摘 要：增强能力的培养，能否解决我国计算机基础教学所面临的某些重大困难，提高计算机基础教学质量？把计算思维能力培养融入计算机基础教学过程中，在认识和实际操作上会遇到哪些困难？这些既是培养计算思维落实到教学时必须面对的，又是计算机基础教学一线教师十分关心的问题。本文介绍了作者对计算思维落地过程中一些普遍性问题的思考。
关键词：计算机基础教学；计算思维；能力培养；“落地”问题
一、面临的形势
1.历史上的两次重要改革
我国计算机基础教学已有30多年的发展历史，计算机基础课程始终按经济社会需求不断调整内容，适应了人才培养的需求，成为高校重要的基础课程。在30多年的发展过程中，计算机基础课程曾经进行了两次重要的改革。
第一次重要改革发生在1997年。教育部高教司发布了《加强非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见》（即155号文件），确立了计算机基础教学的“计算机文化基础-计算机技术基础-计算机应用基础”3个层次的课程体系，同时规划了“计算机文化基础”、“程序设计语言”、“计算机软件技术基础”、“计算机硬件技术基础”和“数据库应用基础”5门课程及教学基本要求。提出了教学手段、方法改革要求，建立计算机基础教学归口领导的教学组织和加强教学条件建设的建议。这次改革确立了计算机基础课程的地位，并对课程体系作了规范化研究。
第二次重要改革起始于2004年。在《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》中，明确提出了进一步加强计算机基础教学的若干建议，确立了“4领域×3层次”计算机基础教学内容知识结构的总体构架，构建了“1+X”的课程设置方案，并将“大学计算机基础”作为第一门课程。此项改革促进了计算机基础教学不断向科学、规范、成熟的方向发展。
2.新形势下改革的必要性
回顾计算机基础课程曾经进行的重要改革，可以发现改革的推动力来自于三个方面：一是外部需求，经济社会对人才计算机能力要求和专业对计算机基础教学的要求不断提高；二是技术层面，计算机技术的迅速发展，计算机的应用领域极大扩张、重要性日益凸显；三是教学改革发展，由于中学信息技术教学的开展以及高校交叉学科的兴起，对于计算机基础课程教学内容不断提出新的要求。
目前，随着整个社会计算机应用水平的提高，对于高校计算机基础课程的教学内容提出了新的要求，即不能仅仅着眼于软件工具的使用，而应有相对稳定的、体现计算机学科思想和方法的核心内容，同时需要更加突出思维方法的训练。在有的高校，由于课程改革滞后，计算机基础课程面临被压缩或取消的压力。综合考虑思维培养与技能培养的教学目标，构建新的课程内容，成为计算机基础课程教学改革的紧迫任务。
二、计算思维的提出
2010年7月，在西安交通大学主办的“九校联盟 （C9）计算机基础课程研讨会”上，交流了国内外计算机基础教学的现状和发展趋势，并就以九校联盟（C9）为代表的我国高水平研究型大学如何在新形势下提高计算机基础教学的质量、增强计算思维（Computational Thinking）能力的培养，进行了认真的讨论。随后正式发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》（以下简称《联合声明》），宣示九校达成的4点共识：
（1）计算机基础教学是培养大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节，是培养复合型创新人才的重要组成部分。
（2）旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务。
（3）进一步确立计算机基础教学的基础地位，加强队伍和机制建设。
（4）加强以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程体系和教学内容的研究。
不难发现，《联合声明》对增强计算思维能力培养、提高计算机基础教学的质量寄予厚望。计算思维是什么？计算思维为什么可以成为当前计算机基础课程教学改革的核心？C9共识在其他类型高校中有无普遍指导或参考价值？这些问题有深入探讨的必要。
