计算思维能力多元化培养的研究

计算思维能力多元化培养的研究

雷 阳1, 张英男1

(1. 武警工程大学 密码工程学院 陕西西安 710000)

摘 要：在计算机基础教学过程中，计算思维能力主要体现在通过采用计算机技术对实际问题进行解决的思维方式。在当前计算机课程标准中，计算思维能力培养作为重点教学方向与目标，给予了广泛的重视与关注。基于此，本文先分析和介绍了在计算机基础教学中培养学员计算思维能力的意义和作用。其次，从改变教学模式、递归法教学思维和重构教学内容三个层面探究计算机基础教学课程中培养学员计算思维能力的策略和技巧，使学员能够在应用计算机知识的过程中更好地分析问题、解决问题，提高计算思维能力和创新能力。

关键词：计算思维能力；计算机基础；教学模式；教学思维

1引 言

随着信息化技术的高速发展，社会对信息技术的重视程度逐渐提高，学习与掌握计算思维已是必然趋势。计算思维是数字化时代的基本素养之一，是融入社会必需的思维能力。2006年周以真教授提出了计算思维的定义，即运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为的一系列思维活动的统称[1]。大学计算机课程是面向大学本科一年级新生开设的通识类思维教育课程，是培养学员利用计算机，借鉴计算学科的智慧、思想和方法，有效地分析处理自然社会相关问题的课程[2]。因此，如何在培养学员计算思维能力的大学计算机课程中，潜移默化地融入多元化课程思政内容，在传授知识和能力培养的过程中强化对学员对计算思维这种概念模型的理解和应用，并从对问题的分析或算法计算应用等多个环节中，能找到相应的原理、规律从而解决问题。

2培养计算思维能力的意义

计算机专业的学习中，需要以计算思维为主展开学习。我国近些年对培养学员计算思维能力给予了广泛的重视与关注。计算思维是一种对问题进行求解的思维能力，培养计算思维能力可以加强计算机学科知识的应用，提升对计算机学科知识相应的理解、掌握，而计算思维并不应该是计算机学科中的专属思维[3]。在信息时代的大背景下，每个人都应当具备和掌握计算思维能力，通过计算思维解决多种问题，计算机信息化水平更不能仅仅停留在计算机应用层面。

计算思维的存在较为广泛，也是一种高阶复杂性思维能力。在以往传统的教学中，没有具体的教学要求和培养大纲，教员在培养学员计算思维时通常都是无意识进行的，没有对计算思维能力的培养有针对性地进行[4]。为了能够实现对学员计算思维有意识的培养，必须通过多样化、系统化和针对性的多种教学方式，并结合对教学教案进行顶层设计的方式来实现。学员需要通过积极、自主地学习，通过多种实践深化、强化、体会、理解并掌握计算思维。基于此，在对学员进行计算机基础教育中，应当在教学内容中充分渗透计算思维的理念，将此作为重点组成部分，有效利用计算机基础教育阶段对学员进行传授并培养计算思维。

3培养计算思维的多元化方法

3.1改变教学模式、丰富教学平台

为了能够培养学员的计算思维，又能激发学员与教员在教学过程中的积极性与兴趣，不能仅仅依靠理论教学，毕竟理论与实践教学相比过于抽象。要先明白理论基础，靠实践操作和分析讨论，才能够达到教学目标。例如，在对数据库的完整关系性进行讲解时，需要将相关概念准确的介绍给学员，使学员能够对此有基本认知与了解。在此基础上对实验案例进行重点设计，同时针对性地讲解所包含的相关理论知识及概念，加深对此方面知识的印象，让学员们深入理解并有效掌握。实验项目大部分都具备较强的验证性，基于此为了能够提升学员的思维能力与计算思维，教员需要在实验教学中纳入能够提升学员多方面能力的综合性项目。比如为学员布置相应的学习任务及要求，以小组分工合作的方式设计小型图书借阅管理系统。之后使其成为案例模式，在课堂中进行演示，在此基础上组织学员进行相互评价。利用当前丰富的教学平台资源，通过有效结合线上、线下的教学模式，培养学员创造性思维能力和计算思维能力，提升基本编程能力、计算思维能力和顶层设计能力。

