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關鍵詞：計算機；應用型人才；計算思維；培養方式

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2016)01-0162-02

作者簡介：閻岳（1981—）女，重慶市人，碩士，重慶工商大學派斯學院，研究方向：計算機科學與應用。

隨著科學技術的不斷進步，特別是在科學技術不斷改變人們的生產生活方式，不斷推動人類社會發展的過程中，計算機應用型人才的社會需求量不斷增大。經濟發展、社會進步等都需要計算機應用型人才。在這樣的背景下，不斷提升計算機應用型人才的綜合素養，不斷加強計算機應用型人才的技能培養，不斷增加計算機應用型人才的實踐能力，是計算機應用型人才培養的主要側重點。在計算機應用型人才培養中，計算思維的培養是重中之重。

1計算機應用型人才培養中計算思維的價值

計算思維應該是每個學生，每個人都應該掌握的基本技能，計算思維強調得是學生的主動性和積極性，在面對新問題時，不是被動地等待答案，而是運用計算思維，采用科學的解決問題的方式來對問題進行剖析，以有效地實現問題的解決與處理。在計算機應用型人才的培養過程中，有效培養學生的計算思維，能夠幫助學生自主地創新性地解決問題，能夠幫助學生養成一種良好的思維習慣，能夠促使學生主動地進行問題的解決。可見，為培養學生的計算思維，首先應該明確計算思維的重要價值和重要特點。

1.1計算思維的培養有助于提升教學質量

在計算機應用型人才的教學過程中，由于計算機應用型人才本身屬于一種創造力和實踐性都較高的人才，因此在實踐的培養過程中，應該基于計算機思維進行探究式的教學，反過來這種探究式的教學能夠有效地提升教學質量。對于很多計算機應用型課程而言，在計算思維的講解過程中，很多教師為了提升計算思維的培養方式，為提升計算思維的培養水平，往往需要探索性地采用更加多元化的、更加開放的探究式教學。探究式教學本身屬于一種實踐性教學，在教學過程中，教師根據計算思維的培養目標和相關的課程內容，而明確教學目標，不斷提升教學的針對性，有效地創設教學的條件，不斷改良教學方式，進而有效地推動探究式教學的開展，從而提升計算機應用型課程的教學質量。因此，在計算思維的培養過程中，探究式教學與教學質量本身就是一種互相促進的關系。

1.2計算思維的培養能夠突出學生的主體地位

在計算機應用型人才的培養過程中，傳統的教學方式往往過分強調教師的主體地位，教師在教學過程中，根據教學內容及教學計劃來進行針對性的教學，這種教學方式限制了學生的積極性和參與性，難以有效地提升教學質量，也不利于學生綜合素養的培養和提升。而在計算機應用型人才的培養過程中，有效的融入計算機思維，能夠真正地凸顯學生的主體地位，能夠有效地提升學生的主動性和積極性。在計算機應用型人才的培養過程中，不斷培養學生的計算機思維，培養學生一種探究性的學習思維，鼓勵和引導學生帶來疑問進入新課程的學習，培養學生積極主動進行問題探究的能力。可見，在計算機應用型人才的培養過程中，有效地融入計算思維，本身就是對學生主動性和能動性的一種提升和體現。在當前的社會中，社會對計算機應用型人才的需求量很大，社會需要地不僅僅是理論基礎扎實的計算機人才，更是實踐能力和創新能力更加強悍的綜合性人才，而學生的實踐能力和創新能力，只要學生對教學內容感興趣，只有學生主動地投身到計算機應用型課程的學習過程中，才能真正得以提升。

1.3計算思維的培養有助于提升學生解決問題的能力

在計算機應用型人才的培養過程中，計算思維培養的目的不在于學生的理論知識和理論水平，也不在于學生的實踐掌握水平和技能，而是在于培養學生一種分析問題解決問題的能力。所謂的“授人以魚不如授人以漁”，就是計算思維培養的終極目標，通過在計算機應用型人才的培養中，有效地融合“計算思維”能夠幫助學生正確面對問題，培養學生一種良好的分析問題的能力，教會學生面對求解問題，從構思、設計、實現、運作等四個層面去分析、抽象，拿出應用計算機求解問題的思路，并以團隊式和工程化的方法去設計、實現和運作，以達到培養學生的綜合應用能力和創新思維能力的目的。因此，在計算機應用型課程的設計過程中，應該明確學生的計算思維，不斷培養學生的計算思維，進而不斷培養學生分析問題和解決問題的能力。

2計算機應用型人才培養中計算思維培養的路徑

在計算機應用型人才的培養過程中，計算思維的培養具有非常關鍵的作用，計算思維的培養能夠有效地提升學生的解決問題和分析問題的能力，能夠有效地促進學生的進步與發展，能夠有效地培養學生的實踐能力和創新精神。那么在計算機應用型人才的培養過程中，如何有效地培養學生的計算思維呢？

2.1以計算思維為核心，不斷加強課程教學改革

在計算機應用型人才的培養過程中，計算思維的培養發揮著非常關鍵的作用。在計算機應用型課程的教學過程中，應該不斷凸顯計算思維的重要性，明確計算思維的價值和核心地位，有效地發揮計算思維的重要功能，將計算思維與課程教學改革有效結合起來。課程教學改革的目標需要依據計算思維的培養來開展，課程教學改革的方向需要依據計算思維來實現，課程教學改革的動力要本著培養和提升學生的計算思維，只有這樣才能真正地培養學生的計算思維。在實際的教學過程中，教學課程的改革，應該側重于在計算思維的培養中，有效地結合一些學生身邊的現實案例，從現實案例入手來進行針對性的計算思維培養與教學。在案例運用和講解的過程中，要將講解的重點放在分析問題與設計問題的過程中，鼓勵和引導學生利用所學的計算機相關知識，來架構一些簡單的計算機程序，從而推動問題的解決。當然在教學過程中，不同學生的專業素養有所區別，不同學生的計算機專業技能不同，這就要求教師在計算思維的培養過程中，需要加強引導和督促，在幫助學生有效地運用所學知識來求解實際問題時，教師適時地拋給學生一些新的問題，激發學生探究和求知的欲望，積極運用計算思維來搭設簡易的計算機應用程序，進而實現問題的解決。如在講解計算機“程序設計基礎”的課程時，教師應該改變傳統的講解設計方法或者程序內容的教學方式，改為教授學生“思想和方法”，著重培養學生架構簡易程序，不斷解決問題的能力，培養學生的探究精神。

2.2以計算思維為重點，突出實踐教學

在計算機應用型人才的培養過程中，為提升計算思維的重要性，為有效地培養學生的計算思維，教師在教學過程中，應該突出計算思維的重要價值，不斷地加強實踐教學。在計算機應用型課程的教學過程中，教師應該注重實踐教學，計算機應用型課程本身就是一種實踐性很強的科目，在具體的教學過程中，教師應該多增設一些上機環節，鼓勵和引導學生積極地運用計算機技術來進行上機演練，積極地運用計算機來進行實踐檢驗，將所學的程序，通過上機的形式來自主的編寫出來，并通過計算機相關軟件來檢驗程序的正確性與否。在此基礎上，教師適當地布置一些簡單的程序題目，鼓勵和引導學生利用分組或者合作的方式，針對實際問題來編寫相應的程序，以有效地提升學生的實踐能力。此外，在實踐教學過程中，教師還應該注重凸顯學生的主體地位，鼓勵和引導學生積極地進行成果展示，通過互相交流，互相學習來擴散學生的思維，有效地提升學生的計算思維。

2.3以計算思維為基準，鼓勵多元化的計算思維

在計算機應用型人才的培養過程中，可能計算機相關程序是固定的，但計算思維卻不是一成不變的。計算思維應該是一種多元化的思維，教師在教學過程中，應該尊重和鼓勵學生積極的發散思維，積極地培養學生多元化的思維模式，尊重每一個學生，尊重學生的勞動成果，保護好學生的自尊心。在計算機應用型人才的培養過程中，為了有效地提升學生的主觀能動性，為有效地擴散學生的思維，教師對于學生的程序設計或者解決問題的方式，應該秉持一種包容的態度，正確審閱學生的計算思維，采用多元化的評價機制來科學合理地評價每一個學生，只有這樣才能真正地培養學生的計算思維，只有這樣才能有效地提升學生的積極性和主動性。

3總結

計算思維是學生必備的素質，計算思維是一種分析問題解決問題的能力和方法，在計算機應用型人才的培養過程中，計算思維的培養尤為重要。在計算機應用人才的培養過程中，為提升學生的計算思維，應該以計算思維為核心和重點，加強教學課程改革，不斷突出教學的實踐性，不斷豐富教學方式，采用科學的多元化的評價機制。

參考文獻：

[1]袁磊.計算思維在C++程序設計教學中的應用[J].計算機教育,2013(12).

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關鍵詞：計算思維；能力培養；大學計算機基礎；計算機基礎教學；教學改革

一、“大學計算機基礎”課程發展現狀

“大學計算機基礎”課程是本科生進入大學后首先學習的計算機課程。近年來，許多高校都把該課程列為必修的公共基礎課程之一。課程內容根據不同學校的要求，主要講授計算機系統平臺、信息處理、計算機網絡、程序設計基礎、數據庫基礎等領域的基礎知識與基本技術。課程的培養目標是要求學生不僅掌握計算機科學與技術的基礎知識，而且應初步具備利用計算機分析和解決問題的意識與能力，為學生終身學習以及更好地使用計算機及相關技術來解決本專業領域問題奠定基礎。

教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會2009年10月的《高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求》中提出了關于深化高等學校計算機基礎教學改革的幾點意見，進一步明確了計算機基礎教學在高等教育中的基礎性地位。要求在“大學計算機基礎”課程教學中應不斷探索以培養目標為導向的分類分層次教學模式，加強以知識體系和實驗體系為基礎的課程建設，加強以應用能力培養為核心的實踐教學。

近年來，隨著計算機技術及網絡的廣泛普及和應用以及學生計算機應用技能的不斷提高，“大學計算機基礎”課程的教學中也出現了一些問題，如學生學習興趣不高、逃課率增加、教學內容主要以技能性的知識介紹為主等。很多教師因此產生了困惑，對課程內容提出了一些質疑，也影響了課程的教學效果。圍繞著“大學計算機基礎”課程的改革也一直是計算機基礎教學改革的熱點話題。

