基于計(jì)算思維的士官院校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)研究

崔倩

士官院校的計(jì)算機(jī)課程是一門(mén)順應(yīng)信息社會(huì)發(fā)展需求而實(shí)施的課程，在促進(jìn)士官學(xué)員掌握計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和基本操作、加快士官學(xué)員計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及等方面起了積極的推動(dòng)作用。然而，隨著社會(huì)信息化水平的快速提升，士官院校的計(jì)算機(jī)課程需要確立怎樣的課程目標(biāo)，使其既能有效促進(jìn)士官學(xué)員知識(shí)與能力的發(fā)展，又能滿(mǎn)足信息社會(huì)快速發(fā)展的需求，還能促進(jìn)士官計(jì)算機(jī)課程自身的建設(shè)與發(fā)展，成為了目前需要深思的一個(gè)重要問(wèn)題。

一、計(jì)算思維的概念與特征

1、計(jì)算思維的概念

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維是一種問(wèn)題解決的過(guò)程，包括（但不限于）以下幾點(diǎn)：

（1）按照能夠方便使用計(jì)算機(jī)和相關(guān)工具解決問(wèn)題的方式表述問(wèn)題；

（2）按邏輯組織和分析數(shù)據(jù)；

（3）利用抽象的方法表示數(shù)據(jù)，例如模型和模擬；

（4）通過(guò)算法的思想生成自動(dòng)化的解決方案；

（5）通過(guò)識(shí)別、分析和實(shí)施各種可能的解決方案，以實(shí)現(xiàn)最有效的步驟與資源的組合；

（6）概括該問(wèn)題的解決過(guò)程，并遷移到其它相關(guān)問(wèn)題中。

2、計(jì)算思維的特征

（1）計(jì)算思維代表著一類(lèi)普適的技能，每一個(gè)人都應(yīng)學(xué)習(xí)并應(yīng)用這種思維所涵蓋的問(wèn)題解決模式與方法，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家。在培養(yǎng)士官學(xué)員的問(wèn)題解析能力時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)使每個(gè)士官學(xué)員不僅掌握閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)，還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維。

（2）計(jì)算思維倡導(dǎo)概念化和抽象化地應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)進(jìn)行問(wèn)題解決，而不是單純的計(jì)算機(jī)編程，它要求像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣進(jìn)行思維，其內(nèi)涵遠(yuǎn)比計(jì)算機(jī)編程更廣泛且深刻。

（3）計(jì)算思維綜合了人類(lèi)進(jìn)行問(wèn)題解決的多種思維。周以真認(rèn)為計(jì)算思維是數(shù)學(xué)思維與工程思維的互補(bǔ)與融合，計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，它的形式化基礎(chǔ)建構(gòu)于數(shù)學(xué)之上；計(jì)算機(jī)科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維，因?yàn)槲覀兘ㄔ斓氖悄軌蚺c實(shí)際世界互動(dòng)的系統(tǒng)。

二、培養(yǎng)計(jì)算思維的價(jià)值

計(jì)算思維的明確提出，為苦苦尋覓改革思路的士官計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程打開(kāi)了一扇希望之門(mén)，對(duì)于士官學(xué)員的培養(yǎng)和士官計(jì)算機(jī)課程自身的發(fā)展能形成有效的突破。

1、可提高士官學(xué)員利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力層次

目前，士官計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課對(duì)士官學(xué)員利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，還游走于“能采用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆头绞健薄ⅰ澳苁炀氝\(yùn)用士官計(jì)算機(jī)”的中低層次，士官學(xué)員不能深入理解其中的思想與方法，不具備應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力。在問(wèn)題解決的過(guò)程中，士官學(xué)員不僅僅是技術(shù)工具的使用者，還應(yīng)該是新的問(wèn)題解決思路的提出者、是新型問(wèn)題解決方案的設(shè)計(jì)者、是新型技術(shù)工具的開(kāi)發(fā)者。計(jì)算思維的培養(yǎng)可有效提高士官學(xué)員利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力層次。

2、可確立士官院校計(jì)算機(jī)課程的核心價(jià)值與核心內(nèi)容

計(jì)算思維具有一套獨(dú)特的收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、抽象事物、構(gòu)建模型、形成解決方案的思維框架，有效拓展了人類(lèi)認(rèn)知世界和解決問(wèn)題的能力及范圍，具有鮮明的不可替代性。士官計(jì)算機(jī)課程可從中選擇出恰當(dāng)?shù)膬?nèi)容體系，并以適宜士官學(xué)員認(rèn)知水平的表現(xiàn)形式，構(gòu)建出士官院校計(jì)算機(jī)課程的核心內(nèi)容，進(jìn)而造就士官計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的核心價(jià)值，形成像數(shù)學(xué)、物理等課程那樣不可替代的課程地位。

3、可使士官計(jì)算機(jī)課程從實(shí)用性教育轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)性教育

在現(xiàn)有的士官計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)中，士官學(xué)員通常能利用一些常用的工具軟件做一些簡(jiǎn)單的操作，士官學(xué)員的角色主要是計(jì)算機(jī)的操作者，士官計(jì)算機(jī)課程的價(jià)值體現(xiàn)為一種實(shí)用性教育。隨著士官計(jì)算機(jī)的發(fā)展，士官學(xué)員從小就能接觸到很多計(jì)算機(jī)設(shè)備，他們從同學(xué)、父母與親朋等處就可獲得計(jì)算機(jī)日常操作的能力，踐行實(shí)用性教育的士官計(jì)算機(jī)課程價(jià)值已經(jīng)越來(lái)越小。

