非计算机专业本科生计算思维能力的培养与应用实践
叶文珺，王剑云，张 超 （上海电力学院 计算机科学与技术学院，上海 200090）
【摘 要】摘要：本文首先介绍了计算思维的概念以及在计算机公共课程中引入计算思维的必要性，然后阐述了提高计算思维能力的多种途径，包括：通过程序设计课程类课程培养学生计算思维、通过上机实验培养计算思维、通过大学生科创提高学生计算思维等几个方面。 【期刊名称】教育教学论坛 【年(卷),期】2016(000)014 【总页数】2
【关键词】计算思维；程序设计；上机实验
一、引言
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。计算思维同我们的阅读、写作能力一样，是人类的基本思维方式。这种思维方式运用计算机科学的基础概念和方法对问题进行描述、建模、求解，是一种具有普适性的科学思维方法。
二、在计算机公共教学中引入计算思维的原因
有了计算机，人类就能用自身智慧解决那些计算时代之前不敢尝试的问题了。然而，长期以来，信息技术只是被社会看成一种高科技工具，计算机科学技术也被构造成一门专业性很强的工具性和辅助性学科，很多非计算机专业的学生从来就没有体验过计算的愉悦：基本原理的互相影响，计算思维的方式，以及有趣的问题解决。2006年，随着周以真教授的“计算思维”课程（面向所有专
业的一类“计算机科学导论”课程），以及Tim Bell教授领导的针对中小学生的“不插电的计算机科学”等不同类型的计算思维课程的成功开设，人们开始考虑用“计算思维”来全面改造传统的大学计算机教育。2009年3月，ACM在网上公布的CS2008中，将原来在“导论”课程中的计算思维放到整个计算学科的教学过程中，认为“计算思维”对计算机课程教学越来越重要，报告建议将“计算思维”放在计算机课程教学的中心地位。
由此可见，不能将程序设计、大学计算机这些计算机基础课程简单地看成工具性课程，而应将其作为培养学生计算思维能力的重要课程来看待。那么，如何在课堂上结合课本的知识点培养学生的计算思维能力，使得计算思维成为学生的一种思维习惯，并能够运用计算思维的方法进行问题的分析和思考？我们在计算机公共基础课程的教学中，在这方面进行了一些有益的探讨及实践。
三、多种途径提高计算思维能力
程序设计类课程曾经一度是只以讲述程序设计语言的语法知识为主的应试课程，课程枯燥乏味，远离应用。为了把程序设计从应试课程转变为一种实践工具，目前程序设计类课程多以培养学生运用编程语言解决实际问题的编程能力为目标，使学生掌握一门编程语言的基本语法、语句、控制结构，以及程序设计的基本思想和方法，使学生认识到算法、良好的程序设计风格及实践在的重要性，培养学生熟练使用一门编程语言分析和解决实际问题的能力。进而培养学生的计算思维能力，使学生无论以后在学习、工作中使用什么语言编程，都能灵活应用这些思想和方法的能力，为学生进一步学习其他专业课程打下坚实的基础。 （一）在程序设计类课程的教学中，采用基于任务驱动及算法多样化训练的计算思维培养方法
在程序设计类课程教学改革中，首先要转变和更新教师的教学理念，从传统的“以传授计算机知识为主”转变为“以培养计算思维”为主，研究从“教给学生什么知识”转为“教给学生什么思维方法和能力”，以及如何确保由“知识传授”转为“基于知识的思维传授”的问题，旨在让学生不仅“学会”，更要“会学”，不仅“爱学”，更要“学有所获、学以致用”，不仅“学会知识”，更要“学会思维方法”。
基于任务驱动的教学方法及算法多样性训练可以激发学生的思维活动，强化计算思维训练。
1.采用基于任务驱动的教学方法。为了将计算思维的培养和课堂教学有机地融合，我们在教学过程中综合采取任务驱动教学、整班教学与小组教学、多媒体教学与网络教学等多种方法开展教学，充分发挥各种教学方法的优势，积极采取多种途径帮助学生在算法课程的教与学中有意识地加强计算思维的培养。 运用任务驱动教学法的教学形式是：提出任务→师生共同分析完成任务的方法和步骤→适当讲解或自学或协作学习→完成任务实践→交流或归纳。而传统的教学形式是：基本概念介绍→举例解释→巩固型独立练习→小结评讲→上机练习。在这个过程中，学生的学习基本上是被动的。采用任务驱动教学法，在课堂教学中，首先提出一个需要完成的具体任务，与学生共同分析解决该问题所需的知识、方法和步骤，围绕具体任务进行适当的概念教学和举例讲解，或引导学生来独立完成，也可以合作完成。目的是通过完成任务，掌握学习内容，学会学习，培养综合能力。在这个过程中，教师要参与一些学生的讨论去发现问题，个别的问题个别回答，带有普遍性的问题在全班回答或讲解。要引导学生掌握教学内容，适时交流，发现新思路，推广新思路，鼓励创新。教师进行
非计算机专业本科生计算思维能力的培养与应用实践