二、“大學計算機基礎”課程教學內容設計

大學教育的主要目標是大學生綜合素質與能力的培養。計算機基礎教學作為本科教育教學的重要組成部分，課程的內涵和目標需要充分體現時代的特征和需求，不斷與時俱進，改革創新。課程的目標不僅僅要傳授、訓練和拓展大學生在計算機方面的基礎知識和應用能力，更要展現計算機學科的思維方式，培養當代大學生用計算機解決和處理問題的思維和能力，提升大學生的綜合素質，強化創新實踐能力。基于計算思維開展教學研究與實踐是當今高校計算機基礎教學面臨的新課題和首要任務，也是培養大學生綜合素質的重要環節。

近年來，計算思維的培養成為國際和國內研究的熱點，計算思維能力將成為2l世紀每個人的基本能力。2010年《九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》的核心要點也強調“需要把培養學生的‘計算思維’能力作為計算機基礎教學的核心任務”。

計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等，它涵蓋了計算機科學之廣度的一系列思維活動，計算思維最根本的內容是抽象和自動化。2006年3月，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任、美國基金會(MSP)計算機和信息科學與工程部(CISE)主任周以真(Jeannette M.Wing)教授在美國計算機權威期刊Communications of the ACM首次提出并定義了計算思維(Computational Thinking)。提出計算思維是一種本質的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫字、做算術一樣，成為人們最基礎、最普遍、最適用和不可缺少的基礎思維方式。在大學計算機基礎教學中灌輸計算思維，目的是培養學生像擁有閱讀、寫作和算術基本技能一樣擁有計算思維能力，并能自覺地應用于日常的學習、研究與將來的工作中。

大學計算機基礎教學是培養大學生計算思維能力的重要課程載體。教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會提出了大學計算機基礎教學要培養對計算機的認知能力、利用計算機解決問題能力、基于網絡的協同能力和信息社會終身學習能力。這四個方面能力的培養，恰恰說明了計算思維能力培養的核心要素。陳國良院士及國內的一些專家，都對“大學計算機基礎”課程中開展計算思維教學引導，給出了很好的解讀和指導。

因此，“大學計算機基礎”課程的培養目標，應該在課程原有的培養目標基礎上，拓展學生計算思維的意識與能力。要求學生“了解計算思維的基本內容，了解人與計算機器能力的局限性，了解計算思維解決問題的一般步驟，理解計算在問題解決過程中所發揮的作用”。

基于計算思維能力培養的教學改革目標，我們根據學校的課程設置情況和教學基礎，初步制訂了“大學計算機基礎”課程8個單元的教學內容，即：概論、數據的表示與存儲、計算機系統組成、操作系統、計算機網絡基礎與應用、程序設計基礎與算法、數據庫系統和信息安全。對于計算機基本操作技能方面的訓練和要求，則作為必須具備的基本技能，通過大學計算機基礎實驗和自學完成。

三、基于計算思維能力培養的課程實踐

如何明確、恰當地將計算思維融入“大學計算機基礎”課程教學過程中，以提高學生運用計算機知識抽象問題、進行問題求解和形式化描述的能力，對新形式下計算機基礎教學改革是一個挑戰和必須面對的課題。

教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會主任委員陳國良院士對大學計算機基礎課程實施計算思維給出了教學方法原則建議：以計算學科基本問題為導向，以經典案例為基礎，通過實驗了解和應用編程的基本原理，通過習題課強化學科基礎概念的理解，著力提高學生的計算思維能力。

1.教學組織過程具有針對性和系統性

“大學計算機基礎”課程是計算機基礎教學的第一門課程，也是計算思維培養的關鍵。但是如何正確理解計算思維的實質、如何在課程中引入計算思維的講述方法、如何完成課程的目標，教學的組織和教師隊伍的提高就成為關鍵。為了保證“大學計算機基礎”課程的教學效果，我們在課程實踐中，要求任課教師首先進行認真學習和交流，加強自身的認識提高，嘗試采用漸變的模式、小班試點的方法，進行教學實踐，收到了一定的效果。

(1)布置專題、組織研討、定期交流。計算思維能力的培養需要對教學內容重新理解和認識，以不同的講授方法傳授給學生，在教學過程中自然引入，這對教師是一個挑戰。計算機基礎教師隊伍的特點又很難讓大家都能很好地適應這種教學觀念的轉變。因此，在教學中我們采用布置專題、組織研討、定期交流的方法，加強學習，深入研討，提高教師對計算思維能力培養的認識。對課程中的能夠體現計算思維的知識點分專題布置，然后組織任課教師討論，更好地把握知識點的講授。教學中定期組織教師或通過網絡進行交流，吸取多方經驗和做法。通過這些活動使授課教師理清了思路，明確了任務，并達成了共識，逐漸改變了講授的方法，在教學中注意引導計算思維能力培養。

(2)結合專業背景開展計算思維能力的培養。吸

收由不同專業背景、從事計算機研究與應用的教師組成教學團隊，結合不同院系的專業背景進行計算機教學，教學中結合實例，重點介紹計算機在不同學科的應用和解決問題所涉及的方法和思想。達到既闡釋計算學科的普適思維，又給出面向特定學科專業的案例的教學效果，更有利于學生對本專業計算機應用的認識和理解。

(3)采取漸變模式，小班試點，逐步提高計算思維在教學中的影響力。在教學過程中，要求個別院系班級首先嘗試進行教學實踐，然后將體會和經驗進行推廣。

2.教學內容制訂具有啟發性和探索性

“大學計算機基礎”課程的很多內容都對計算思維提供了很好的詮釋和生動的案例。在教學內容的組織上，按照教學大綱，首先歸納出知識單元，然后梳理出知識單元中所涉及的計算思維，要求教師改變傳統單程知識講述的教學方法。在傳授知識的過程中，引出思考點，將知識傳授轉變為基于知識的思維傳授，講授可見的、可以實現的思維，突顯計算思維能力的引導。

學習目標是教學內容設計和實施的出發點和落腳點，對課堂教學的順利運行具有主導與控制作用，教學大綱則是教學內容設計的主要依據。因此，在教學設計過程中，教師要引導學生對問題進行抽象、分析，掌握所涉及的計算原理，通過抽象與自動化，使學生形成問題求解的思路。特別是要設計好師生互動環節，給學生提出問題的機會。然后還要善于引導學生積極有效地思考、討論，給予學生充足的時間，鼓勵學生積極回答，探索問題的求解方法。教師必須事先精心設計每堂課教學內容，重點要放在培養學生的思維能力上。

如講授計算機系統組成時，介紹圖靈機模型思想；講授操作系統時，介紹進程控制、存儲管理等引出的思維；講授計算機網絡時，介紹協議、約定引出的思維；講授數據模型時，介紹關系引出的思維；講授信息安全時，介紹驗證碼的產生和它引出的思維。同時，教師在授課過程中，還向學生介紹思維導圖的工具，引導學生在學習中注意知識歸納和總結。

3.實驗內容設計具有趣味性和綜合性

傳統教學策略在設計實驗內容時，更多的是增加學生的感性認識和上機實驗能力，缺少趣味性和綜合性，忽視了計算思維能力的培養。由于大學生對新鮮事物好奇，有著豐富的想象力，因此，好的實驗內容設計，要盡量趣味化，貼近生活，給學生留出創新思維的空間，強調問題抽象、求解思路和形式化描述。

在實驗內容設計時，除要求學生完成一般基本的題目，還適當給出一些綜合性的題目，要求學有余力的學生完成，并給予適當的指導。同時，網上學習中心平臺還給出相關計算思維的文章和學習資料，要求學生在學習之余閱讀，并提交學習的體會。

4.教學資源建設具有開放性和共享性

隨著信息技術尤其是網絡技術的不斷發展和成熟，大學生除了在圖書館、閱覽室等處學習之外，還迫切需要更為開放的資源環境。因此，如何將分散、無序、富于多樣性的各種教學資源整合起來，建立便于檢索、內容豐富、門類齊全的教學資源庫，為教師的教與學生的學提供豐富可靠的信息資源支持，成為推動信息技術走進課堂、服務教學的關鍵。

教學資源建設所要解決的一個本質問題，就是如何為學習者提供全面的支持服務，建立起科學的學習支持服務體系。開放式教育是一個全新的教育領域，學習支持服務系統的建設為學生的個性化學習帶來可能，運用計算思維的關注點分離方法，化繁為簡，合理篩選資源信息，充分發揮教師的指導和調控作用，建立教與學之間的信息溝通渠道。

在教學過程中我們通過網上學習中心、教學資源共享平臺、精品課程平臺等，提供課程的教學資源，并具有很好的開放性和實用性。學生在學習中遇到問題，可以很方便地訪問這些共享的資源解決學習中的問題，提高學習的效率。還可以與教師探討其他知識的拓展和擴充，滿足個性化培養的目標。教師可以利用這些平臺，為學生提供豐富的輔助教學資源。

5.課程考核標準具有基礎性和實用性

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計算機學科是最近幾十年發展起來的一門學科，并且已經廣泛應用到各個領域。計算機學科包括科學和技術兩方面。計算機科學側重于研究現象揭示規律。計算機技術則側重于研制計算機和研究使用計算機進行處理的方法和技術手段。計算機學科主要分為三個大的研究方向：計算機系統結構、計算機應用、計算機軟件與理論。每個研究方向又可以劃分為若干個子方向，而在每個子方向專業研究中，都不是單純的計算機專業知識的累積，都有和其他專業領域存在交叉的地方。諸如計算機系統結構中的指令及并行處理（ILP）體系結果的理論與技術，不僅跟指令設計有關，還跟處理器有關；而計算機應用領域中的各個子方向更是涉及廣泛的其他專業的知識，特別是信息管理系統，這是一個各個領域都使用的管理軟件的統稱。開發適用于某個領域的信息管理系統，不僅要熟悉開發系統所用到的編程語言和管理平臺，也要熟悉其應用領域的專業知識。由此可見，在計算機專業的教學中，不管是哪個研究方向，都要學習其他專業的知識。

