发展已经与人类学习、交往、工作和生活融为一体，并且为人类的生存和发展带来革命性的影响。作为普及信息技术的计算机基础课程，也要适应新形势的变化，教师从“教授者”转换为“引导者”，学生从“被动学习”转变为“主动探索”。在推进大学计算机基础课程教学时效性改革的三年中，学生的学习热情、学习能力、解决问题的能力和创新能力普遍提高，在学习中加强了交流和合作，在实践中学会了反思、发现自我，欣赏别人，积极进取，勇于创新。新疆工程学院学生在全国计算机应用技能大赛、全国数学建模大赛、挑战杯及全国各类专业技能大赛中屡次获得优异成绩。笔者将在取得一定成绩的基础上进一步深入研究，逐步摸索出更加适合大学生计算思维培养的教学模式和方法。
参考文献：
[1]李廉.计算思维——概念与挑战[J].中国大学教学，2012，（1）：7-12.
[2]中国科学院信息领域战略研究组.中国至2050年信息科技发展路线图[m].北京：科学出版社，2009.
[3]孙家广.计算机科学的变革[J].中国计算机学会通讯，2009，
5（2）：25-28.
[4]龚沛曾.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012，（5）：51-54.
[5]九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学，2010，（9）：14-15.