大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐在人才培養(yǎng)和應(yīng)用等方面都取得了驕人的成績(jī)，但也存在很多不盡人意之處。由于教學(xué)理念及認(rèn)識(shí)上的偏差，在教學(xué)中往往將教學(xué)重點(diǎn)放在對(duì)計(jì)算機(jī)基本概念的抽象講解和各類常用/流行軟件的使用說明上，忽略了對(duì)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)處理實(shí)際問題應(yīng)具備的計(jì)算思維及綜合能力的培養(yǎng)。而計(jì)算思維本身蘊(yùn)含有強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，因此應(yīng)將其作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為此，由清華大學(xué)等九所985高校于2010年7月在西安舉辦的首屆計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)上明確提出大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)將培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”作為教學(xué)的核心任務(wù)。

一、計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)教學(xué)改革

美國(guó)卡內(nèi)基•梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任周以真(JeannetteMWing)教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威雜志ACM(《CommunicationoftheACM》上發(fā)表并定義了計(jì)算思維(ComputationalThinking)。她指出:“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和以及人類行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。”同時(shí)就該理論提出計(jì)算思維具有的六大特征，其中，最主要特征“是人的，不是計(jì)算機(jī)的思維方式;是思想，不是人造物;面向所有的人，所有地方”。針對(duì)周以真教授的這一定論，國(guó)內(nèi)外許多專家、學(xué)者進(jìn)行了大量的探索和研究，其中以桂林電子科技大學(xué)董榮勝等國(guó)內(nèi)學(xué)者結(jié)合國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀，認(rèn)為將周以真教授的“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念……”改寫為“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想與方法……”更能適合我們的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的教學(xué)與研究。計(jì)算思維采用了抽象和分解來迎接龐雜的任務(wù)或者設(shè)計(jì)巨大復(fù)雜的系統(tǒng)。由此可以認(rèn)為計(jì)算思維是通過約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問題。因此，它不再屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家的專利，而是每個(gè)人在未來必須具備的基本技能。

將計(jì)算思維運(yùn)用到計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域是近十年來提出的一種新的學(xué)術(shù)思想，已引起國(guó)際國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的廣泛重視。早在2007年美國(guó)科學(xué)基金會(huì)(NSF)就啟動(dòng)了“大學(xué)計(jì)算教育振興的途徑”(CISEPathwaystoRevitalizedUndergraduateComputingEducation，CPATH)計(jì)劃，并投入巨資進(jìn)行美國(guó)計(jì)算教育的改革。經(jīng)過兩年的研究，在申報(bào)的2009年項(xiàng)目提出了更為具體的以計(jì)算思維為核心的課程改革計(jì)劃。CPATH計(jì)劃的啟動(dòng)不僅引起美國(guó)教育界的關(guān)注，也引起美國(guó)科學(xué)界的關(guān)注。2008年，美國(guó)科學(xué)基金會(huì)(NSF)還啟動(dòng)了一個(gè)涉及所有學(xué)科的、以計(jì)算思維為核心的重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃“計(jì)算使能的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新”(Cyber－EnableDiscoveryandInnovation，CDI)，進(jìn)一步將計(jì)算思維的培育擴(kuò)展到美國(guó)的各個(gè)研究領(lǐng)域。而由李國(guó)杰院士任組長(zhǎng)的中國(guó)科學(xué)院信息領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組在撰寫的《中國(guó)至2050年信息科技發(fā)展路線圖》中也指出:計(jì)算思維的培育是克服“狹義工具論”的有效途徑，是解決其他信息科技難題的基礎(chǔ)。孫家廣院士在《計(jì)算機(jī)科學(xué)的變革》一文中明確提出:(計(jì)算機(jī)科學(xué)界)最具有基礎(chǔ)性和長(zhǎng)期性的思想是計(jì)算思維。由此不難看出，計(jì)算思維在國(guó)家振興、技術(shù)創(chuàng)新以及人才培養(yǎng)等方面所發(fā)揮的重要作用。