2綜合思維能力的概念

計算機學科包羅萬象的特點決定了在教學中，教師除了需要涉獵本專業的知識以外，也要學習其他專業的知識，學生在學習的過程中，同樣如此。因此，在教學過程中，除了知識技術的傳授之外，注重學生綜合思維能力的培養是非常必要的。作為一種思維方式，綜合思維是把某一事物的某些要素分離出來，組接到另一事物或事物的某些要素上的創造性、創新性思維的過程。綜合，不是與分析相對的，不是分析基礎上認識第二階段的綜合，而是掌握系統、整體及其結構層次上的綜合，有著更高層次的認識基點。綜合思維方式的對象是外在客觀事物，綜合思維把外在客觀事物看做多種要素相互聯系、相互作用的有機整體。是多角度、多途徑的想象組合。在綜合基礎上的分析，即從綜合到綜合分析，才是認識的制高點。因此，綜合思維把相關事物的整體作為認識的前提和起點，對事物的整體進行分析以達到對事物整體的把握。綜合思維中的分析是綜合的分析，以綜合為認識的起點，并以綜合作為認識的歸屬，是“綜合-綜合分析-新的綜合”的思維邏輯。對于科學技術日新月異的今天，邊緣性學科和交叉性學科不斷發展，人們逐漸認識到解決問題不單單是需要某個專業領域里精深的專業知識，更需要廣博的知識視野，能夠把不同學科的知識進行綜合分析并解決問題的能力。

3綜合思維能力的培養

培養學生的思維能力是任何階段和任何專業教學的重要目標之一，在計算機專業教學中更是重要。教師在授課的時候，要善于根據課堂的內容，穿來本專業其他課程的知識或者是其他專業的知識，并能說明和本堂課內容的聯系，以此來引導學生思考。下面，通過具體實例來進行說明。在計算機應用技術中，多數專業都會開設C語言程序設計、數據結構、數據庫等基礎專業課，C語言是一門面向結構的基礎編程語言，其中關于數據類型的定義和應用是本門課的重要內容，而這部分內容會延續到數據結構中，在數據結構這門課中著重介紹數據類型的分類以及算法的基本思想。C語言中有數組的介紹，到了數據結構中依然有數組的內容，只是把數組的內容更加拓寬和延伸，從而形成順序表的概念，順序表是同種數據類型的組合，而不同種數據類型組合成的數據就是結構體。通過這種分析，使得學生掌握數據類型的真正含義，數據類型不僅僅是單純的幾種數據，而是存在著不同的關系，根據關系的不同進行數據類型的劃分。把C語言程序設計和數據結構這兩門基礎課的內涵挖掘出來，并找出這兩門課的聯系和共同點，把零散的知識點形成線，這就是綜合的體現。到了后續課程中，會有數據庫的介紹。數據庫是按一定的數據模型組織，長期存放在某種存儲介質上的一組具有較小數據冗余度和較高的數據獨立性、安全性與完整性，并可為各種用戶所共享的相關數據集合。從對數據庫的定義中可以看出，數據庫和數據結構之間存在著密切的聯系，因為數據庫中存放的數據是按照一定的數據模型組織的，這種組織方式就是不同數據類型的排列，數據庫就是數據類型的具體應用。到此為止，知識點就由一條線逐漸拓展為兩條線。隨著后續課程的深入，教師在講授的時候，不時地把相關專業知識滲透進來，知識點就會形成網絡結構。學生的綜合分析能力也會不知不覺中得到培養和訓練。在講數據庫的設計的時候，數據庫設計分為系統需求分析、系統概念設計、系統邏輯和系統物理設計幾個階段。需求分析階段需要確定系統的功能需求、數據需求和性能需求；概念設計階段則是把現實世界的數據描述轉換為信息世界的數據描述，確定系統中實體的描述方式以及實體之間的聯系；邏輯設計階段則是根據概念設計階段的內容設計數據庫的邏輯結構，即在機器世界中的表達方式和實現方法，在邏輯設計階段需要確定具有較高獨立性和較小冗余度的數據模型。物理設計階段則是給邏輯階段確定的數據模型選取一個最適合應用環境的物理結構的過程，并對物理結構進行評價。數據庫設計的幾個階段，在其他專業領域中同樣適用。在講授這部分內容的時候，可以介紹其他專業的知識。以建筑業為例來進行說明，是一個非常形象的類比。建筑業的第一個階段是市場調查，對應的是數據庫設計中的系統需求分析階段，需要確定市場供需；接下來是圖紙的設計，對應著數據庫設計中的概念設計和物理設計階段，根據圖紙施工和完工后的驗收則對應數據庫的物理設計階段。由此可見，數據庫設計階段的思維方式，在其他領域同樣適用。通過引入其他專業的內容，引導學生能把本專業的內容轉移到其他專業，把不相關的事物聯系起來，從而培養整體上進行思考的能力，達到新的綜合階段。上述例子是從傳授知識的角度來講授綜合思維能力培養的，作為一名教師，除了傳授知識，培養學生的思維能力之外，進行育人教育，教育學生熱愛民族的傳統文化也是主要目標之一。在講二進制的時候，可以介紹二進制的來源，二進制是外國人萊布尼茲發現的，但是萊布尼茲發現二進制的來源是中國的易經——“太極生兩儀，兩儀生四象”。一個只有幾十年歷史的現代學科，其基礎確是有著幾千年淵源的易經。通過二進制來源的介紹，引發學生對傳統文化的思考。數據結構中關于樹這一章節的內容，可以把樹拓展為一個家庭，每個結點就是家庭中的一個成員，這種介紹方式不僅可以把枯燥的內容形象化，使學生明白樹這種數據結構的應用，還可以通過數的遍歷，介紹家庭的倫理觀，培養學生尊老愛幼的情感。

4小結

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關鍵詞：計算機教學；學生計算思維；培養策略

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）01-0185-02

從現有狀態看，計算機授課涵蓋著單一的內涵，停留于表層。與此同時，擬定了滯后的模式及思路，也缺失可依循的最佳教材。實際上，計算機科目有著更高的靈活特性，依循設定好的邏輯路徑來培育思維，拓展多樣的計算思維。學科有著抽象的表征，要變更不適宜的認知，創設思維導向之下的新教學[1]。計算思維應被融匯于實踐，采納了發散式，培育可得的成效將會更為優良。

1 解析計算思維

在2006年，周以真創設了計算思維特有的新內涵。具體而言，計算思維涵蓋了計算機關涉的科目概念，依托這樣的概念著手予以尋求解答、創設某一體系，從根本上辨析了多樣的平日行為。這種思維融匯了更廣范疇的多樣思維。從本源視角看，計算思維協助人們探尋了最適宜的某一解答，是必備的技能，它有著自動及抽象的特性。解析這樣的深層內涵，把它融匯于日常流程的授課。這樣做，培育了更優的學科認知，辨析現有的某一疑難而后去解決。培育計算思維，是教學擬定出來的長期要點，是復雜的教學任務。

計算思維側重去辨識問題、想辦法去化解，借助于科學思路。這種思維有著綜合的優勢，抽象可得它的根本內涵。然而，計算思維不可被凝練為預設的程序，它應是靈活的，個體都可接納這樣的思路。采納基礎教學，培育出更為持久的邏輯思路，增添抽象類的新思維[2]。編程授課更應注重這樣的認知，逐漸去培育思路。

2 現有教學的弊病

2.1 認知的根基偏弱

計算機現有的平日授課仍停留于淺層，沒能鞏固這樣的科目根基。現有的狀態下，基礎授課涵蓋著單一的操作解析、辦公類的常見軟件。這樣的基礎上，添加了較少的編程類常識。這種狀態沒能吻合進展之中的信息水準，教學顯出了偏差。學生沒能明晰最完備的科目體系。學生渴求接納新穎的認知，希望增添現有的課堂趣味。從總體視角看，構建起來的授課體系缺失了完備性，現有內涵仍舊單調。沒能深入去解析，很難培育出真正的計算思路。

2.2 沒能替換舊的模式

現今時段內，基礎教學仍存有偏多的漏洞，亟待著手予以改進。應試框架之下，授課依循的流程很單調，傾向機械灌輸。學生只好被動去接納，沒能擁有主置。在日常課堂內，缺失了長時段的上機演練，理論沒能被融匯于演練的若干細節。信息化態勢下，舊模式凸顯了單一的弊病，學生沒能提起必備的認知熱情，缺失了后續探析的必備興趣。教學模式滯后，是現有授課之中的常見疑難，它壓抑了潛藏的認知熱情，很難培育出歸結及抽象的技能，缺失了邏輯解析。受到課時約束，沒能深入去解析設定好的側重點，忽視選取的重點。對于綜合素質，這是很不利的[3]。

2.3 缺失可用的成套教材

培育計算思維，不可脫離選出來的優良教材。雖然講求了創新，也要依循教材擬定的概要架構來解析，擁有明晰的思路導向。然而，計算機基礎可供應的現有教材傾向于枯燥，含有單一內容。在多樣學科間，缺失了互通及延展的新思路，科目沒能被融匯成整體。對于邊緣知識，也沒能真正去擴展。這就阻礙了應有的積極思維，沒能真正去深入。從抽象視角看，學生很難辨識它的內涵。單純側重淺層，沒能融會貫通，也很難依托教材來解析多類的難題。

2.4 師資現有的水準不佳

計算機教學應擁有高水準必備的師資。然而，現有師資沒能接納常態的科目培訓，缺失優良的專業類水準。面對變更著的新穎科技，若沒能豐富自身，很易遇有授課進展中的若干疑難。現存師資之中，仍舊依循舊式路徑下的思維，體系也偏落后。從自身來看，沒能歸結得出完備的科目授課體系，意識也很薄弱。授課流程內很難去協助學生創設必備的思路框架。缺失優良的師資，阻礙著思路延展，干擾了塑造出來的靈活思路。化解這種疑難，要增設常規情形下的培訓，提升師資素養，這樣創設的師資才會吻合現有需求。

2.5 習慣于忽視操作

應試壓力之下，師生傾向去應對測試，忽視了本源的技能。受到應試干擾，即便增設了日常課堂必備的上機，也側重去演練大綱擬定好的流程，很難自主去創新。學生習慣去依賴，排斥創新操作[4]。上機流程內的操作有著偏重的應試傾向，師生缺失了互通信息、溝通彼此的思路，授課氛圍很壓抑。

3 摸索適宜的培育策略

3.1 增設靈活的新穎內容

擬定授課必備的內容，增添新穎的、靈活的內容，這樣構建起來的新穎課堂才更便于探析，擁有了啟發性。重設課內的現有內容，依循設定的大綱路徑。歸結并重設細化的多單元，若某一單元涵蓋著運算類的內涵則要側重去解析。不可依循舊式框架內的單一流程來解析，日常講授要擁有啟示性，注重去引發思索。傳遞過來的新知應被變更為可見的新思路，疏導計算思維。設計各時段的授課，要添加多樣的彼此互動，重設搭配著的中間流程。要鼓勵學生去質疑，注重課內的主置。班內學生可被分成細化的學習組，增添組內的探析。共同尋找出可用的化解思路。精心布設內涵，側重去延展思路。

