摘要：计算思维已成为现代多学科人才必须具备的一项基本素质。为了在计算机导论课程的教学中大力培养学生的计算思维能力，文章依据计算思维的内涵和计算机导论课程的构建目的，从教学内容、教学理念、教学方法及教学评价4个方面介绍课程改革情况，指出这种改革充分体现以人为本、传授知识、培养能力、提高素质、协调发展的现代教育理念。

　　关键词：计算机导论；计算思维；课程改革；自由文理；团队教学

　　0 引言

　　针对国内外计算机教育发展的新动向，教育部高等学校计算机专业教学指导分委员会联合中国计算机学会教育专业委员会、全国高等学校计算机教育研究会，特别就计算思维能力的培养问题形成几点认识。计算机专业教育应该在计算思维能力培养中做出表率，将系统化计算思维能力的培养贯穿在计算机专业的教育中。计算机导论是计算机专业的一门先导必修课程，是作为计算机专业学生进入大学后的第一门专业课程，其主要作用可以归纳为“五导”：导知识、导方法、导思维、导意识和导职业。我们认为“导思维”是首要的，也是最为核心的，同时也是最难做到的，“导思维”在引导培养学生计算思维能力的过程中，可以很好地、潜移默化地达到其他4项引导作用。

　　如何建立计算思维能力的培养要求、实施途径、评测规范与方法一直是当前计算机教育者从事计算思维研究的一项重要课题。我们结合教学团队多年的经验积累，依据计算思维的本质和特征及计算机导论课程的构建目的，从教学内容、教学理念、教学方法及教学评价等方面探讨如何在计算思维驱动下对计算机导论课程进行一系列的改革和探索。

　　1 计算思维与计算机导论

　　计算思维（Computational Thinking），笼统地讲，是指受过良好训练的计算机科学工作者面对问题所习惯采用的思维方法，体现为在过去半个多世纪以来成就计算机和信息技术辉煌发展过程中行之有效的若干分析问题与解决问题的典型手段与途径。其具体内涵在近年来发表的文献资料中均有丰富论述。而有关计算机导论课程的构建问题，在1989年ACM攻关组所提交的“计算作为一门学科”（Computing as a discipline）报告中认为，该课程要培养学生面向学科的思维能力，使学生领会学科的力量，以及从事本学科工作的价值所在。报告希望该课程能用类似于数学那样严密的方式将学生引入到计算学科各个富有挑战性的领域之中。

　　2008年6月在网上公布的ACM对CC2001（CS2001）进行的中期审查报告（CS2001 Imerim Review）（草案）中，开始将美国卡内基·梅隆大学计算机科学系教授周以真（Jeannette M.wing）倡导的“计算思维”与计算机导论课程绑定在一起，并明确要求该课程讲授计算思维的本质。

　　综上所述，计算机导论这门课程不是解决对计算机功能的工具性认识问题，而是要对学生进行专业引导和思维引导，应该以面向计算学科的思维能力，也即计算思维能力的培养为核心。学生如果有了良好的计算思维品质，不管环境、知识需求如何变化，都可以灵活应变，从而为今后的专业学习以及走上工作岗位打好坚实的基础。

　　2 计算思维驱动下的课程改革

　　2.1 统一教学目标，灵活教学内容

　　美国卡内基·梅隆大学周以真教授认为：计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维一大特征是数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。所以计算思维的研究存在多维性，它紧密地同数学、科学和工程结合在一起。另一方面，计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人和机器去执行，在求解问题时必须从人的认知、心理、思维活动和学科发展角度去入手，故存在研究角度的多态性。

　　因此，计算思维多维、多态的复杂特征决定了计算机导论课程当前培养方案的多样性与差异性。当今计算机的理论和技术发展太快，新的知识大约每两年就会增长一倍，教材根本无法实现实时地对新知识、新技术进行跟进。因此，我们主张教材为辅，“导思维”为主的原则，在统一的数学目标指导下灵活课程的讲授内容，留给教师和学生最大的思考空间。没有了教材的“束缚”，教师有了更多的掌控空间，学生也不会因教科书而将概念固定化，更不会出现临考抱“教材”的现象。

　　我们确定计算机导论课程的教学目标是：在学生建立计算机专业学科知识体系框架的同时激发学生的学习兴趣及学习的主动性，培养学生的计算思维能力、洞察问题及解决问题的能力，为后续学习相关专业课程、参与创新课题等打下坚实的基础。在教学内容的划分和安排上，由于课时有限，我们主张理论教学内容在划分上尽可能地简单分明，前后知识可以很好地呼应起来，这样更有利于知识点的系统化，不会因为章节庞杂、知识点太多而导致学生难于消化。为此将课程的讲授内容简单划分成3大部分：

　　（1）介绍计算学科各领域的发展史及前沿，揭示各主要领域的基本规律及相互之间的内在联系；认识当前社会和职业问题等。

　　（2）介绍计算机学科中的经典科学问题，初步认识和理解抽象、理论和设计3种学科形态。

　　（3）讲解计算机学科中的核心概念（如算法、数据结构、程序、软件、硬件、信息表示等），探讨研究学科中的数学方法和系统科学方法，培养计算思维能力。

　　在讲授过程中，我们借助精心制作的多媒体课件，结合授课内容和计算思维的培养目标，随时有针对性地调整和丰富自己的讲授内容。例如，讲解计算机学科各领域的发展史时，通过引荐吴军老师的《浪潮之巅》，让学生对整个信息产业有个整体了解，明鉴信息技术之兴衰和发展；而王伟老师的《计算机科学前沿技术》则系统展示了计算机学科各领域中令人激动的前沿技术，揭示未来计算机的发展方向，很好地体现了计算思维及其重要性。

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