计算思维是人类科学思维活动固有的组成部分。人类在认识世界、改造世界过程中表现出了三种基本的思维特征，即实证思维、逻辑思维和计算思维。以能行性、构造性、模拟性为特征的计算思维方式在现代科学的形成过程中逐步清晰。随着计算机技术的出现及其广泛应用，更进一步强化了计算思维的意义和作用。计算科学已经和理论科学、实验科学并列成为推进社会文明进步和科技发展的三大手段。
根据教指委的研究，计算机基础教学能力培养目标中最主要的两个学科专业能力是：对计算机的认知能力和应用计算机的问题求解能力。由此可见，计算思维能力是计算机基础教学能力培养的核心内容。计算机基础课程作为大学通识教育的重要组成部分，应该像数学、物理一样成为大学生认识世界、改造世界的三大基本思维方式训练的基础课程，从而在人才的全面素质教育和能力培养中承担起重要的职责。
三、计算思维能力培养落地问题
2010年11月，陈国良院士在第六届大学计算机课程报告论坛上所作的报告，第一次正式提出了将“计算思维能力培养”作为计算机基础课程教学改革切入点的倡议。多所学校和多位专家围绕这一观点开展了大量的研究和实践工作，并在2012年7月在西安交大召开的“第一届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”上做了展示与交流。增强计算思维能力的培养，已成为当前大学计算机基础教学改革的主旋律，并且得到了教育部高教司的重视与支持，近期拟通过高教司立项的方式进一步推动这一改革工作。
在令人鼓舞的同时，我们也清醒地认识到要将计算思维能力培养落实到具体课程内容与教学过程中去，也就是解决计算思维能力培养“落地”的问题，还需要做大量艰苦与细致的研究工作。目前，关于计算思维的理解多停留在“哲学”或者“科学”层面，在“教学”层面上没有形成一个清晰的表达体系，其内涵、外延还没有得到清楚的描述。
西安交通大学自《联合声明》发表之后，在课程内容方面开展了大胆的探索。2011年秋，新生的“大学计算机基础”课程按理、工、人文三类，实施了三种改革方案的试点；从期末问卷调查数据分析看，学生不但接受融入计算思维之后的教学内容，而且有多于半数的学生能意识到知识背后的思维训练，这就坚定了继续试验下去的信心。近两年来，我们摸着石头过河，有体会也有教训。下面介绍我们曾经的争论和依然的困惑。
1.简单，不是很难
（1）融入计算思维，主要就是教学方法改革。从解决问题的角度出发，强调解决问题的方法、思路，这就是计算思维。解一个问题，想一想方法，还有哪些问题使用了相同的思想和方法。这就是教了学生计算思维。
启发式就是计算思维。计算思维不是内容的改变，不是工具的改变，而只是教学方法、方式的改变。启发式最能体现这种改变：引导学生思考，使之看到问题之外的问题、方法之外的方法、没有联系的联系，这就是计算思维了。
（2）计算思维能力培养的改革，主要就是增加与计算思维有关的内容。培养计算思维，首先应让学生学会如何运用计算机科学的基础概念进行问题求解，所以应在大学计算机基础课程中加强计算机语言教学。在程序设计课程中强调与培养计算思维能力有关的数据结构和算法实现。
以上这些看法似是似非，不全面、不准确。
2.困惑，做好不易
（1）认识论上的困惑。我们为学生每一个阶段积累的感性认识，不足以支撑上升到该阶段我们所期望的理性认识的高度——计算思维。有时我们期望，每一节课都有一个从感性到理性的飞跃。
（2）教学方法和手段的困惑。在1～2门课程之内，用有限的课时，在很多学生计算机基础很薄弱的条件下，我们可以采用何种不同寻常的教学手段和教学方法，使得我们突破学习之瓶颈，让学生更好掌握计算思维？
（3）计算思维评估的困惑。在教学计划中明确提出计算思维，不仅必须在横向上界定计算思维内容是什么、本质是什么、核心是什么，还要：
①在纵向上界定本课程计算思维能力培养的基本要求、较高要求是什么？
②通过何种方式对学生掌握计算思维程度进行考核？
③如何有效地评价融入计算思维的教学效果，如何从教学过程中获得有效的反馈？
困惑有认识上的，也有操作上的，还须探讨。