例如：在解析C語言特有的編程流程時，要考慮認知的潛在心態。這是由于，C語言有著枯燥及單調的特性，講解傾向于單調。要解析編程步驟，可添加靈活的多樣案例。分步解析運算之中的疑難，隨時去搜集反饋得出的信息。唯有這樣，學生才能緊跟預設的授課思路，歸結并獲取編程范疇的一切要點。要規避片面解析的弊病，篩選的案例應能指引從淺入深這樣的運算思路。

3.2 形象化的配套實驗

側重培育綜合思路，要增設課內搭配的上機實驗，培育出形象化特有的新認識。面對教材給出來的抽象機理，要搭配形象實驗。學生擁有著厚重的好奇感，也富于想象力。改變不適宜的思維，計算思路要添加創新。預設的多樣實驗應能貼常，活躍課內的趣味氛圍。經歷了實驗后，學生將不再會畏懼原本抽象的某一難題，逐步去尋找解答，表述出來的流程更為形象[5]。借助于互聯網，課余時段可上網去學習。強調交流彼此，增添綜合的認知。

例如：計算機科目涵蓋多樣的運算，遇有枯燥的這類計算，可創設幾何模型，把抽象路徑的運算替換成認知必備的模型。基礎教學緊密關聯著離散數學、幾何之中的多樣圖例、相關聯的圖論。若能舉一反三，變更現有的科目思維，就會凝練得出新穎的發散思路。發散狀態下的新思路延展了運算的視野，也歸結了珍貴的運算經驗。

3.3 依循設定的新導向

變更培養依循的理念，預設了新的科目導向。新導向可被設定成計算思路，注重了消化及后續的解析。潛移默化之中，它指引師生去重設模式，選出最適宜自身的計算指向。應當明晰的是：計算思維也不可缺失模式，創設思路及搭配的模式，變更傳統流程內的單調解析。備課時，可依托導圖來整理并歸結這一課節，增設關聯的問題，回溯它關涉的若干知識。思維導向也可擬定折中的新思路，凸顯多樣知識潛藏的彼此關聯。

例如：在解析存儲器特有的常識時，即可設定導圖。這樣創設了導圖，密切關聯了處理器、磁盤必備的存儲器、虛擬的內存等。導圖表征著可獲取的運算總容量，依循了折中這樣的思路。若要設定編碼，二進制編碼可分成0及1。這類編碼含有編排好的數值、漢字類的字符、黑白及對應的彩色圖形，還可以含有視頻。導向圖協助創設了更完備的體系，理順了認知思路。歸結并側重演繹，顯示了指引價值。

3.4 密切關聯上機

計算機基礎關聯著本專業，它也緊密銜接著其他科目，文理科都不可缺失這樣的科目根基。探析基礎教學，要搭配著課余時段的輔助指引。課內解析某一理論，還要配有后續的上機。唯有注重培育上機必要的技能，才可真正去獲取提升。全面去掌握本源的理論，上機更能明晰它關涉的操作，貼近了日常細節。這樣做，也可引發更厚重的認知興趣，創設愉悅及輕松的上機氛圍[6]。

依托于校內網，互通并分享了可獲取的一切資源。這就便利了后續的上機，獲取了互通信息的成效。在校園范疇以內，伴隨網絡的延展，師生即可互通彼此的上機體會，分享珍貴的經驗。校園網預設了各時段的上機規劃，供應了親手去操作的珍貴機會。對于講解之中的某些疑難，借助上機來大膽操作，這也加深了固有的印象。

4 應注重的事項

計算機基礎擁有明晰的邏輯，科目也十分抽象。傳授這樣的科目，應能把歸結得出的根本機理變成實踐，凝練可得必備的表述符號、表述的語言等。鍛煉科目思維，尤為注重科目架構內的計算。面對偏繁雜的計算流程，學生常常覺得很難去下手化解，由此帶來了畏難。可嘗試新穎的回歸教學，授課更應貼常的細微生活，以便調動興趣。這是因為，計算機關涉的根本機理都來源平日生活；唯有回歸到根基，依循漸進的路徑來著手探究，才會消解潛在的畏懼。

教師被看成指引者，在授課之中顯示了必要價值。由此可見，教師是否擁有最佳的素質，直接關聯著教學可得的實效。要增添教師必備的勝任水準、提升教師素質，可添加日常的配套培訓。在年度時段內，要定時去考核教師，考核得出的分值要掛鉤于可獲取的績效等。增添搭配的培訓，不可急于去培育成熟的這種思路，而要耐心去化解難題[7]。應當鼓勵質疑，即便學生提出了偏差的某種計算思路也應予以肯定。這就協助學生確認了信心，更好地培育思路。培養計算思維也不可缺失更適宜的課內考核。既往考核常常側重原理，沒能設定有著綜合性的題目。對于此，考核也要添加更開放的綜合題目，測查整體的思路。

5 結語

計算機授課流程內，設計可得最適宜的程序，培育了計算思維。現有實踐可表明：計算思維可日漸養成，它要被涵蓋在多重的環節之中，融匯于教學中。養成計算思維，解析了計算機搭配的實現機制、相關的約束等。這樣做，提升了原有的認知層次，創設新穎的思路來妥善化解疑難[8]。提升信息素質，面對設定出來的疑難自主去摸索化解途徑，計算思維協助師生去解析深層的科目內涵。

參考文獻：

[1] 洪剛. 計算機基礎教學中學生計算思維能力的培養[J]. 大學教育， 2014（18）.

[2] 吳尚. 培養計算思維的計算機網絡教學改革探析[J]. 電子制作， 2014（21）.

[3] 陳露. 培養計算機基礎教學中計算思維的舉措探討[J]. 才智， 2015（7）.

[4] 范銀平. 計算機基礎教學中學生計算思維的培養與提高[J]. 統計與管理， 2015（5）.

[5] 高為民. 卓越計劃背景下以計算思維培養為導向的計算機公共課教學改革研究[J]. 電腦與電信， 2015（3）.

[6] 肖廣德， 高丹陽. 計算思維的培養：高中信息技術課程的新選擇[J]. 現代教育技術， 2015（7）.

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關鍵詞：計算機基礎教學；計算思維；醫學生；醫學計算機應用

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3846-02

Abstract： Cultivation of computational thinking ability is the hot topics of current basic computer teaching and Research in Universities . This article focus on how to cultivate the ability computational thinking of medical students，in order to improve medical information technology as the core.To further enhance the ability of computer problem-solving skills and lifelong learning of medical students，several practical experiences have been explored from basic computer course system， teaching content and methods design of medical computer applications.

Key words： computer based teaching； computational thinking； medical students； Medical Computer Applications

我國的計算機基礎教學經歷了30多年的發展歷程，并已成為高校重要的基礎課程。在此期間，教育部高教司先后于1997年和2004年分別構建了計算機基礎教學3個層次的課程體系結構與“1+X”課程方案。回顧這兩次重要改革，無疑給計算機基礎教學產生了深遠影響，然而，隨著計算機技術的迅速發展、高校交叉學科的興起和社會對計算機應用能力的要求不斷提高，對計算機基礎課程教學也不斷提出新的要求。

1 計算思維

近年來，計算思維的培養已成為國際和國內研究的熱點，計算思維能力將成為21世紀每個人的基本能力。2010年《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》的核心要點也強調“需要把培養學生的‘計算思維’能力作為計算機基礎教學的核心任務”[1]。

1.1 計算思維的提出

2006年3月，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真教授在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》雜志上給出并定義了計算思維（Computational Thinking，CT）：CT是運用計算的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為的一種方法。它是如同所有人都具備“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，都必須具備的思維能力[2]。

1.2 計算思維的核心要素

教育部高等學校計算機基礎課程教指委提出了大學計算機基礎教學四個方面的能力培養目標：①對計算機的認知能力；②應用計算機解決問題的能力；③基于網絡的學習能力；④信息社會終身學習能力[3]。不難看出，這四個方面能力的培養，恰恰說明了計算思維能力培養的核心要素。其中“對計算機的認知能力”和“應用計算機解決問題的能力”這兩方面的能力恰好反映了計算思維的兩個核心要素：計算環境和問題求解。陳國良院士及國內的一些專家在計算思維能力培養方面做了很多有益的研究和探討。因此，計算機基礎課程的培養目標，應該在課程原有培養目標的基礎上，根據學生的相應專業，將計算思維與專業應用進行有機融合，計算機基礎課程不應僅停留在介紹計算機學科本身，而應從更高的角度挖掘其在專業領域的關鍵應用，展現計算機學科的思維方式，培養當代大學生使用計算機解決和處理工作過程中問題的思維和能力，提升大學生的綜合素質，強化創新實踐能力。

2 醫學生計算思維能力的培養

計算思維能力的培養涉及計算機基礎教學的核心知識內容。計算機基礎教學不僅要培養醫學生對計算環境的認識，還應該培養醫學生掌握在計算環境下的問題求解方法，這是培養醫學生應用計算機技術創新性地解決醫學問題能力的重要基礎。

2.1 醫學院校計算機基礎課程體系設計

基于計算思維能力培養的教學改革目標，針對醫學院校的特點，我們初步設計了如下培養醫學生計算思維能力的計算機基礎課程體系結構，如圖1所示。

該體系結構分為三個層次，第一層是知識層，明確了醫學生應具備與崗位相關的計算機知識，分為八個方面，包括：醫學計算機應用、醫學數據庫技術等模塊組成；第二層為能力層，即知識層對應的能力目標，由醫學信息綜合處理能力、醫學數據庫應用能力等對應能力組成；第三層為核心層，即知識層和能力層的最終目標是使醫學生具備適應社會需求的醫學信息技術。

2.2 醫學計算機基礎課程開設

在目前絕大多數高校計算機基礎課程課時被壓縮的情況下，有選擇性地開設上述課程。對應于知識層的“醫學計算機應用”和“醫學數據庫技術”設定為必修課，其余設定為選修課。在選修課的開設過程中，根據專業不同各有側重，如醫學影像專業可以開設醫學圖像處理技術、醫學多媒體應用等相應課程。

2.3 醫學計算機應用課程教學設計

醫學計算機應用課程的主要內容包括：計算機基礎知識、Windows操作系統、網絡與Internet應用、Office軟件（Word、Excel、PowerPoint）和醫學信息系統基礎。我們在教學中緊密結合新醫改形勢下對醫學信息技術的需求，運用計算思維強化對醫學生IT實用技能、創新能力、自主學習能力、團隊合作精神的培養。精心設計案例和綜合拓展性實驗，激發學生的學習興趣，提升其醫學信息技術的水平和應用能力。下面以醫學計算機應用課程為例，介紹具體做法。

