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摘要：非計算機專業學生計算思維的培養一直以來都不受重視，通過對計算思維概念的介紹及其在各個領域和生活中的應用，來表現計算思維對于非計算機專業學生的重要性，并通過對計算機基礎教育中存在的一些問題的分析，對于計算機應用基礎教學中計算思維培養策略進行了一些分析。

關鍵詞：計算思維；計算機基礎教育；非計算機專業

0引言

大學計算機基礎是大部分非計算機專業學生進入計算機科學世界的一個大門，肩負著培養學生的計算機基礎知識、計算思維以及激發學生對于計算機的興趣和探索的責任。隨著計算機的不斷普及，大學計算機基礎教育應該逐漸改變觀念，高校應在培養學生計算機的操作應用能力的過程中，融入計算思維的培養，才能滿足學生的未來發展中關于計算機的需求。因此大學計算機課程的目標應該不僅僅只是教會學生一些計算機知識和概念，還應激發學生的創新能力和思考能力。計算思維提出了面向問題解決的系列觀點和方法，這些觀點和方法有助于人們更加深刻地理解計算的本質和計算機求解問題的核心思想。特別是有利于解決計算機科學家與領域專家之間的知識鴻溝所帶來的困惑。

1計算思維

信息技術的產生和發展，逐漸影響著我們的生活習慣和思維習慣，對于我們的思維能力也提出了新的要求。鑒于此，2006年曾任美國卡內基•梅隆大學計算機科學系主任的周以真（JearmetteM．Wing）教授，首次提出了計算思維的概念。“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。”她指出計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學家。我們應當使每個孩子在培養解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術（Reading，wRiting，andaRithmetic———3R），還要學會計算思維。正如印刷出版促進了3R的普及，計算和計算機也以類似的正反饋促進了計算思維的傳播。

2計算思維在各個領域中的應用

計算思維是讓學生成為一個問題的解決者而不是計算機操作者，它能讓人創造知識而不僅僅是接受使用知識。在生活中，運用計算思維去解決一個問題，有時可以更加直觀，更加的節省時間和行之有效。例如當你需要去數一個大屋子里一共有多少人時，按照老辦法來一個一個數，或許會有點浪費時間，那么如果試著按照2、4、6…的順序來數，就可能會節省你一半的時間和精力，而這種簡單的小辦法就是一種計算思維。計算思維是21世紀普通人所需具備的一種非常有用的素養，為什么每一個人都要具備一點計算思維呢？因為如果具備了計算思維，意味著他們將具備這樣一些能力：（1）了解問題的哪些方面是可以通過計算來解決的。（2）能夠評估計算工具和技術是否能夠解決當前問題。（3）能夠了解到計算工具和技術在解決問題時存在的局限性。（4）能夠將計算工具和技術創新應用到新的領域。（5）在差異很大的不同領域都能使用計算策略來解決問題。而對于科學家、工程師和其他領域的專家來說，具備計算思維則意味著：（1）能夠使用新的計算方法來解決他們的問題。（2）用合適的計算策略重新思考問題。（3）通過大數據分析來實現科學新發現。（4）以前復雜或大規模的研究中沒有或不能發現的問題，都可以通過計算思維來提出或解決這些些新問題。（5）以計算思維的思考模式解釋問題和策略。計算思維在化學領域的應用最著名的例子就是JohnAnthonyPople，JohnAnthonyPople成為1998年的諾貝爾化學獎得主，然而他得獎的主要原因是他將計算思維應用于化學領域，發展了化學中的計算方法，而根據其理論設計的高斯計算機程序，至今依然在所有化學領域用于量子化學的計算。未來還將會有量子計算機、神經網絡計算機、化學生物計算機、光計算機等，這些計算機將對于各個科學領域的發展帶來巨大的推動作用。

3當前大學計算機基礎教育中存在的問題

20世紀80年代起計算機基礎教育成為高校課程，發展到今天已經成為高校各個專業的基礎課程，然而對于計算機基礎教育的爭論卻一直存在著。一些專家認為計算機基礎教學應該著眼于計算機的應用，這也是現階段很多應用型大學所采取的教學方式，采用任務驅動式教學方法的計算機應用基礎教學，以計算機等級考試為目的，主要培養學生的計算機應用能力。然而有些專家卻指出這種教學方式僅僅是將計算機作為工具使用，是“狹義工具論”的問題。這種認識對計算機的教育非常有害，這樣會使學生對計算機學科的認識淡化，無助于計算技術中最重要的核心思想與方法的掌握。計算機基礎教育面向的是全校的非計算機專業學生，每個學生的計算機基礎有差異，專業需求方面也有差異，因此如何才能將計算機知識與自己所學專業的需求結合起來，讓學生學會在今后的工作中如何去利用計算機解決專業問題，才是非計算機專業的計算機基礎教育的重要目標。因此學生在學習了計算機基礎以后學到的不應該僅僅只是如何操作，還應該學到如何思考以及如何創新。如果僅僅是將計算機作為一種工具，注重其工具性和應用性，即使學生在課堂上掌握了當前所學內容，也無法滿足未來學生對于計算思維和計算能力的需求。所以筆者認為，在培養學生計算機應用能力的同時，適當培養學生的計算思維是十分有必要的。

