计算机应用与计算思维关系探究

1、 计算机应用与计算思维关系探究 金莹，陶烨（南京大学 计算机科学与技术系，江苏 南京 210093）Reference：分析在计算机应用人才培养的目标框架下，秉承“面向应用，需求导向，能力核心，分类指导”的原则，从实际应用和专业需求的角度出发，通过计算机基础课程的教与学，在计算机应用中自然而然地培养学生计算思维的能力，并在此过程中正确处理好理论学习与动手实践的关系。Keys：计算思维；计算机应用；计算应用；计算机基础教学；非计算机专业基金项目：教育部高教司大学计算机课程改革项目“以计算思维能力培养为主线的理工类专业大学计算机课程改革研究”（2-8）。第一作者简介：金莹，女，副教授，研究方向为计

2、算机基础教育、计算机应用，。0引言大学计算机基础课之所以成为很多高校本科生必修的公共基础课程，主要源于计算的思想、技术、方法和计算机在许多专业都有非常深远和重要的应用，高校各专业的本科生都必须具备一定的信息素养、计算思维以及计算机应用能力。由于计算机科学与技术发展的势头相当迅猛，同时计算机科学和技术在各领域中的应用日益深入，对高校非计算机专业的计算机基础课程不断地提出挑战。从20世纪80年代初期计算机基础课程在高校开设至今，为适应科技发展和社会及专业应用需求，计算机基础课程从形式到内容都在不断更新和改革，一代又一代教师为此不懈努力着，每一轮计算机基础课程的改革都推动了计算机人才培养工程的不断进

3、步，为各领域中计算机应用人才的培养做出了不可磨灭的贡献。最近，关于计算思维的研讨，引起了大家的注意，实践中也提出了许多问题，也有一些不同的认识。1在计算机应用中自然而然地培养计算思维近几年来，随着对计算的深入审视，我们发现不仅计算机在各个领域中有着非常重要的应用，而且计算所带来的方法、技术和思想也对很多专业产生了深远的影响。因此，在计算机基础教学中计算本身所蕴含的思想和方法也越来越被重视，以此为基础，在理论层面上提出了计算思维的概念。目前在计算机基础教学中要注意培养学生计算思维能力已成为共识，于是在教学改革的推进过程中，如何将计算思维的培养落到实处，成为了教学改革中一个实际问题。在研究计算思维

4、问题时，首先应当处理好计算思维和计算机应用之间的关系。我们认为在计算机基础教学中，应当秉承“面向应用，需求导向，能力核心，分类指导”的原则。不能离开计算机应用孤立抽象地讨论计算思维，而应在计算机应用过程中培养计算思维。对于非计算机专业的学生而言，学习计算机课程的重要目的就是服务于将来的各种应用，计算机课程改革从来不应该否认这个重要性，而是需要与时俱进地从实际出发，适应学生的变化、专业的发展、技术的进步、应用的深入和社会的需求。就像数学课程的内容构建不是以逻辑思维为主体一样，计算思维也不应成为计算机基础课程构建的主体，而应当坚持面向应用，以非计算机专业对计算机和计算的需求为导向，将计算思维渗透于

5、课程内容知识点中。计算思维原本就存在于教学内容之中，作为一线教师并非要将计算思维本身的概念和内容直接传授给学生，而是要深入理解其精髓，根据所在院校的层次、所教授的学生特点和专业需求，从实际出发，将合适的内容要素融入到计算机课程的内容和案例中，以自然而然、深入浅出的方式表达和体现。显然，由于学校和专业不同以及学生的个性化差异，在内容和方法上是有很大区别的，绝不能不问对象，强求统一。很多人在探讨如何将计算思维“落地”实施的问题。其实计算思维能力的培养不应当从理论出发、从上而下、全面逐个地去“落实”，相反，应该由下而上地从课程内容的各个知识点中自然而然地提炼出计算思维，使它从具体的事实中升华显现出来

6、，潜移默化，逐渐内化为学生的一种思维习惯，使之具有解决问题的普适思想。例如，在介绍递归时，可在讲解完毕相关概念后告诉学生，递归就是计算思维，用递归的思想可以解决很多较为复杂的问题，如汉诺塔问题、背包问题、兔子繁殖问题等。因此，如何面向应用，并将计算思维渗透于课程内容中，全面合理地规划和建立起一个与计算机相关的课程体系才是本轮教学改革的重点。2从实际出发，与专业应用结合，重视计算思维能力的培养在计算机课程体系的建设中应体现专业区分度，文理工商医等不同专业计算机的应用需求是不同的，有些与计算机联系更为紧密的学科甚至需要开设一些计算机专业类课程。计算机课程体系的建设不仅仅是计算机基础教师的责任，更应

7、该让人才培养计划的制订者认识到其重要性，认真审视思考，提出需求，由计算机基础教师、计算机专业教师和各院系专业教师共同研究制定，真正打破专业壁垒，使学科得以相互交叉渗透，从而在各专业领域中实现计算机更深入更充分更契合的应用。目前，很多院系专业并不十分重视计算机在专业中的应用，或者对于应用的认识较为狭隘或浮于表面，没有充分认识到不仅计算机在本专业领域的重要作用，而且计算本身的各种思想、技术、方法都可转化应用于本专业领域中，计算所赋予的是一种强大而普适的能力，拥有它将能解决很多计算时代之前无法解决的问题。有的人只是直接化地认为只要学生掌握专业需要的浅层的纯操作性的软件应用即可，不重视让学生掌握一些规