1）在Word軟件的教學中，老師先展示一個精心設計與醫學知識相關的樣本文檔，先精講其制作，后布置綜合性拓展實驗。要求以專業知識為主題，制作一個包括目錄、圖片、表格等元素、長度不少于3頁的文檔，要求內容完整，并融入Word多種排版技巧。在下一次課上一一展示，全班同學參與評分，評分項目包括文檔內容、文檔版面設計、素材運用、設置技巧等。學生將自己的專業思想以word作品的形式表現出來，用計算機實現了手工書寫和作圖的過程。這對于學生尤其是非計算機專業的學生，更好地理解和掌握計算機的工作原理和“計算”概念的抽象性做了進一步的鋪墊。而且為以后畢業論文的撰寫、畢業推薦表的制作打下良好的基礎。

2）excel軟件的教學與上述方法類似，我們選取我校附屬醫院住院部內科病人產生費用的真實數據，包括對病人數隨年度和季節的變化、疾病的季節性變化、疾病與費用的關系等進行數據挖掘與分析，要求以圖表、表格等多種形式展現出分析結果，以小組為單位共同完成（4-5人為一小組）。以上教學方法的運用，提高學生對excel軟件的綜合應用能力和對數據的洞察力。

3）PowerPoint演示文稿可以被認為是由基本元素，包括文字、圖片、動畫和聲音等構成。因此制作一個演示文稿需要實現這些基本元素的控制、組合與出現次序的機制，這個機制就是“程序”。在幻燈片制作的過程中，學生的“程序”思維能力得到了很好的訓練。在其教學環節，同樣以小組為單位，以某專業知識為主題，編制具有知識性、趣味性、交互性的演示文稿，頁面不得少于5頁，每組選派一個代表將其作品進行陳述。以上方法的應用，進一步提升學生的團隊合作意識、表達能力和自主學習能力。

4）在醫學信息系統章節內容的學習完成后，要求學生自己設定研究主題與方向，包括電子病歷、醫學影像系統PACS等相關內容，指導學生運用網絡與信息處理技術檢索、下載、分析和綜合相關資料，并撰寫相關方面的綜述性論文。同時鼓勵并協助學生將優秀論文投稿到雜志社發表。

通過以上四個綜合性拓展實驗的設計，將醫學知識與計算機技能有機結合在一起，充分體現了計算機技術在專業方面的應用，滿足了醫學生計算機崗位技能培養的需要。在基于計算思維的自主學習模式下，學生能夠充分發揮其學習的主動性，極大地提高了創新能力和解決問題的能力。

2.4 網絡自主學習平臺設計

為了強化軟件操作技能，我們建立了基于校園網的醫學計算機應用自主學習平臺，該平臺將軟件分為某些知識技能點，如字體設置、段落設置等，教師可以隨時查看學生完成知識點的情況。同時，為了縮短學生的臨床適應期，在同一服務器上安裝我校附屬醫院的醫院信息系統，并設計了某病患就診流程拓展實驗，由學生完成從病人入院到出院的具體就診流程，使學生對醫院信息系統的整體框架和醫院的管理有了更真實的體驗。

以培養醫學生計算思維能力為主導組織教學，不僅能提高學生的學習效率，掌握如何利用計算機技術解決其醫學專業問題、提高解決問題的能力和創新能力，同時也為終身學習能力打下堅實的基礎。當然，醫學生計算思維能力的培養不能只靠一門課程就能達到理想的教學效果，一方面應設計完整的計算機基礎課程體系，在教學方法和教學內容上進行精心設計；另一方面，拓寬教師的專業口徑、提升教師的教學能力，才能從計算思維的高度進行學生綜合能力的有效培養。在計算機基礎教學中培養醫學生的計算思維能力尚處于摸索階段，需要我們教育工作者的不斷探索與實踐。

參考文獻：

[1] 何欽銘，陸漢權，馮博琴.計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養―《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》解讀[J].中國大學教學，2010（9）：5-9.

篇6

我們正處于信息爆炸的時代，計算機技術的飛速發展日新月異，這對計算機專業的教師提出了新的挑戰，計算機方面的知識需要不斷更新，計算機教學如果只停留在傳授知識而不在學生創造性思維上進行培養，那么學生很難主動地進行知識的更新和提高，學到的知識很容易被淘汰，因此，我們要做到專而廣，指導學生多角度、多側面地去思索、去實踐。不斷學習新的教育思想和理論，大膽改革教學方法，及時捕捉學生思維的脈博，激活學生思維的廣闊性、創造性，把創造性的教育思想滲透到計算機教學中，使計算機課堂教學充滿創新的活力。

一、營造民主氛圍，激發創新熱情

學生是教育的主體，教師是學生素質發展的服務者，學生創新精神的樹立，創新意識的形成，只靠教師是難以辦到的，應該讓學生感受、理解知識的發展過程，在計算機教學中，營造民主的氛圍，積極實行啟發式和討論式的教學，激發學生獨立思考和創新意識，培養學生收集信息的能力，獲取新知識的能力，分析和解決問題的能力，以及團結協作和社會活動的能力，變學生由“學會”轉向“會學”再到“創造性地學”，變由教師“教”轉向學生主動地“學”與“創”，把“師道尊嚴”的師生關系變為“教學相長”的朋友關系，努力為學生創造一個寬松、和諧、民主的學習氛圍，給學生提供足夠的獨立學習、思考和自主實踐的時間和空間，如在上每節課時，教師的精講點撥時間不超過30分鐘，課堂以學生的活動為主，尊重學生，樹立為學生服務的思想，相信學生是愿意學好的。教師應切實做到凡學生能看懂的不教，凡學生自己能學會的不教，凡學生自己能做的不做，凡學生能說的不說。善于使學生處于“想求明白而不得，想說出來卻不能”的渴求狀態，引導他們去探索、去發現，使他們成為知識形成的“參與者”和“發現者”。而教師應在對教材做仔細分析研究的基礎上，適時把學生置于“問題”環境中，引導、啟發學生去質疑，對于學生的問題，教師不必急于講解，而是啟發他們帶著問題去研讀教材，去討論、分析、研究，教師只做指導者，對學生不正確或不完善的地方，教師根據“錯誤”之所在，提出補充意見，點撥學生深入思考，在這樣民主的情境里，學生的思維可以任意馳騁，個人創見可以充分發表，課堂的活力也可得以充分煥發。

二、巧用“討論式”教學，培養創造性思維

組織課堂討論是啟迪學生思維，豐富學生想象，激發學生主動性的重要方式，學生在討論中不受約束，因此能大膽發言，思維活躍。在教學過程中，教師要提前精心設計問題，選擇有代表性的問題讓學生討論，學生在討論的同時，體現出自己的創新思想，在這種生動活潑、興趣盎然的狀態中學習，主體性會得到充分展示。如在講計算機的硬件結構時，大部分老師都是從理論上介紹一下計算機五大組成部分的原理和構造，造成學生對計算機只能形成一個模糊的認識，對計算機各部分的配置不甚明了，而如果課前讓學生去想象一個加工廠，然后讓學生討論，思考計算機的五大部件與各職能部門的聯系，則學生不但會對計算機的五大部分有有深刻的印象，而且還會對它們的主要功能有一定的理性認識，效果會更加顯著。

在教學中教師不要把一個現成的結論塞給學生，而是引導學生抓住一個焦點問題引發討論，然后在不斷肯定或否定的過程中，明確認識，讓學生在由發散到集中的認知過程中，經歷一個自悟、自得的創新過程。

三、加強實踐教學，挖掘創新潛能

美國教育家彼得·克萊恩說:“學習的三大要素是接觸、綜合分析、實際參與。學生動手實踐就是把通過感知、思維、記憶獲得的知識運用到實踐中去，以形成相應的技能、技巧。掌握知識的目的在于應用，運用知識也是一個提高分析問題、解決問題能力的過程，在實踐活動中運用知識，也是學習知識，而且是創新的必要途徑。知識越用飛躍越快，上升也越高，在實踐中學知識，易于遇到新情況，產生新問題，學生遇到棘手的問題，他們會開動腦筋，從多方面尋找解決問題的突破口，這其實也是創新的過程。如在教學生用Frontpage學習《網頁制作》時，教師可以用相關的命令和方法先制作出一份功能較全面的樣品，并將其主要功能演示給學生看，激發學生的求知欲，然后讓學生自己構思一份網頁，學生會帶著一大堆疑問，學完主要命令，搜集資料，按自己的思路去進行設計，教師可適時用一些要求，創設一些疑問，讓學生自行解決，在不斷的鍛煉中，學生的設計水平會不斷提高，會有很大的成功感，同時創新潛力也會得到充分挖掘。

在以往的教學中往往大量灌輸知識性的內容，而忽略了對學生創造性思維的培養，當然學生在解題、寫作、繪畫等嘗試中有時也能體會到創新的愉悅，但這一切都不及程序設計所體現的有別于常規思維的創造性和成就感，例如程序設計有別于常規思維，是由于在程序設計中大量摒棄了以往數學教學中所形成的常規思維模式，比如在累加程序的大量賦值語句中所使用了S＝S＋1這一數學中無法成立的式子，以及經常使用的分治策略、最優策略和窮舉策略都打破了以往的數學常規，極具新鮮感，能大大地激發學生的創新欲望。

篇7

關鍵詞：中學；計算機教學；創造性思維；培養

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2015）10-0318-01

隨著時代的進步，社會的發展速度也逐漸加快，在中學計算機教學中，培養學生的創造性思維，不僅能使學生靈活運用自己所學的知識，并將知識創造出一種新的方法和觀念，也能使學生加強自己的計算機水平。創造性思維作為人類思維的最高級階段，需要學生在長時間的積累和不斷學習中逐步形成，因此，在中學計算機教學中，教師需要結合教材、精選內容，采用多樣化的教學方式和手段，才能達到培養學生創造性思維的目的。

1.精選教材內容

1.1 結合教材內容。教材作為中學計算機教學的重要輔助工具，能夠為學生構建自己的知識結構，教師在計算機教學過程中，首先應結合教材內容，根據學生的學習能力和認知水平，選擇實用性強、可操作性強的教學內容，其次要結合學生的年齡特征、性格特點，選擇新穎的計算機教程及軟件，最后要結合學生的實際生活，在原有教材的基礎上，增加一些適合本地計算機教學的內容。