4計算機應用基礎教學中計算思維培養策略的思考

2010年在西安召開了“九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會”，并在會后發表了《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》。聲明的核心要點是：必須正確認識大學計算機基礎教學的重要地位，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，并由此建設更加完備的計算機基礎課程體系和教學內容，進而為全國高校的計算機基礎教學改革樹立標桿。在大學計算機基礎教育中融入計算思維的培養已成為潮流趨勢，然而對于非計算機專業的計算機基礎教育來說，計算機思維教育的培養還是會存在一些問題，如：非計算機專業計算機基礎課程時間有限，課程知識體系也無法像計算機專業課程那樣系統，這就對學生計算思維的培養提出了很大的挑戰；非計算機專業學生，尤其是一些計算機基礎較差的學生是否能夠接受計算思維的教學，也是一個很大的問題。

4．1培養學生計算思維的認知

對于非計算機專業學生計算機基礎教育，首先要為他們建立關于計算思維的認知，計算思維不僅僅是一個理論性的東西，而且還是一種思維，這種思維方式對于他們今后在工作和生活中以及對計算機的深入學習有很大幫助。經過對計算機基礎的學習，學生除了學到計算機的基礎知識之外，還應該學會在以后的專業學習中遇到計算問題，能夠運用計算思維在這種計算環境下構建出解決問題的策略。只有提高對計算思維的認知，才能激發學生的學習熱情和學習興趣，才能為真正落實計算思維的培養構建一個良好的環境。

4．2計算機基礎教學中融入計算思維的教學大學計算機基礎涉及的知識點較多，知識點相互交叉重疊具有一定的復雜性，而計算思維就是貫穿這些知識點之中的一個清晰脈絡，提高了學生對于計算思維的認知以后，接下來就應當在教學過程中將計算思維逐步融入到知識的講解之中。思維是一個很抽象化的概念，但也因思維這一抽象化的特性，使它能夠給人以更多想象空間，激發人的創造性。思維不像技術，具有時間的局限性，尤其是計算機技術在當前社會更新換代很快。思維卻是潛移默化的融入我們的大腦之中，并且被人類永遠的傳承下去而不會過時。但是知識是思維的載體，沒有豐富的知識，思維將難以理解。思維盡管抽象化、概念化，但能留在人們記憶中的可能是其可視化、形象化的表現，即應將思維以可實現、可視化的方式而不是簡單化、概念化的方式傳授給學生，把知識貫穿于思維的講解與訓練中。

在計算機基礎教學中，抽象和分解，保護、冗余、糾錯，遞歸，關注點分離、海量數據計算、啟發式推理等都屬于計算思維，如何將他們融入到計算機知識的講解，下面以EX－CLE中的函數為例，來了解計算機基礎與計算思維的融合。對于SUM函數SEARCH函數，按照傳統的任務驅動式教學方式，首先了解兩個函數的語法和參數，然后了解他們的操作方法，最后通過布置任務，讓學生練習函數的用法之后就結束任務。而要將計算思維融入課程教學，則應繼續帶領學生了解函數的計算過程，如SUM計算過程為首先計算出number1與number2的和，再用這個和繼續與num－ber3相加，最后將相加結果呈現在表中，并讓學生了解此過程體現出來的計算思維———循環思維。而在search函數中，其順序查找過程為：從表中最后一個記錄開始，逐個進行記錄的關鍵字和給定值的比較，若某個記錄的關鍵字和給定值比較相同，則查找成功；反之，若直至第一個記錄，其關鍵字和給定值比較都不等，則表明表中沒有所查記錄，查找不成功。體現出來的是計算思維中的遞歸思維，與數學思維中的歸納法有著相似的處理方式。教師應當以實際問題的求解過程為目標，讓學生了解函數求解問題的思維和方法，引導學生思考，在讓學生理解知識的同時加強思維的訓練，要讓學生在學到了計算機的應用方法以后，進一步的理解計算機求解問題的方式，逐步去培養提高學生的計算思維能力。

5結語

計算思維的培養應該是一個長期的過程，因此對于非計算機專業學生計算思維的培養是一個值得探討的話題，如何在計算機應用基礎教學過程中融入計算思維的培養，提高學生解決問題的能力，筆者在今后的教學過程中將繼續不斷的探索。參考文獻：

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作者：王凱麗 單位：廣州工商學院