計算思維對高校計算機課程教學思維的影響

何英 胡之騏

摘要：在基礎教育教學過程中，教師面臨的一個問題是如何采取合理的表達方式，按照一定的語法和語義規(guī)則說明獲得結(jié)論的理由，讓學生相信自己提出的結(jié)論。按照計算思維的特征，可以采取確定問題集合、達成目的策略、按照邏輯線索授課、根據(jù)需要提供有助于學生理解知識點的相關(guān)信息等方式達到教學目的。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：計算思維；教學思維；計算機課程；教學改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.161401

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）007019802

思維模式是哲學領(lǐng)域認識論研究的重要一環(huán)，前人已經(jīng)作過多種總結(jié)，筆者傾向于將計算思維視為與理論思維、實驗思維并列的三大基本思維模式 。圖靈獎獲得者卡普認為，自然問題和社會問題內(nèi)部蘊含豐富的屬于計算的演化規(guī)律，這些演化規(guī)律伴隨著物質(zhì)、能量以及信息的變換。也就是說，人文社會科學領(lǐng)域的問題也可以如自然問題一樣，通過其中信息的變化用適當?shù)姆绞匠尸F(xiàn)出來。計算思維是人類科學思維中以抽象化和自動化，或者以形式化、程序化和機械化為特征的思維形式。

在教育領(lǐng)域，教學思維是實現(xiàn)教育目的的關(guān)鍵所在，也是教學效果實現(xiàn)的手段。我國學術(shù)界已有一些對于教學思維的反思，但大多是對既有思維方式本身的完善和改進，新的思維方式引入不多見。比如，有學者認為，教學思維方式是人們用以把握、描述、理解和解釋教學世界的概念框架的組合方式和運作方式。對于教育領(lǐng)域的問題和現(xiàn)象來說，教學思維方式?jīng)Q定了其思考視角、解釋方式以及研究范式，同時對教學實踐來說，合理的教學思維方式可以提高教學效果。也有學者認為，教學思維植根于大學教育活動中，對于理解、施教具有方向性價值。思維方式規(guī)定著教學本質(zhì)、教學過程、教學內(nèi)容、教學方法以及師生關(guān)系等問題，深深地隱藏在教學實踐過程中，決定著怎樣思考和處理教學問題，決定著教學問題思考的廣度和深度，以及實施教學計劃的方案與措施。

教學思維具有一定的獨立性，來自于作為社會成員教師的一般性思維方式，并將這種思維方式應用于教育教學領(lǐng)域，形成對教育教學現(xiàn)象、本質(zhì)和規(guī)律的一種認知模式。它能夠?qū)處煹慕虒W實踐起到指導作用，對教學效果作出一定的預期，具體體現(xiàn)為一種教師的素養(yǎng)。

2計算思維對教學思維的啟示

教學過程中，教師必須盡量使學生準確無誤地了解自己所表達的知識，這種知識往往是以一種結(jié)論的形式呈現(xiàn)，那么教師就面臨一個問題——如何采取合理的表達方式，按照一定的語法和語義規(guī)則說明獲得結(jié)論的理由，讓學生相信自己所提出的結(jié)論，這就涉及到對計算思維的應用。

計算思維應用于教學思維步驟：

（1）確定問題集合，教師對于所要教授的知識必須確定一個問題集合。當下主流教學理念是一種探究式和理解式教學，讓學生參與到知識的教授進程中，通過問題來引發(fā)學生的思考是最有效的方式。教師在授課之前需要對教授的知識有一個邏輯線索，在這個線索的每一個“節(jié)點”上設置難度適當?shù)膯栴}，最終將所有問題形成一個集合，這個集合的特征體現(xiàn)在所教授的知識內(nèi)涵與外延上。比如，小學低年級數(shù)學課問題集合體現(xiàn)為能呈現(xiàn)數(shù)字、四則運算法則等知識點，通過引入客觀事物的數(shù)學特征來確定問題。教師必須確定該集合中哪些問題可以選擇、每種選擇的有利因素和不利因素是什么、最佳的問題方案是什么等。