1.2 引導學生學習。在開展中學計算機教學的過程中，教師應將教學的重心放在學生學習方法和策略的獨特性上，要引導學生從不同的角度思考問題，利用課余時間多學習與計算機有關的知識。另外，教師可以為學生多介紹一些計算機界的最新動態，讓學生對計算機的了解能夠及時更新和更加深入，如為學生介紹北京泡泡信息技術有限公司的首席執行官李想的創業歷程，啟發學生的見賢思齊的心理思想。同時，教師還可以利用教師內的黑板報，定期為學生選擇一些與計算機行業有關的技術會內容，或是軟件會內容，讓學生能夠增長計算機方面的知識。

1.3 補充教學知識。雖然中學計算機教材內容已經足夠豐富，但是教師還應該適當為學生補充一些不流行，、不時尚，卻對學生學習有幫助的知識，如DOS中的基本命令，盡管看起來這種命令學習起來較為枯燥、乏味，但在教學過程中，當學生看到只需要用鍵盤輸入相關命令就能夠完成一系列工作時，會產生極大的好奇心，繼而主動參與計算機學習，且這種補充的知識，要比單純講解計算機發展史更有利于培養學生的創造性思維。

2.改進教學方式

2.1 精講多練。精講是指教師在教學中，對于學生能夠自行理解的知識要少講，對于一些計算機的理論概念等要針對性的講解，抓住教材內容的核心部分，讓學生掌握知識要領即可。多練是指教師在教學中，應多開展實踐操作活動，讓學生在練習中掌握計算機操作的基本要領和技巧，以此培養學生自主學習和創造性思維的能力。

2.2 組建學習興趣小組。組建學習興趣小組，讓學生在小組活動中，多加使用各類計算機相關軟件，并通過實踐操作，解決計算機問題，提高自身的計算機操作水平。

2.3 激發學生發散性思維。在中學計算機教學過程中，教師可以定期為學生增加一些沒有固定答案的問題，讓學生通過自主思考或合作學習，達到激發學生發散性思維的目的。

2.4 解決學生的問題。

在計算機課堂教學過程中，無論學生提出任何奇怪或是特別的問題，不管是不是符合計算機的規范操作，教師都應保持鼓勵、肯定的態度，即使不回答學生的問題，也不能打擊學生的自信心，始終要對學生提出問題的態度表示欣賞。

3.優化教學手段

3.1 運用現代化教育技術。

如今中學計算機教學已經越來越現代化，各種現代化教學設備逐漸被應用在中學計算機教學中，如電視、多媒體教學設備、計算機技術等，將計算機技術作為現代化教育技術的核心，以提高教學質量和效率為教學目標，促進學生的全面發展，達到培養學生創造性思維的目的。

3.2 以實踐為主。學生創造性思維能力的培養，不僅要將教學內容與學生實際生活相結合，更需要在教學中，以實踐為主、理論為輔，利用計算機的特性，選擇趣味性的實踐活動，讓學生在學習中，鍛煉思維，提高創造性。

3.3 學習與活動相結合。利用中學生好勝心強的心理特點，選擇競賽方式，將教學內容設計成賽題，并讓學生通過競賽的方式，鍛煉自己的計算機操作能力，這樣一來，不僅能夠激發學生的學習興趣，也能培養學生的創造性思維能力。

4.結語

綜上所述，在中學計算機教學中培養學生的創造性思維，需要教師精選教材內容、改進教學方式、優化教學手段，以培養學生創造性思維為教學目標，在教學過程中，加入一些現代化的計算機教育技術，將教學內容與學生實際生活相結合，最終為信息社會提供創造型的計算機人才。

參考文獻：

[1] 李蕾. 中學音樂欣賞教學與創造性思維培養研究[D].東北師范大學，2013.

[2] 楊崢. 中學化學教學中對學生創造性思維培養的研究[D].遼寧師范大學，2015.

篇8

關鍵詞：計算機基礎教學；創新思維；培養策略

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.124

0 前言

在社會科技高速發展帶動下，計算機技術已經逐漸成為了人們日常學習、生活中不可或缺的一部分，而社會對人才的信息素養也提出了更高要求，很多工作的開展都涉及到計算機基礎知識與技能的運用，而要想更出色的完成工作，僅憑借掌握的基礎知識與技能也是遠遠不夠的，這也充分體現了加強學生創新思維的培養的重要性。

1 樹立全新的教育理念

在計算機基礎教學中，教師應正確認識到不僅要進行相關知識的灌輸與訓練，還要注重認知的進一步發展。素質教育理念的推廣，不論是教師教學熱情，還是學生的學習積極性都得到了大幅度提升，而隨著學生的全身心投入，其創新思維的培養與發展也得到了廣泛重視。在此背景下，教師的權威不再建立于讓學生被動、機械的接受計算機知識，而是要建立于學生綜合能力的發展上。作為一名優秀的計算機教師，不僅要做好備課等工作，還應善于采用情景式、啟發式等靈活多樣的方法來將相關知識傳授給學生，注重學生聰明才智的挖掘，進一步拓展其創新思維，以此來優化其知識結構，也在此過程中建立良好的師生關系，為今后教學活動的高效、順利開展創造良好條件[1]。

2 培養學生問題意識

經過分析相關調查結果可知，對于現代高職生來講，很少能夠有學生積極主動地去思考教師提出的各項問題，鉆研學業的熱情也有待增強，自主學習能力普遍較低等情況也是普遍存在。這些問題的存在不僅會對學生綜合能力的提升產生不利影響，也與制約其創新思維的發展，而這些現象存在的主要原因還是在于學生的問題意識不強，沒有積極主動發現、解決問題的興趣和欲望，因此，要想從整體上提高高中生的創新能力，可以先從問題意識的培養入手[2]。

強烈的問題意識作為創新思維的驅動力，不僅會促進學生為拓展解決問題而開展一系列思維活動，也能夠在思考探究中逐漸形成輕松解決這些問題的正確思維方式，以此來進一步拓展、創新學生創新思維。比如：在開展程序設計課程中，在為學生介紹相應程序設計的代碼時，為了培養學生形成更好的處理問題思維的能力，就可以在代a的關鍵處有意的設置一些包，鼓勵學生以自主思考探究、小組討論等形式來分析出產生問題的原因，以及破解問題的正確思路，在此過程中不斷拓展學生創新思維。

3 構建良好教學情境

課堂教學過程不僅是學生學習知識、掌握技能的主要陣地，也應該是培養、發展學生創新思維的重要途徑。在計算機基礎教學中，為了全面調動學生學習熱情，教師應結合授課內容與目標，聯系實際生活，為學生構建更生動、形象的教學情境，以此來引導學生更積極主動地投入到課堂學習探究中。

比如：在講解的文件夾管理的相關內容時，教師就可以突破傳統授課理念與模式的局限，先讓學生觀察教師優盤中各文件夾的內容，其中有一些精美的圖片，以及搞笑的視頻，還有一些精簡的重難點知識整理，這些內容都被教師井然有序的放置著，然后再告訴學生只有需要，這些東西大家都可以據為己有，在此基礎上再進行相關基本操作的講解，這樣學生不僅會更認真的聽，也能夠獲得更理想的授課效果。另外，在此過程中，還可以有意制造一些差錯，讓學生去發現和解決。又如：在講解WORD排版的相關內容時，也可以在本版內組織排版競賽，看哪位學生的排版設計更加精美，完成的速度更快，這樣在全面激發學生學習熱情、拓展學生創新思維的同時，也有助于學生觀察力、想象力的培養。

4 積極開展第二課堂

在形式上，計算機課堂教學通常都是集體授課，教師很難顧及到每位學生的認知發展需求，從而經常會導致一些學生難以獲得理想學習效果。而第二課堂的開展，不僅可以讓一些未透徹理解、熟練掌握課堂知識的學生，或者是對自身提出更高要求的學生拓展出一個展示自己的空間與機會，通過第二課堂，也有助于突破傳統課堂教學的局限性，學生可以結合自身認知水平選擇自己更感興趣的部分來進行深入探究，在此過程中，學生間也可以互相進行探討、交流，進而使得每個學生都能夠獲得清晰、開闊的思路，而教師的主要職能則是引導、啟發學生進行自主學習探究，進一步鍛煉、發展其實踐與創新能力[3]。另外，教師也可以通過第二課堂的開展指導學生開展計算機基礎知識技能的競賽，以此來增加師生、生生互動交流的基礎，從整體上提高高職生的創新思維，優化其計算機知識結構。

5 結語

綜上所述，創新思維的培養，不論是對高職教育的革新發展，還是對高中生的未來的就業發展來講都具有重要意義。因此，在計算機基礎教學中，其教師應不斷加強探索研究，積累豐富的教學經驗，針對學生不同階段的認知發展需求，選擇更適合的方法策略來培養、發展學生的創新思維。

參考文獻：

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篇9

關鍵詞：計算思維；通識教育；課程設置模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）15-3554-03

近年來，計算思維（Computational Thinking）的培養成為國際和國內計算機專家和教育學者研究的熱點。作為信息時代中的一種最基礎、最普遍、最適用和不可缺少的基礎思維方式和能力，計算思維的培養，在我國高校推行大類教學試點的今天，如何融入高校尤其是研究型高校的計算機通識教育課程體系，成為計算機教學工作者及高等教育課程體系制訂者的研究重點課題之一。

1 計算思維概念的提出和研究現狀

1.1計算思維的概念

計算思維是當前一個頗受關注的涉及計算機科學本質問題和未來走向的基礎性概念。這一概念最早是由麻省理工學院（MIT）的 Seymour Papert 教授在 1996 年所提出的，隨后將這一個概念提出到學術界視野并受到廣泛關注的代表人物是美國國家自然基金會計算與信息科學工程部助理部長周以真教授（J M. Wing，Carnegie Mellon大學計算機科學系），其于 2006 年在Communications of the ACM（美國計算機權威期刊）上正式提出計算思維的定義，“計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。” [1]，我國學者李國杰教授進一步指出：計算思維是一種有關于問題描述、問題建模和問題求解的科學思維能力。[2]周以真教授認為，計算思維是一種本質的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫字、做算術一樣，成為人們最基礎、最普遍、最適用和不可缺少的基礎思維方式。猶如印刷出版促進3R（Reading，wRitting and Rithmetic）的普及，計算活動和計算機也以類似的正反饋促進了計算思維的傳播[1]。這一概念一經提出，旋即引起國內外計算機界、哲學界及社會學界的廣泛研究與探討。