8、律和共性的知识，培养学生的计算思维和各种能力。长此以往，没有系统化的训练和能力的支撑，当面临软件升级或更换使用其他应用软件等种种情况时，学生就会束手无策，无法满足社会对大学生厚基础、强能力的需求。这种现象的产生，部分原因是由于目前非专业计算机相关课程体系及内容主要是由计算机专业专家学者、教务行政部门为主建立的，如果能切实从专业需求的角度出发来构建课程体系和内容的系统性，将大大改善目前计算机课程开设所面临的窘境。我们认为，在进行课程体系构建时，需要计算机基础教学教师和部分计算机专业教师主动走入院系，针对不同专业分别进行调研，与专业领导尤其是人才培养计划的制订者、教师、学生充分交流，让他们足够了解

9、计算机课程教授的内容和培养的能力，以及这些与专业应用之间的关系，共同探讨需要变化和改进之处，并以当前社会发展形势和人才培养目标为出发点规划构建更贴合专业应用的课程体系和内容。在实施的过程中还要保持不断的沟通与改进，甚至在一些科学研究课题上可以通过交叉合作的方式，加深相互之间的了解。通过对计算思维的研究，进一步拓宽了专业应用的思路。同时要注意，在课程内容建设中不仅要培养计算思维能力，还需要培养行动能力。只有思维而没有行动能力，只能是纸上谈兵。除了思维能力外，还有应用能力、分析问题解决问题的能力、创造性能力等，这些都是十分重要的能力，且它们能够通过计算机相关课程培养和提升。认清这一点就不会厚此薄彼

10、，在内容构建时就能更为全面的进行考虑。在强调培养计算思维的过程中，教师应该站立于更高的角度，让学生能意识到他们所学所知的领域中都蕴含着各种思维，且这些都是他们所需培养和锻炼的，在解决实际问题时是需要多种思维共同作用作为指导，通过行动能力最终落实和解决的。计算思维带来了重新审视各学科的视野，也使所有人在学习其他专业学科时能同样重视它们所蕴含的思想与方法，在解决实际问题时就能灵活有效地实现各种思想的交融和方法的互通，这样更有利于创造性能力的培养。3基础课程的任务考虑课程体系中不同课程所处的层次，计算思维的培养也应当是分层次的。例如在一年级的计算机基础课程中，知识内容里主要可通过一些案例与专业应用结

11、合，让学生感受所学与所用之间的关系。有些案例需要向专业教师求教，而还有很多案例并不需要刻意从专业文献中寻找。经过多年的计算机基础教学，不难发现课程中的很多知识点，只要想挖掘，都能找出它们与实际需求的相关性，可以根据学生的层次和专业从不同角度阐述各种问题和知识，同样能达到与专业和应用相结合的目的，还能同时让学生感受到知识的基础性和思维的灵活性，同样的知识经过不同人的转换就能应用于他们所面临的不同问题和专业中。只是，这些都需要教师在知识的理解和传授上多下功夫，若不花精力仔细研究，或者脱离实际的闭门造车，或者一劳永逸地备一次课就打算教很多年，都是不可取的。此外，为紧跟时代发展的步伐，基础课程的内容中

12、应体现最新最热的一些知识、技术和应用，对最新科技的了解是当代大学生素质提升所必需的。因此，基础课程的内容采用模块化的方式更易灵活地组织和搭建，以适应知识技术不断更新和不同专业不同特点的需求。同时，也要考虑低年级大学生本身尚未接触到较深的专业领域，对专业问题其实了解并不充分，只能在计算机基础课程中适当增加一些与专业应用相关的内容，提升其学习兴趣和指向性，而不能过分强调专业应用的方向；此外，学生将来从事专业相关工作或研究的比例并不很大，跨专业人才很多，低年级学生更需要宽泛的知识面和坚实的基础以提升他们的信息素养和计算思维能力。因此，可以在计算机基础课程中介绍与各种不同专业应用相关的内容，以及一些共

13、性的规律性的内容，还有与很多常见实用问题解决相关的内容。而在本科高年级可以开设与实际或专业应用结合更为紧密的课程，以及相关的综合类计算机应用课程，解决学生走向社会后面向具体工作岗位必须经过培训和一段学习适应期才能胜任的问题，有效解决大学学习与社会需求在衔接上有罅隙的现状。4正确处理理论与实践的关系计算机课程内容的构建应正确处理好理论和实践的关系。有人认为基础课程应以培养应用技能为主，强调通过实践掌握应用技能，不必学习理论知识；有人则认为基础课程的任务是打好理论基础，强调系统的理论知识。我们认为，这两种做法都有失偏颇。计算机基础教育实际上是计算机应用的教育，应该以应用为目的。显然脱离实践和应用的

14、理论是无的放矢，同样没有理论指导的实践应用是盲目的。学习理论知识是为应用服务的，可以使应用更深入更有效。理论学习与实践应用不仅不矛盾，而且相辅相成，相得益彰。在实践和应用的基础上学习必要的理论知识可以帮助学生更加深入地了解计算机，从而更好地应用计算机。由于现在软件日益“傻瓜化”，学生在上大学之前就掌握了很多软件的使用，具有了初步的计算机应用能力，但是他们接触的大都是片断化的知识，处于“兵来将挡水来土掩”的状态，并没有把很多共性的内容关联起来，掌握计算机的一些本质性内容和思想，做到举一反三，触类旁通，未雨绸缪，游刃有余。以应用带动理论学习并且进一步推动应用，应当成为非计算机专业计算机基础教学始终遵循的方向。在教学上，可以从学生的感性应用认识出发，引导他们从理论上认知，将有关的知识进行关联，掌握其内在规律，以此为基础建立起面向应用的知识体系，做到了解计算机，应用计算机，驾驭计算机。5结语为了适应当今计算机科学与技术迅猛的发展势头，以及计算机科学和技术在各领域中日益紧密深入的应用形势，本轮计算机基础教学改革应坚持面向应用，与各专业紧密联合，将计算思维