谈谈深化以计算思维培养为导向深化计算机课程革新

摘 要：本文根据当前正在进行的以计算思维为导向的大学计算机课程改革思路，讨论了这次改革的动因、改革的基础以及改革的内容。结合大数据和云计算的时代特征，阐述了改革的特点和目标。同时对于改革最重要的任务，即教学体系建设以及教材编写，提出了一些看法与建议。
关键词：计算思维；大学计算机课程；改革；教学体系

一、改革的动因

自从20世纪80年代我国各大学普遍开设计算机基础课程以来，计算机基础课程教学在整个高等教育发展过程中，经历了不断的改革与调整，教学理论和教学目标也在经历着不断深入的发展与变化。其中有两次重大的改革：
第一次改革是在1997年。教育部高教司发布了《加强非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见》（即155号文件），确立了计算机基础教学的“计算机文化基础-计算机技术基础-计算机应用基础”3个层次的课程体系，同时规划了“计算机文化基础”、“程序设计语言”、“计算机软件技术基础”、“计算机硬件技术基础”和“数据库应用基础”5门课程及教学基本要求。提出了教学手摘自：毕业论文目录www.618jyw.com
段、方法改革要求，建立了计算机基础教学归口领导的教学组织并加强了教学条件建设。这次改革确立了计算机基础课程的地位，并对课程体系作了规范化整合。
第二次改革起始于2004年。在《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》中，明确提出了进一步加强计算机基础教学的若干建议，确立了“4领域×3层次”计算机基础教学内容知识结构的总体构架，构建了“1+X”的课程设置方案，并将“大学计算机基础”作为第一门课程。此项改革促进了计算机基础教学不断向科学、规范、成熟的方向发展。
在这两次改革的背后，实际上反映了对于计算机基础课程定位和开设目标的与时俱进。从早期对于计算机课程的技能培养的目标，逐步过渡到对于计算机应用能力的培养。即从狭义的“技能”培养逐步演化为对于“能力”的培养，这种认识的提高是伴随着计算机在人类社会中日益重要的影响和渗透而不断深化的。
最近十年以来，国际上开始对于计算思维产生了强烈的关注，多篇文章以及一些报告从不同角度提到了计算思维的训练与培养对于未来社会和人才培养的重要意义，美国国家科学基金会（N）投入巨资设立了相关的研究项目。由此催发了一系列的关于计算思维的理论研究及其在教学中的渗透。在这种背景下，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会经过多次组织会议研究讨论，提出了大学计算机基础课程新一轮改革的思路和内容，这就是以计算思维培养为导向的大学计算机课程改革，这是计算机基础课程教育的第三次重大改革。
以计算思维培养为导向的大学计算机课程改革，其主要内容表现为：
（1）从理论层面研究计算思维的内涵、表达形式以及对大学计算机教学的影响；
（2）从系统层面科学规划大学计算机课程的知识结构和课程体系；
（3）从操作层面将大学计算机课程建设成为培养学生多元化思维之一的计算思维能力的有效途径，并建设一批适用的教学资源；
（4）从实践层面推动一批高校按照不同层次培养目标、不同专业应用需求开展大学计算机课程的改革探索。
这样的内容设计是基于计算思维在人才培养和大学生素质教育中的重要作用和意义而确定的，试图通过全方位的改革举措，实现大学计算机课程一次新的跨越和提升。其要点表现为：明确大学计算机课程对培养学生信息素养的重要地位；科学设计大学计算机课程的教学内容，形成反映计算思维特征的科学的知识体系、合理的知识结构；创新教学方法和教学模式；在大学计算机课程中探索计算思维能力培养，深入体现两化（专业化与信息化）融合、注重多学科渗透等，使大学计算机课程成为大学课程体系中最重要的基础课程之一。
为什么在这个时候提出对于大学计算机课程的改革？为什么这次改革的“切入点”是计算思维？大体上有这么几个方面的原因：
一是中国学生在计算和计算机理解方面的不足。当前计算机的应用已经遍及全社会，现代社会对于计算机应用水平的要求已经不仅仅限于计算机专业的学生，而是全社会成员都必须具有的基本素质，所有的大学生都必须具有对于计算机技术深度运用的能力。而恰恰在这一方面，中国与发达国家之间存在较大的差距。在这样的背景下，作为对于计算机应用能力的培养，仅仅掌握几项具体的应用技能是远远不够的，必须对于计算以及计算机科学的思维形式有较为深刻的理解，接受对于计算思维的严格培养，才能使得学生走向社会以后，具有很好的应用计算机解决问题的思维习惯，成为当下这个信息社会、大数据社会的合格公民。
二是大学计算机课程的教学要反映前沿性和时代性。当前社会的发展，已经越来越多地依赖计算机作为分析和解决问题的工具，在这个过程中，最重要的不是如何解决问题的具体技巧，而是如何把问题转化成能够用计算机解决的形式，这正好是计算思维培养所强调的内容。学会使用计算思维的基本方法解决问题比起学会具体解决问题的技术，显然前者更加重要和基础。
三是本世纪以来，信息科学继续在迅猛发展，在人文社会科学、自然科学的许多领域取得一系列革命性的突破，极大地改变了人们对于计算和计算机的认识。计算机已经不仅仅是一门工具，它的深刻知识内涵正在被当今社会的发展进一步揭示。学生接受计算机课程的培养已经不仅为了学会应用计算机，而是由此学会一种思维方式，这种思维方式对于学生从事任何事业都是终身受益的。因此作为一门课程的改革必须跟上时代的步伐，超前设计，科学谋划，缩短与发达国家在这方面的差距，这是时代赋予我们的改革任务。
对于我国非计算机专业的学生计算思维素质方面的调查显示，从一般意义上讲，当前非计算机专业的计算机课程教学，技术方面的培养问题不是很大，学生在掌握具体的计算机技术方面有着很好的表现。但是对于影响计算机技术发展背后的思想和理论的了解相对比较匮乏。这造成当前在计算机应用方面的创新不足，在很多领域跟着国外的技术发展路线走，缺少原创性成果，更加缺乏引领技术发展潮流的能力。其原因还是在于计算思维方面的培养滞后，使得学生在面临具体问题需要解决时，擅长于用现成的技术手段而不是科学的思维方式来寻求解决问题的方案，这导致在解决问题的思路上习惯于沿用已有方法，缺乏具有革命性的突破。而以思维意识、思维方法培养为目标的改革，则是着眼于培养学生从实质上和全局上来建立对于问题的解决思路，从而达到计算机应用水平提高的目的。这样的例子并不鲜见，一些表面上看来不大可能用计算机来解决的问题，通过深刻的剖析，仍然可以实现通过计算机解决问题的途径，而且所取得的成果都是突破性和开创性的，这更加说明了计算无处不在这样一个社会真理。至于这种思维的名称是否叫做计算思维倒不重要，现在类似的观点也提出了其他的一些名称，例如构造思维、算法思维、程序思维、演化思维、网络思维等等，这些名词的内涵大同小异，区别不是很大。关键是这些思维培养的具体内容是什么。另一方面计算思维这个名称已经在国内外被广泛认同，其内涵也已经有了相对清晰的陈述，是表达这种体现计算机科学基本思维形式的被研究的最深入的概念。因此如无其他原因，计算思维这个名称应该是概括当前大学计算机课程改革恰当的名称。摘自：毕业论文 格式www.618jyw.com
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