三、培養(yǎng)計(jì)算思維的需求與條件

當(dāng)前，在士官院校計(jì)算機(jī)課程中培養(yǎng)士官學(xué)員的計(jì)算思維，提升士官學(xué)員應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力，既有堅(jiān)實(shí)而廣泛的實(shí)際需求，也是士官計(jì)算機(jī)課程進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)，所需要的條件已基本成熟。

1、信息時(shí)代強(qiáng)烈需要培養(yǎng)士官學(xué)員的計(jì)算思維

士官院校的計(jì)算機(jī)課程其課程目標(biāo)呈現(xiàn)出多樣化的傾向，從基本知識(shí)與基本能力的培養(yǎng)到面向?qū)I(yè)人才的培養(yǎng)，都將成為士官計(jì)算機(jī)課程的目標(biāo)。從基礎(chǔ)教育階段的特點(diǎn)來(lái)看，培養(yǎng)士官學(xué)員的基本知識(shí)與基本能力將主要是其入伍前的任務(wù)；學(xué)員在士官學(xué)校學(xué)習(xí)期間，應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)他們掌握計(jì)算機(jī)的基本原理與方法，以及創(chuàng)造性地應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力，是社會(huì)發(fā)展對(duì)士官院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程提出的新任務(wù)，而培養(yǎng)士官學(xué)員的計(jì)算思維恰好滿(mǎn)足了這一需求。

2、計(jì)算機(jī)課程自身發(fā)展需要培養(yǎng)士官學(xué)員的計(jì)算思維

計(jì)算機(jī)課程是以信息技術(shù)的類(lèi)別為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)建內(nèi)容框架，每個(gè)模塊的課程內(nèi)容主要代表著該類(lèi)技術(shù)的軟件操作。這為士官計(jì)算機(jī)課程的自身發(fā)展帶來(lái)了三個(gè)隱患：一是將士官計(jì)算機(jī)的課程價(jià)值局限在軟件操作層面，使士官學(xué)員雖然認(rèn)識(shí)到了士官計(jì)算機(jī)的工具特性，但不能理解士官計(jì)算機(jī)的科學(xué)特性；二是課程內(nèi)容需跟隨軟件的升級(jí)而頻繁更新，不利于士官計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課發(fā)展成為一門(mén)穩(wěn)定的課程；三是課程不同內(nèi)容模塊之間的技術(shù)鴻溝，使士官學(xué)員無(wú)法對(duì)計(jì)算機(jī)形成全面的認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)士官學(xué)員的計(jì)算思維恰是排除以上隱患的最佳途徑，可使士官計(jì)算機(jī)課程突破原來(lái)以技術(shù)類(lèi)別設(shè)置的課程內(nèi)容框架。

3、培養(yǎng)士官學(xué)員計(jì)算思維的條件已經(jīng)基本成熟

在計(jì)算機(jī)課程發(fā)展的趨勢(shì)上，計(jì)算思維已被納入美國(guó)CSTA K-12標(biāo)準(zhǔn)（2011修訂版）中，英國(guó)2013年的新課程計(jì)劃、澳大利亞2015年正在制定的新課程方案都將計(jì)算思維作為其新士官計(jì)算機(jī)課程的重要內(nèi)容。在國(guó)內(nèi)，各院校的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)理論研究者在強(qiáng)烈呼吁士官計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課的教學(xué)應(yīng)超越技術(shù)操作。計(jì)算思維理論已經(jīng)成為士官計(jì)算機(jī)課程變革的理論支點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)員的計(jì)算思維已經(jīng)成為世界各國(guó)基礎(chǔ)教育階段士官計(jì)算機(jī)課程發(fā)展的趨勢(shì)之一。

在師資上，士官院校的教員已開(kāi)始轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與案例，改革教學(xué)模式，并釆用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法實(shí)施教學(xué)。在課程建設(shè)和教學(xué)改革中，教員通過(guò)開(kāi)展集體備課、互相聽(tīng)課、參加學(xué)術(shù)會(huì)議以及培訓(xùn)等一系列活動(dòng)，加強(qiáng)以骨干教師為核心的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，培養(yǎng)和提高教師基于信息技術(shù)平臺(tái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的能力，為大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力提供了有力保障。

在適宜課堂上士官學(xué)員使用的開(kāi)源軟硬件上，各種資源與產(chǎn)品日漸豐富，甚至有的是專(zhuān)門(mén)為提升學(xué)校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)而開(kāi)發(fā)。在硬件方面有樹(shù)莓派、Swift Board等，軟件方面有Scratch、Python等適合士官學(xué)員易學(xué)易用的編程工具和語(yǔ)言。這些軟硬件產(chǎn)品的特點(diǎn)是使用者不必關(guān)注各種技術(shù)細(xì)節(jié)，而是集中精力進(jìn)行問(wèn)題解決方案的分析、設(shè)計(jì)與邏輯驗(yàn)證，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)奠定了良好基礎(chǔ)。