1.2國內外研究現狀

當前，計算思維的一系列方法（遞歸、關注點分離、抽象和分解、保護、冗余、容錯、糾錯和恢復）在教學和培訓中的應用研究正在各國逐步展開探索[3]。計算思維的理念在美國教育界得到了廣泛支持，不僅有卡內基.梅隆大學的專題討論，更有包括美國計算機協會（ACM）、美國國家計算機科學技術教師協會（CSTA）、美國數學研究所（AIM）等組織在內的眾多團體的參與。美國國家科學基金會（NSF）重大基金資助計劃 CDI中列出在軟件工程課程中引入計算思維中的關注點分離等方法，及其在《圖像處理》教學中的應用等研究[3]。

對計算思維的探討也在英國的教育界持續升溫，計算思維對哲學、物理、生物、醫學、建筑、教育等各個不同的領域學科的影響是主要的研討主題，英國計算機學會BCS（British Computer Society）組織了歐洲的專家學者對計算思維進行研討并提出了歐洲的行動綱領[2]。

20世紀初，計算思維也進入我國學者的研究視野中.2008年，我國高等學校計算機教育研究會就科學思維與科學方法在計算機學科教學創新中的作用舉辦研討會。會議以計算思維領域的研究以及它在科技創新與教育教學中的重要作用為主題，重點研討如何將計算機課程與學科相結合，講授計算思維方法。《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》（2010）中也將“把培養學生的‘計算思維’能力作為大學計算機基礎教學的核心任務”作為結論性的要點提出[4]。

針對在高等教育階段的計算思維培養，目前國內學者的一致觀點是，計算思維是三大現代科學的基礎思維精神和能力之一（另兩個為數學、物理能力），是高等學校尤其是研究型大學學生在日常的學習、研究與將來的工作所必須的基本思維能力。在我國目前及將來的高等教育課程體系中，計算思維的培養是不可忽視的一個領域，是大學通識教育層面的重要部分。

筆者認為，大學計算機基礎課程體系的改革，可以考慮從計算思維的培養這一角度入手，而不是簡單的操作技能的訓練，而是以提升素養、訓練思維、培養能力作為課程培養目標，以基于學生和學校特點的多種不同形式存在于通識教育課程體系中。

2 國內大學計算機通識教育課程的現狀

關于通識教育的涵義，國內外學者已有很多不同角度的闡釋。從性質、目的、內容三個維度來界定，可以得出大多數國內外專家所認可的通識教育的涵義，“通識教育是針對所有大學生的非專業和非職業性的教育，是高等教育的重要組成部分；是一種關注人的全面和諧發展的文明教育和人性教育；其內容是一種廣泛的涉及涵蓋所有學科的基本的，一般性的知識及關于人的生活的各個領域的知識和技能的教育[5]”。同時，通識教育的內涵和內容也會隨著社會的發展而變化，從而具備一定的時代特征。由此可以得出，隨著人類社會進入信息化時代，計算能力成為作為社會人的生存基本必備能力，計算思維的培養也隨之成為高校通識教育的重要內容。

談到我國高校計算機通識教育的現狀，就不能不先對目前高校通識教育課程的整體局面作出審視。當前我國大學通識課程多以公共課和選修課的面目出現，很多學校的通識教育基本上局限于教育部所規定的常規公共必修課，如大學英語、思想政治、大學計算機基礎等，具備通識性質的課程偏少，課程的內容過于偏向應用型和專業化。雖然一些高校的培養方案里列出的通識課程總量上看似相當多，但是由于教務實際操作上的一些具體原因，如總學分中的必修和選修課程的限定比例、超出學分的課程收費等，所以能夠真正讓學生修習到的通識課程十分有限，同時課程體系內部承接性和邏輯性不強，同時在學生面對課程作出選擇時也缺乏提供以必要的指導。不少學校對通識教育目標的理解尚不夠深入，實施途徑還比較單一，課程設置和講授內容也不夠合理。

總之，大部分高校包括相當數量的“985”和“211”研究型大學，具有明確教育理念和完整結構的通識教育課程體系還未形成。在這樣的普遍對通識教育理念認識不足的環境中，高校計算機公共課程的內容和教學方式也存在相當的偏差，文化的內涵少，基礎技能的內容多。課程主要局限于講授計算機的基本概念以及常用/流行軟件產品的使用。計算機公共課程更是僅限于軟件操作訓練式的“大學計算機基礎”及程序設計類課程，計算思維的培養也就無從談起。

3 美國大學通識教育課程開設的經驗

通識教育是美國大學本科教育的核心和基礎，有著悠久的開展歷史。有無開設通識教育是美國大學在通過區域性認證組織認證時的必需條件，因此在美國通過認證的大學都設有通識教育課程。各大學要求學生需要修習的通識教育課程總量大約占到其本科階段要修習的課程總量的1/3左右[6]，在本科教育中的重要地位可見一斑。尤其是眾多研究型大學，均將通識教育課程的建設作為其本科教育的核心任務，并在長期的實踐中形成了具有不同特色的通識教育課程體系模式。

以下簡要介紹其中的三種主要模式：

3.1基于大類學科的模式

基于大類學科的模式是將通識教育課程整體按照傳統教育意義上的大類學科來作出區分并分類組織課程，例如自然學科類、社會學科類、人文和藝術學科類等。具體操作時常有兩種方式，第一類是自由模式，即完全任由學生按照興趣在各學科類別的課程中自由選擇，僅需滿足學校所規定的各大類中必須修習的課程學分數即可；第二類是組合模式，即學校將每個大類學科間的不同課程進行合理搭配與組合后再提供給學生進行限制性選擇。組合模式作為基于大類學科模式一種自我修正完善的版本，常常被美國高校采用，此模式能夠有效解決自由模式的最為人所詬病的弊端，即學生在各大類間選課時的盲目性和無關聯性，有助于實現學科大類中各個學科課程的關聯和融合。

3.2基于知識與能力的模式

此種模式在課程設置時將通識培養計劃中列出的基本能力和各能力所涉及的知識主題作為論據，而并不遵照傳統的學科大類。例如，Harvard大學的作法是將審美能力、文化理解能力、實證數理能力、道德思考能力、認識生命和物質世界的能力作為培養目標[6]，將校本的通識教育課程分為8個大類，以供學生從每一類中選取一門課程。此種設置模式在操作層面具備相當大的難度，需要集合各學科領域的教師和專家，在對社會時代的大環境需求及學生的個人發展需求進行深入廣泛的探討的基礎上總結歸納出需要培養的基本能力，并將相關各個學科的知識整合融入各個中心能力主題之中。

3.3兼顧模式

顧名思義，此模式混合了以上兩種模式的特點，在校本通識教育課程的總體設置中兼顧大類學科和知識能力這兩個維度。

分析美國“大學協會”中的59所大學的通識教育體系，采用混合模式的占有56%左右，基于大類學科模式和基于能力發展模式則各占22%。以上分析可以看出，美國研究型大學在通識教育的課程設置中注重人的能力和基本素質的培養，注重各學科主題的交叉融合、學科系統知識的連貫性及學科間視野的開闊啟發性。這些經驗對于我們推進通識教育課程體系改革，設計建設具有計算思維培養目標的計算機通識課程，具有相當大的借鑒意義。

4 基于計算思維培養的高校計算機通識教育課程設計要點

周以真教授認為，“計算思維是人類實現問題求解的一種途徑，但決非要使人類像計算機那樣思考。與計算機相比，人類富于創造力和想象力，使用計算設備，人們可以運用自己的智慧去解決那些在計算時代之前不敢嘗試的問題”[7]。計算思維的本質是抽象和自動化，是一種在信息社會中人人都需要具備的基本思維能力，就如同3R能力。以上的想法，清晰地說明了培養計算思維能力在當代教育中的重要意義和基本目的。

如何在高校通識教育課程設計中體現這種思維能力的培養，筆者認為，其核心是要轉變對于通識教育的認識觀念，從課程設置、教學內容、教學方法等不同層面角度上將計算思維融入教育過程中，潛移默化地培養學生的計算機文化素養，引導其自我建構計算機科學思維能力并自發地應用于學習和研究之中。

根據本文以上的多方面闡述分析和筆者多年從事大學計算機基礎教學工作的經驗，對未來高校的計算機通識教育課程設置，提出以下的幾點，以供參考。

4.1實現“因類施教”

大類教學是我國高校總體課程體系改革的發展方向，在計算機通識教育課程設置中應順應這種趨勢。根據各大類（例如，文史類、藝體類、理學類、工程類）中不同學生特點和專業需要，在計算機教學內容選擇上加以區別，實現“因類施教”。

4.2設置“層次遞進”的立體多元課程組合

根據專業學科特點，以推薦選修的方式組合呈現具有邏輯承接性的層次遞進的計算機類課程，避免學生自由選修的盲目性。在這方面，以華南師范大學為首的一些高校已進行了不少的先行探索，建立了計算機公共課“三層次”等不同的課程體系結構。

4.3結合專業背景實現計算知識與學科知識的交叉融合

注重各個學科與計算機通用理論體系的交叉性領域，在教學內容設計中注重與學科知識的融合，設計具有學科特點和綜合性的實驗訓練內容。可以考慮吸收各專業學科中從事計算機相關研究的教師組成跨專業背景的教學團隊，共同從事課程設計和教學。“通過實例教學，使學生了解計算機在不同學科領域的應用和問題解決時所涉及的計算方法與思想。這樣一方面有利于學生熟悉計算機學科的普適思維方式，同時又通過面向本學科專業的應用案例的學習從而實現了對專業領域中計算機應用的感性認識和理解”[8]。

4.4 利用項目驅動或任務驅動教學模式，培養問題求解的抽象思維

在具體教學中如何組織和呈現相應的教學內容，使學生理解計算思維的基本方法，而不是簡單的概念和知識的堆積？筆者認為，較為合適的教學過程應該圍繞問題求解的基本過程，采用營造項目或任務驅動的教學環境，通過問題的引入，引導學生尋求解決問題的思路，構造問題的解決方法或實現方法，了解計算思維解決問題的一般步驟，理解計算在問題解決過程中所發揮的作用，拓展學生計算思維的意識與能力。以此提高學生運用計算機知識實現問題的抽象、進行問題求解和形式化描述的能力。

5 展望

作為現代科學三大思維能力，計算思維將是每個現代社會公民必需的生存技能和工具。如何加強高校學生尤其是研究型大學學生的計算思維的訓練，在我國高等學校通識教育課程體系建設中是不可忽視的重點課題。筆者將在以后的一線教學研究工作中，繼續總結經驗，向讀者提供更具有科學依據的結論和實踐指導。