3.矛盾，不好解决
（1）与教学需求的矛盾。非计算机专业开设计算机课程目的是什么？学生学些什么知识？这些需求会不会和我们融入计算思维的需求相矛盾？突出的例子就是程序设计，不得不说 Java 比 C++更适合计算思维教学，但对大部分工科专业来说可能更喜欢C++语言。
（2）与教学计划安排的矛盾。由于我们上的课基本都是大一、大二的课，学生们还没有计算机基础，而具备一定的计算机基础无疑能更好地理解计算思维。通常的做法是在授课的后期加入计算思维的内容，课时数就变得更紧张了。
（3）与教学难度的矛盾。为了体现计算思维的一些概念，需要专门设计一些例子，大部分例子都是综合性的，提高了整体课程的难度。
（4）与教师计算思维教学能力的矛盾。许多教师显然对讲授准备不足，不论是自身知识积累、领悟水平，还是教案、教学方法、实践和考核方式等教学准备。难以在有限的学时中尽可能地加快学生的感悟速度。
出现这些矛盾，很正常，通过实践、磨合，矛盾可能逐渐变得不那么尖锐。
4.误区，已有共识
计算机基础课程重点讲计算思维的概念；
想在1～2门课程达到培养计算思维的目标；
在课程中使用了某种语言，如python，就是计算思维；
大学计算机基础中加入程序设计就是计算思维；
计算思维必须要通过程序课程来实现；
在程序设计中加入数据结构、算法就是计算思维；
之前的教学都没有体现计算思维。
现在看起来幼稚的看法，还真误导过一些人！
四、思考
计算思维能力培养落实到计算机基础教学中，这是一件前无古人的开创性工作，难度相当大。所幸这一命题引起了许多有识之士的兴趣，有了出色工作；教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会对这项工作已进行了深入研究，有了初步构想。这里我参考有关工作文件，谈一些个人粗浅认识，与大家共同探讨。
1.分类分层是必然选择
高校有不同层次培养目标，专业有不同应用需求，所以计算机基础教学改革方向必然是沿着多样化、分层次思路进行探索。教指委《关于申报大学计算机课程改革项目的通知》中指出，大学计算机的教学总体目标要求是“普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维能力”。这三句话既描绘了计算机基础教学完整面貌，又可以看成是三个递进层次。“普及计算机文化”使学生了解信息技术应用对人们生活、工作、学习方式所带来的变化和对经济社会发展所作出的巨大贡献，了解信息技术与自然科学、工程技术、人文社科等相互渗透、交叉融合，促进各学科的发展；“培养专业应用能力”使学生理解和掌握计算科学的基础知识和基本方法，掌握基本的信息技术应用能力，掌握利用计算工具解决专业领域问题的思路和做法；“训练计算思维能力”要求学生掌握计算思维能力解决专业领域问题的思路和做法，是在计算机教学新形势下的科学认识。
三个层次是一个完整的教学设计，有起始点，也有落脚点。各专业可以根据培养目标，科学地制订本专业的计算机课程的教学要求，做到“递进层次，有所侧重，避免偏废”。
2.三种模式灵活推动课程改革
将计算思维能力培养融入课程中的方法很多，浙江大学何钦铭教授归纳了相关专家的意见，提出了三种改革模式：
（1）方法推动式。课程教学内容不做大的调整，通过改进教学方法（例如专题研讨、问题引导、反思与自我建构等）引导学生体会知识背后所蕴含的计算思维规律和特点。
（2）内容重组式。课程教学的知识点没有大的抽换，但需以计算思维为主线重新组织，课程内容的结构有大幅度的调整。
（3）全面更新式。将课程教学知识点进行大幅度更新，加大和突出与思维训练有关的知识点，开设类似“计算思维概论”的通识课程。
3.在现有课程体系上进行提升
以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学改革并不意味着需要将现有的计算机基础教学课程体系和教学内容“推倒重来”，而是围绕计算机基础教学的目标，合理地定位计算机基础教学的稳定、核心的教学内容，突出实践能力与思维能力培养，形成计算机基础教学科学的知识体系、稳定的知识结构，让计算机基础教学成为名副其实的传授基本知识、培养应用能力、训练计算思维的大学通识教育课程。