（2）達成目的的策略，設置總目標與分目標。教師在授課前還需要確定授課目標。目標的設置應按照知識點的邏輯線索確定，每一個“節(jié)點”對應相應的分目標，或者說每一個分目標都應該有對應問題來引導學生達成。此外，教師必須明確實現(xiàn)分目標的步驟。

（3）按照邏輯線索授課，確定明確的話語表達系統(tǒng)。在教學過程中，教師的講授順序應該按照之前所設定的問題集合，依循知識點的邏輯線索進行，確保每一個“節(jié)點”能夠銜接。教師還必須對知識點和邏輯線索進行反思，比如提供的問題和有關(guān)知識點的論據(jù)是否切合，能否找到更好的問題和論據(jù)等。另外，因為計算思維的核心是語義的確定性，即在理解上不會出現(xiàn)因人而異、因環(huán)境而異的多種可能性，所以教師有必要在教學話語層面對知識點的表達作出規(guī)定，這在人文社會學科課程中非常重要，比如在講授“教學思維”這一概念時，必須與“教育思維”等概念明確區(qū)分開來。

（4）提供有助于學生理解知識點的相關(guān)信息。根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，教師可根據(jù)學生需要和知識點內(nèi)容提供相關(guān)信息，這些信息必須和所教授知識點有邏輯聯(lián)系，在難度和數(shù)量適當?shù)那疤嵯履軌驇椭鷮W生更好地掌握知識點。

3計算思維應用

（1）對知識點的反思。教師首先必須熟悉教學內(nèi)容的知識點，能對知識點進行反思。表現(xiàn)為能夠厘清知識點之間的邏輯關(guān)系，按照此關(guān)系將相關(guān)教學信息拓展開來。其次對知識點分層，按照每個“節(jié)點”設置相應問題。對講授的知識內(nèi)容進行反思有助于加深對教學內(nèi)容的認識，更加有把握地教學，同時能通過問題引發(fā)學生興趣，避免學生厭學。

（2）選擇合適的提問時機，將學生引入邏輯思路。教師要實現(xiàn)教學目的就必須引發(fā)學生的興趣并成功將其引入架設好的邏輯思路中，利用明確界定的概念串起各個知識點，最后導出明確的結(jié)論。這一環(huán)節(jié)是利用計算思維進行教學的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的在于架起教師和學生進行教學內(nèi)容溝通的橋梁。

（3）通過明確的結(jié)論讓學生獲得正確的認識。計算思維作用下所獲得的結(jié)論具有有限性的特征，即結(jié)論的表達方式是一種有限的形式。教師所要傳授的內(nèi)容與相關(guān)的學科知識相比只是一小部分，其結(jié)論也必然有局限性，相關(guān)結(jié)論在學術(shù)上存在著爭鳴的可能性。因此，教師必須對自己得出的結(jié)論進行辯護，通過推理和經(jīng)驗證明該結(jié)論的合理性與正確性。

（4）進行拓展層面的師生交流。因為條件限制，很多時候必須給學生一個明確的結(jié)論。關(guān)于此結(jié)論在學術(shù)領(lǐng)域中的爭論，可以通過師生之間的課后交流得到拓展，比如生物課上教師必然要以達爾文“進化論”作為正確的理論根據(jù)得出結(jié)論，但課后大家可以對其它相關(guān)理論進行討論和交流。

4結(jié)語

計算思維是與邏輯思維、實證思維并列的思維方式，雖然在學校教學層面運用還不顯見，但可以預言，它必然會成為今后又一主流思維方式。

要在教學體系中體現(xiàn)計算思維，還需思考以下問題：計算思維除了目前能確定的有限性、確定性特征外，還具備哪些組成部分？如何在教學實踐過程中培養(yǎng)師生的計算思維？計算思維對當前的教學內(nèi)容來說是否意味著改變？如何在當前的教學實踐中明確把計算思維“講”出來？這些問題有待后續(xù)研究。

參考文獻：

朱亞宗.論計算思維——計算思維的科學定位、基本原理及創(chuàng)新路徑[J].計算機科學，2009，36（4）：5355.

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