“技能—能力—思維”三層次大學計算機基礎教學
計算機教育
作者：尹建新 張廣群
摘要：當前因受“狹議工具論”錯誤認識的影響致使非計算機專業大學計算機基礎教育受到衝擊，計算機基礎課程的學時也被縮減。針對這一問題，提出了以計算思維培養為核心，“技能-能力-計算思維”三層次培養目標的教學改革。對課程內容進行了麵向知識能力、計算思維教學的內容重構與組織，給出了具體的教學內容模塊，同時探討了計算思維培養教學方法。
關鍵詞：知識；能力；計算思維；大學計算機基礎；非計算機專業
中圖分類號：G427 文獻標誌碼：A 文章編號：1006-8228（2013）09-67-03
0 引言
二十世紀九十年代中期始，隨著計算機技術的發展，計算機作為一種工具在社會各領域得到迅速的應用，計算機知識以一種文化的形態在各行業進行普及，“不懂計算機是新時代的文盲”的認識深入人心。當初計算機基礎課程在學生的知識體係中擺在十分重要的地位。然而，隨著人們從小學、中學及家庭生活中對計算機的及早接觸，“計算機基礎”作為大學非計算機專業第一門計算機課程越來越難以突出其明顯作用與重要性，甚至麵臨著嚴重的危機，學時一再被壓縮，也有不少人認為這門課程沒必要開設了，任課教師也發出諸多感慨，認為要上好這門課，讓學生滿意，確實不是一件容易的事。
2006年3月，美國卡內基·梅隆大學計算機係主任周以真教授在美國計算機權威雜誌ACM提出並定義了計算思維（Computational Thinking）的概念，她指出在信息社會中計算思維是人們思考與解決問題的基本技能之一，是每個人應具有的思維能力。2010年7月，九校聯盟（C9）計算機基礎課程研討會上達成共識：旗幟鮮明地提出把“計算思維能力的培養”作為計算機基礎教學的核心任務[1]，同時倡導高等院校加強以計算思維能力培養為核心的計算機基礎教學課程體係和教學內容的研究。自此計算思維得到了國內計算機基礎教育界的廣泛重視，諸多高校也正在實踐基於計算思維培養的大學計算機基礎教學[2-3]，然而，在具體的執行過程中遇到了許多問題，如教學內容的重構與取舍，教學模式與方法的實施等。本文基於作者從事非計算機專業第一門計算機課程十多年的教學改革與實踐，從“技能-能力-計算思維”三個層麵探討了非計算機專業大學計算機基礎課程的定位、教學內容重構、基於計算思維的教學方法等[4-5]。
1 大學計算機基礎課程的特點
目前國內高校的大學計算機基礎課程主要由理論知識講授和操作技能訓練兩部分組成。理論教學的主要內容有：計算機基礎知識，包括誕生與發展等、計算機組成及工作原理、數據表示與存儲、操作係統基礎、數據庫基礎、多媒體技術基礎、計算機網絡基礎、計算機與信息安全等。操作技能訓練有：介紹計算機的一些基本操作和常用軟件的使用，主要是OFFICE軟件、多媒體軟件、網頁製作軟件及網絡使用。教學內容廣而泛，基本上是有關各領域的濃縮版，什麼都講一點，但又什麼都沒深入，眾多概念的介紹使學生覺得課程內容雜且空洞，而且大多數學生認為計算機隻是一種工具，會操作和使用計算機就足夠了，對課程中的理論知識並不重視，這種認為計算機基礎教學就是教一些計算機軟件及其使用方法的“狹義工具論”思想不由而生，這是計算機基礎教學者值得思考的問題，教學模式及教學方法更有待於每一位從教者去探索。
2 技能-能力-計算思維三者在大學計算機基礎課程中的理解
大學計算機基礎課程中技能的熟練掌握是必須的，也是最基礎的，但計算機技能也不一定需要通過課程教學實現，在網絡與信息技術如此發達的時代，學生可以通過網絡平台的學習獲得這種技能。從科學的角度看，計算機具有本身的科學體係，在教學的過程中，重要的是需要認識其科學性和基礎性。計算機技術發展日新月異，技術的進步並沒有改變計算機構成的基本原理，也沒有改變它二進製信息表示和處理器的核心地位。因此單純把技能性知識作為課程教學的重點，不符合計算機學科本身的特點。計算機已不單純是一種工具，通過對計算機的學習，我們要獲得用計算機解決其專業領域問題的一種能力，更重要的是獲得計算思維方法。技能學習可以產生立竿見影的效果，而知識需要逐步積累。知識能力和計算思維這兩者不能僅通過課程學習獲得，而需要一個長期積累和自我超越的過程。
要形成科學的方法就需要發現問題並尋找解決問題的思路。通過大學階段的計算機基礎類課程學習，建立有關計算機係統的概念，了解計算機是如何處理問題的，是如何把對問題的求解歸結為程序處理的，進而理解程序處理是計算機所獨有的方法，也是科學研究處理分析數據所依賴的方法。計算機具有一套完整的處理過程，理解它的處理過程對進一步使用計算機方法解決專業問題的重要性是顯而易見的。即使不是直接去設計程序，但如何描述問題以使得計算機能夠處理問題是使用計算機的第一步。有了計算機方法，就有了計算機思維意識。有專家認為，“計算機思維意識”是指在解決專業問題過程中能夠“知道”如何使用計算機。這是一個很大的問題，顯然不能簡單地理解“會使用”計算機就能夠做到培養“計算機思維意識”。這不但需要計算機基礎類課程的學習，更需要在後續專業課程的學習中與計算機相結合。