以计算思维为核心的计算机基础教学研究可以重点在传统计算机基础教学研究的基础上做以下两个方面的工作：（1）在教学内容上，突出以“构造”为特征的问题求解方法的培养，通过梳理现有教学内容，进一步体现计算机基础教学的核心；（2）在教学方法上，突出实践能力和思维能力的培养，通过教学方法的改革展现计算思维的魅力和基本思想方法。
4.任课教师是课程改革的关键因素
在课程中培养计算思维能力，不是在原有内容上贴计算思维标签，也不是言必称计算思维；关键是要提炼并展现隐藏在知识背后的计算思维的光芒，引起学生求知欲望和心理共鸣。这就要求任课教师要精心设计教学内容与案例，改革课程体系结构，并适当釆用先进的教学方法；不能简单地认为融入计算思维就是增加一些抽象的知识点或者采用了某种教学方法。这对教师有相当高的要求，根据已有的实践，这一改革的成败关键在于任课教师。
5.以完整的课程体系实现计算思维能力培养
单独一门课程很难完整体现计算思维的许多内容，需要从课程体系的角度通盘考虑，研究计算机基础教学培养计算思维的整个架构。各个课程既要考虑自成体系，还必须考虑前后衔接、循序渐进。
在具体构建一门课程时，应考虑到专业需求与课程改革的平衡、技能传授与思想同化的平衡、学习难度与课程深度的平衡。可以采用如下3个步骤：课程目标保证专业需求-主要内容融入计算思维-综合实例体悟计算思维。
6.学科融合，引入跨学科元素
北京大学李晓明教授认为，在教学中有机地引入跨学科元素是培养计算思维能力的一种措施。在李晓明教授开设的“网络结构与效应原理”课程中，使用图论和博弈论的基本概念，去尝试解决社会学和经济学中与网络有关的若干经典问题。提供了在课程中体现计算思维的一个范例，其组织方式同样可以应用到其他课程中去。
根据学生的专业，将计算思维与专业应用进行融合，有利于让学生感受到利用计算思维求解问题过程中的魅力。“大学计算机”这门课可以不必停留在介绍计算机学科本身，而是从更高的角度发现其在各个学科中的关键应用，这样的一门课程或者一本教材必然是另一番风景，我们亦很期待。
[致谢：本文引用了教指委的一些工作文件、有关专家的论点和西安交通大学计算机教学实验中心的工作资料，在此一并表示感谢]
[责任编辑：余大品]
（上接第11页）
现代媒体（电视、网络等）有放大的作用，有可能会使受众误以为能在这些平台上讲课的一定是“学术权威”，其实这是一种的误解。我在和网友互动的过程中诚恳地说明我绝非“权威”、“大师”，只是一位教了25年古典文学的普通教师。一门课程上网除了认真建设以外还可能有许多因素，比如大学里过于专业的课程暂时不适合向社会推出，文化素质类课程就较为适宜，选择的条件甚至可能包括普通话的表达程度等技术细节。我很高兴这个机会给了我，视作一次难得的学习机会。希望网友不要将我当作权威人士，而是当朋友，平等交流，愉快讨论，不同看法，兼容并包，共同创造愉快的学习氛围。对于个别误以我为“权威人士”而求全责备的网友，我特意向他们解释：中国诗歌的学问博大精深，阐释也有众多途径。我只是选取几个话题切入探讨，并无丝毫以强势语言强加于人或以自己的感受为“标准答案”的意思。无论在校内还是网络，本课程的目的都是希望与同学和网友尝鼎一脔，稍稍领略中国诗歌的独特魅力，因此特别欢迎众网友讨论时发表不同意见，能听到中肯的批评和积极的建议是我的幸运。有网友答复我说：“窃以为任何教授都不是最全能、最正确的，现代的教育理念已与过去不同，解惑不是第一位的，教授如果能起到正确的引导作用即好。”
课堂拓展出去，交流渠道畅通，与不知名不见面的网友相互呼应，积极讨论，我才真正体会到网络公开课的独特开放性，也越来越明确地认识到大学课堂与网络受众“对接”的意义。
高等院校精品课程建设的服务对象是学生，网络视频公开课的服务对象是更为广大的人群——网络受众。“中国诗歌艺术”由国家级精品课到精品视频公开课的建设过程，充分证明了从服务对象的角度出发寻找“接口”，才能更有效地探索教育资源建设与共享的新模式，为促进教学改革、推动教育开放作出积极的努力。
[责任编辑：陈立民]