參考文獻：

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篇10

關鍵詞：計算思維；嚴肅游戲；面向對象

文章編號：1672-5913（2013）18-0006-03

中圖分類號：G642

0 引言

計算思維是美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授2007年在ACM會刊Communications of ACM上提出的。她將計算思維提高到與“3R（讀、寫、算）”同等的高度，作為每個人的基本技能，得到了美國、歐洲及中國等計算機教育界的廣泛支持。2008年，美國NSF啟動涉及自然科學與工程以及社會經濟與技術等各個學科領域的，以計算思維為核心的重大基礎研究計劃：“計算使能的科學發現與技術創新”（cyber-Enable Discovery andInnovation，CDI），使得計算思維的培養擴展到各個學科與領域，在計算機科學、自然科學、數學、社會學科、語言藝術、美術、生命科學等眾多領域得到了廣泛運用。

為培養學生運用計算機科學的基礎概念和方法去求解各種問題、設計系統和理解各種現象，筆者對以嚴肅游戲的形式針對跨學科的學生進行計算思維的培養進行探討。

1 嚴肅游戲

嚴肅游戲不以娛樂為主要目的，而是將嚴肅的目的融合在具有個性化體驗以及較強的娛樂性、互動性和藝術性的游戲中，使得玩家在玩游戲的過程中實現設計者的目的。

嚴肅游戲的術語最初出現于1970年美國著名學者Clark C.Abt的《嚴肅游戲》一書，而其興起則是自2002年伍德羅威爾遜國際學者中心（Woodrow Wilson Intemational Center for Scholars）在華盛頓發起的“嚴肅游戲倡議”（Serious GamesInitiative）。隨后嚴肅游戲逐步在教育、醫療、軍事、企業培訓、公共事務、工程、農業、政治和宗教等領域得到大量應用。2009年召開的第一屆嚴肅游戲（北京）創新峰會中提出了“嚴肅游戲”的概念，促進了嚴肅游戲在國內的推廣和產業化。

作為一種新興的教學形式，嚴肅游戲在國內外教育界各個專業得到了大量研究與應用。如俄亥俄州立大學開發了GeoGame，利用真實的地理信息數據，讓學生在游戲中理解人與地球的復雜的交互關系，學會從地理空間的視角來分析問題和解決問題，這種視角對經濟、農業、環境變化、交通、救濟、城市規劃和應急服務等社會問題非常重要。

2 嚴肅游戲與計算思維的結合方式

以課程為載體，筆者所在團隊進行了基于嚴肅游戲培養計算思維能力的嘗試，探討將計算思維的培養與嚴肅游戲創新性地結合起來的多種方式，如圖1所示。

2.1 通過嚴肅游戲設計活動，培養不同學科學生的計算思維能力

筆者所在團隊開設了通識教育選修課嚴肅游戲應用與設計，以游戲為紐帶，將計算機游戲作為計算思維工具，將各學科的學生聚集在同一課堂，在分析大量案例的基礎上，分析如何設計游戲來解決各個專業所面臨的問題，要求學生運用計算思維針對各自學科設計教育類的嚴肅游戲。

針對跨學科的學生特點，課程不要求學生進行實際開發，而是通過編寫游戲設計文案的形式針對各自學科的學習設計游戲的場景。該課程介紹其創新設計方法，以及在軍事、醫學、工業、教育、科研和培訓等各個領域的應用。

學生所面臨的挑戰是如何將不同學科的知識技能融合在游戲場景中。為解決該問題，學生需要運用計算思維的方法，將龐雜的學習內容進行層層抽象和分解，轉化為合適的學習活動，當學習內容與學習活動分解到適合作為計算機游戲場景時，再有針對性地設計出合適的游戲場景。

經過課堂引導，學生設計出了具有新意的嚴肅游戲，如日語系學生設計角色扮演游戲“極限生存”，游戲場景包括各種生存訓練，在其中穿插豐富多樣的任務和生動活潑的日常生活場景，通過游戲中的關卡實現對玩家日語學習能力的培訓，對玩家聽、說、讀、寫4個方面進行訓練。

醫學系學生設計文字冒險類游戲“醫魂”，針對即將進入醫院工作的醫科生理論知識豐富，但病例見識不夠的問題，通過在游戲中植入大量的病例，訓練學習者對于病理的熟悉和情況的判斷。

物理系學生設計核安全教育游戲，玩家通過在游戲中即時與環境互動，學習科普性質的核安全知識以及應急情況下的自我防護知識。

課堂教學證明，嚴肅游戲設計訓練對于跨學科的計算思維培養是優秀的手段。其優點是入門容易，文理科各個專業的學生都可以快速入門。借助嚴肅游戲設計這一手段，自然地將學生各自的專業知識與計算思維的培養結合起來。跨專業的學生可以找到共同語言就相同的主題和相似的難題展開討論、相互啟發，如如何將事實性知識的記憶、判斷性技能的訓練、推理能力的培養融合在學習任務及游戲場景中，如何將反復練習性的學習活動、模仿性的學習活動、觀察類的學習活動與游戲場景相結合。

2.2 通過嚴肅游戲培養計算思維能力

將計算思維的培養作為嚴肅游戲的設計目的，可以設計出有助于培養計算思維能力的嚴肅游戲，使學生在游戲中掌握計算思維的基本方法。

比如，模擬武松打虎的場景，在游戲中設計某個策略。游戲中有武松和小二2個角色，武松身材魁梧，小二精明能干。游戲中有造酒和習武2件任務，武松練武需要消耗金幣20，釀酒需要消耗金幣40，小二練武需要消耗金幣40，釀酒需要消耗金幣20。更加復雜的規則中，有多個和習武及釀酒有關的任務，隨著任務的進展，同一個人完成同類任務成本逐級下降。為了降低成本，玩家自然會采用武松習武、小二釀酒的策略，而這也體現了“高內聚”的原則，避免單個對象的職責跨多個領域。

根據《水滸傳》中武松打虎的一段文字，“主人家，快把酒來吃”設計游戲場景，武松在打虎之前要先喝酒。武松可以自己去學造酒的本領，也可以直接找店家要酒。在這個場景中，造酒的流程很復雜，經過成本核算，玩家（武松）自然會選擇向店家發送消息要酒而不是自己造酒。通過游戲玩家可以掌握對象思維的能力，不是一個對象完成所有任務，而是對象間相互交互完成復雜任務。

游戲中規定了打虎之前需要喝酒，店小二可以根據天氣的情況向武松提供不同的酒，米酒、黃酒和高粱酒等，武松對店小二發送消息：“主人家，快把酒來吃”后，不管哪種酒，只需要執行喝酒的動作。通過在游戲場景中加入分析，玩家可以體驗到對各種類型的酒進行抽象思維，并了解簡單工廠模式：需要一個對象（酒）時找工廠（店小二）要就行了。

根據《水滸傳》中接下來的場景，“只見店主人把三只碗、一雙箸、一碟熱菜，放在武松面前。滿滿篩一碗酒來”設計情景模擬游戲。碗、筷子、熱菜都作為抽象的概念，玩家被要求給出具體的碗、筷子和熱菜，配出各種具體組合，比如木碗、竹筷加炒青菜，或青瓷碗、象牙筷加炒肉絲。在這過程中進一步領會計算思維中的抽象思維方式，并掌握工廠模式原理。

這個案例說明，通過對計算思維培養的內涵進行分析，可以將計算思維培養的具體內容和各種常見的場景結合在一起，進而以游戲的形式呈現給學生，這樣學生可以在游戲中經歷各種熟悉的場景，在游戲的過程中掌握各種計算思維能力。

2.3 以嚴肅游戲促進多課程協作，培養計算思維能力

嚴肅游戲可以作為很好的媒介，打通多個課程。教師在Web應用基礎課程中向學生講解嚴肅游戲應用與設計課程中各學科學生設計的案例，一方面拓寬了學生知識面，同時又可將文案提供給有興趣的同學，鼓勵其進行技術實現。同時在Web應用基礎課程的Project中，鼓勵學生組成3人一組的開發團隊，設計開發基于Web的嚴肅游戲，通過游戲達到訓練面向對象的概念與原理的目的，同時促使學生與面向對象程序設計課程的老師進行討論，將相關知識貫穿。這些課程又可以進一步與通識教育核心課程網絡虛擬環境與計算機應用以及選修課網絡游戲設計與開發相結合。

有的團隊貫穿Web、ICS和嚴肅游戲，設計游戲通過模擬計算機處理匯編代碼時處理器的狀態、內存狀態等，讓學生通過人工反編譯等方式來實現拆除計算機內存中某段代碼。

有的團隊貫穿Web和嚴肅游戲，給出一個web頁面，游戲者需要根據頁面的后臺代碼找到特定操作的線索對頁面進行操作；或是給出某頁面的簡短代碼，并將該頁面的各個模塊打亂順利隨機顯示，游戲者需要根據代碼將頁面的各個模塊安放在正確的位置。

有的團隊貫穿Web、面向對象和嚴肅游戲課程，設計機械解密型游戲，模仿某個機械世界，將教學內容依次設計為關卡，共9關。在游戲中，物件內部以代碼的形式呈現，學生通過觀察代碼內容，拖動具體物件，采用拼接的方式學習OOP基本概念與方法。教學內容分別為創建對象、訪問對象、對象數組與對象組合、父類與子類、覆蓋與重載、對象轉換、抽象類、接口以及綜合應用。

在設計對象數組和對象組合關卡時，學生需要根據圖紙拼出魔法武器，圖紙的內容為該魔法武器的代碼，學生解讀代碼可發現：MaggicWeapon類是由Bow類和MaggicArrow類組合而成的，而MaggicArrow類由Arrow類和一個Fire數組組合而成。學生需要在地圖中找到這些物品并按照正確的方式拼裝在一起制作出魔法武器。在解讀代碼和拼裝的過程中，學生能夠更加了解對象組合和對象數組的概念。

3 結語

嚴肅游戲作為一種新興的教學方式能有效地提高學生學習各個專業的興趣，將其應用于計算思維的培養，可以通過嚴肅游戲設計活動及玩嚴肅游戲本身，在學習專業知識的同時提高計算思維能力，同時促進課程之間的融合。

未來的工作將基于嚴肅游戲和虛擬空間技術開發跨學科的、支持計算思維培養的虛擬與互動空間。在虛擬空間內，不同專業的學生可以在相似的環境中學習不同的知識及技能，同時又可以利用虛擬環境展開創新活動，通過協作討論，共同得出解決方案。

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