3.2递归法结合教学与思维

在对学员进行计算机知识传授过程中，递归法作为一种重要的方法，在教学中或是思维训练中能够充分发挥着关键性的作用。此种方法是教员在现实中对学员计算思维的主要训练方法之一。通过计算的方式，能够将递归法的函数一一列出，并对该函数的结果进行充分的分析，从而有效掌握与理解计算思维，正确的进行判断。学员在学习过程中需要有效整合这些数据内容，为后续的正确判断提供有力的数据。同时依托最近流行的线上教学，在使用学校线上学习平台的过程中，学员之间可通过此平台及时进行交流、互动，同时能在讨论、探究的过程中及时发现所存在的问题，并对其进行相应的解决，从而能够将知识进行迁移扩张，使知识更加内部化。针对编程分类问题进行解释时，教员需要对其进行比较，通过师生、学员之间的互动与交流，获取分类算法的核心技能，详细分析各种技能，按照问题的具体难易程度以对比、排序的方式呈现，最终提升

学员的编程技能，培养其计算思维和创新能力。

3.3计算思维贯穿始终，重构教学内容

在对学员开展计算机基础课程教学时，通常会将重点放在讲解原理方面，从而忽略学员实际动手操作的能力，不利于思维发散，无法对学员进行充分的引导与启发，使学员在思考方面存在欠缺。长期下去，由于课程过于单一、缺少乐趣，学员会逐渐减少学习积极性和兴趣，存在消极情绪，学员应用计算机对实际问题解决的能力也因此而出现下滑，导致不能培养计算思维。因此，要与时俱进，紧跟时代潮流对教学内容和教学方式进行调整和改进。例如，计算机进制转换问题，以往传统的教学内容主要是对计算机应用方面开展教学，对进制转换、信息表达方式相关的知识进行传授与解释，在对教学内容进行改进后，可通过引导学员以理论层面对计算机中信息的表达方式进行理解，鼓励学员质疑，并通过独立思考的方式对计算机信息的表达、储存等方面进行充分的了解与掌握，培养出学员基于计算机底层运算方式的计算思维。教学内容重构是对学员的计算思维和技术能力双重培养的并行，两者之间并不存在任何矛盾，同时这两方面也可存在相互关联的关系。

4结 论

在信息化时代大背景下，信息技术迅速发展，对现代化社会的发展起到了积极的促进作用。在计算机基础教学过程中，需要增加培养学员计算思维能力，充分结合多样化、信息化、线上教学等特点，精心调整和改进计算机基础教学。在此过程中，教员需要创新课堂教学方法，丰富教材内容，改进教学模式，从而实现计算机基础教学过程中提升学员计算思维能力的目标。

参考文献(References)

[1]陈国良，董荣胜．计算思维与大学计算机基础教育[J]. 中国大学教育, 2011, 12(1): 7-11.

[2]张阳，李雄伟．基于计算思维的计算机基础教学改革与实践[J]. 北京邮电大学学报（社会科学版），2015, 17 (2): 113-118.

[3]李暾, 刘万伟, 毛晓光. 面向计算思维培养的大学计算机基础课程实训体系建设与应用[J].计算机教育, 2019(8):6-8.

[4]刘盈.基于案例教学的大学计算机基础课程教学设计与实践——以多媒体技术应用软件类课程教学为例[J]. 中国教育技术装备，2021, (2): 95-97.

1

基金项目：国家社科基金项目(20BXW101)、国家青年基金项目(62002362)、武警工程大学教育教学计划项目(WJX2023091)、武警工程大学基础前沿创新项目(WJX202316)资助.

作者简介：雷阳(1984-)，女，汉族，陕西西安人，副教授，博士、博士后，研究方向：网络空间安全、网络认知对抗，Email: surina526@163.com；张英男(1990-)，男，汉族，陕西西安人，副教授，博士、硕导，研究方向：信息安全.