二、農(nóng)業(yè)院校大學(xué)生“計(jì)算思維”意識(shí)培養(yǎng)對(duì)策

作為農(nóng)業(yè)院校基礎(chǔ)性課程教學(xué)之一，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)處理問題時(shí)應(yīng)具備的一種科學(xué)的的思維方式，并能將這種思維有效地運(yùn)用到處理專業(yè)問題的實(shí)踐中。作為科學(xué)思維的三大支柱之一，計(jì)算思維在培養(yǎng)人們運(yùn)用計(jì)算科學(xué)解決各種實(shí)際問題方面正發(fā)揮著不可替代的作用。長(zhǎng)期以來，由于人們對(duì)計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的作用認(rèn)識(shí)不足，錯(cuò)誤地認(rèn)為講思維等同于講理論、講理論不實(shí)用，技能與操作才是實(shí)用的東西。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是講授各類軟件工具的使用以及簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)與開發(fā)，因此，在授課環(huán)節(jié)中主要講授抽象的概念、枯燥的原理、簡(jiǎn)單的結(jié)論和操作，而忽略了在處理問題過程中應(yīng)具備的分析問題的思路(如何化繁為簡(jiǎn)，變抽象為具體、直觀)、解決問題的步驟和方法、科學(xué)論證和檢驗(yàn)結(jié)論正誤等正確思維方式的培養(yǎng)，以這種方式組織教學(xué)不僅不能使學(xué)生了解和掌握解題思想和處理方法，而且不利于學(xué)生潛能的釋放和發(fā)揮，更不利于創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)。因此只有改變觀念，將計(jì)算思維思想引入到農(nóng)業(yè)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)和運(yùn)用計(jì)算思維思想和方法去解釋和運(yùn)用抽象的概念、枯燥的原理和紛繁復(fù)雜的邏輯關(guān)系有效地處理和解決各種實(shí)際問題，以克服“狹義工具論”對(duì)教學(xué)的影響，并從中提升個(gè)人綜合創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。真正把培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”能力作為教學(xué)核心。

(一)更新教學(xué)理念，在教學(xué)中將知識(shí)傳授貫穿于“計(jì)算思維”培養(yǎng)的過程始終

眾所周知，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)計(jì)算科學(xué)的目的在于運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支持各學(xué)科研究及創(chuàng)新的計(jì)算手段，而大多數(shù)農(nóng)林院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)仍停留在以抽象的理論知識(shí)和簡(jiǎn)單的應(yīng)用講解為主的層次上，究其原因，除學(xué)時(shí)有限教學(xué)資源不足等客觀因素外，更主要的還是認(rèn)識(shí)上的問題，沒有充分認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維在學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用計(jì)算科學(xué)處理專業(yè)問題方面以及在創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中所發(fā)揮的作用。因此，在教學(xué)中必須強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維意識(shí)的培養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)將計(jì)算思維培養(yǎng)貫穿于知識(shí)的傳授之中。

1.力求實(shí)現(xiàn)思維與知識(shí)的完美統(tǒng)一

所謂知識(shí)，就其內(nèi)容來看是客觀事物的屬性與聯(lián)系的反映，是客觀世界在人腦中的主觀映像。它是人們認(rèn)識(shí)世界客觀事物的惟一途徑。同樣，人們認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)也是學(xué)習(xí)通過計(jì)算機(jī)知識(shí)這一視角實(shí)現(xiàn)和完成的。作為一種人造實(shí)體，計(jì)算機(jī)的知識(shí)體系是由系統(tǒng)組成及應(yīng)用等方面的內(nèi)容組成，而這些內(nèi)容極具思維抽象、邏輯性極強(qiáng)等特點(diǎn)，是由一系列極為復(fù)雜、高度抽象的知識(shí)構(gòu)成。因此，如何將這些知識(shí)以一種具體、形式化思維方式傳授給學(xué)生乃是非計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中亟待解決的關(guān)鍵問題。這種方式傳遞給學(xué)生的信息不是某個(gè)具體問題實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，而是認(rèn)識(shí)和處理這類問題應(yīng)具備的正確的思維方式。如在講授數(shù)據(jù)處理知識(shí)時(shí)，可以“數(shù)據(jù)的數(shù)字化表示→數(shù)字編碼(譯碼)→數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)→數(shù)據(jù)的處理→數(shù)據(jù)的顯示輸出”這樣的思維方式詳細(xì)介紹數(shù)據(jù)處理所運(yùn)用的知識(shí)要點(diǎn)，由于這種教學(xué)思想比較接近生活、具體、鮮活、很容易被學(xué)生所理解和接受，并使學(xué)生能在思維的培養(yǎng)過程中很快掌握相關(guān)的知識(shí)，而且能建立一種科學(xué)、正確認(rèn)識(shí)和處理問題的思維。一旦學(xué)生掌握這一思維之后，便可以很容易地將其推廣至任何類型的數(shù)據(jù)處理，從而為其將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到專業(yè)問題的處理提供了一個(gè)更為廣泛的思維和創(chuàng)新空間。