基于计算创造性思维能力培养的《计算机导论》课程改革与实践

　　摘 要：在《计算机导论》课程教学过程中注重培养学生的计算创造性思维，对促进学生的专业认同感、提高学习兴趣具有重要作用。本文把计算创造性思维纳入到计算机导论课程教学过程中，从调整教学内容、改革教学方法和改进考核方式等方面对基于计算创造性思维能力培养的课程教学模式进行了探索性研究和实践。通过对采用课程教学改革的控制组和对照组的对比分析发现，基于计算创造性思维能力培养的课程教学模式教学效果显著，为计算机专业课程教学改革提供了有益参考。
　　关键词：计算机导论；计算创造性思维；课程教学改革
　　中图分类号：TP399 文献标识码：A
　　1 引言（Introduction）
　　《计算机导论》课程是计算机学科相关专业的第一门导引性课程，注重培养学生的创新思维，激发学生对计算机专业知识的学习热情，掌握计算机专业课程的学习方法，从而提高分析问题、解决实际问题的能力。传统的《计算机导论》课程的内容基本上是计算机学科各领域知识的浓缩版，内容涉及面广，但针对性不强[1]，缺乏为学生提供计算思维的训练，也未注重培养学生的创造性思维和计算机科学应用的技能，严重影响了学生的专业认同感和学习兴趣[2]。因此，将计算创造性思维能力的培养纳入到《计算机导论》课程教学中，是激发学生对计算机学科相关专业的学习兴趣、培养创新型应用人才的重要基础。
　　结合应用型本科院校计算机类专业人才培养目标，从教学内容、教学方法和考核方式等方面，探究以培养学生计算创造性思维能力为目标的应用型本科院校计算机导论课程教学模式，准确定位教学要求，合理取舍教学内容，使学生初步掌握计算机问题求解的思维方式，将为后续专业课程的学习打下坚实的认知基础。同时，通过改革教学方法，优化教学内容，激发学生的学习热情，培养学生的计算创造性思维，对促进学生的专业认同感、提高学习兴趣也具有重要作用。
　　2 基于计算创造性思维能力培养的课程教学模式
　　（The teaching mode based on training of
　　computational creativity thinking abilities）
　　2.1 计算创造性思维
　　卡内基·梅隆大学周以真教授在2006年提出计算思维的概念，认为计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计和人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[3]。计算思维的精髓在于运用计算机科学的思想与方法分析问题、行为理解、系统建模和设计实现，其本质是抽象与自动化[4]。
　　创造性思维是指主体在创造性活动中所进行的以问题为出发点，以创造性人格为导向，综合运用多种思维形式，以直觉、灵感、顿悟等突发性思维为显著标志，具有全脑性、选择性、类比性、全功态性、审美性等特征，能产生有社会价值的新成果的思维活动。创造性思维是人类智力发展的内在过程，可在任何场景下练习、激励和开发[5，6]。Epstein的生成理论（Generativity Theory）[5]认为创造性思维由以下四个核心要素组成：知识拓宽能力（Broadening）、挑战性（Challenging）、周边环境（Surrounding）和捕捉能力（Capturing）。由此可知，Epstein描述的创造性思维能力是一种可广泛应用的技能集，这个技能集不仅为创造性地应用现有知识和技能提供了准备，还为学生参与终生学习、增强他们在跨学科背景下处理日益复杂问题的能力奠定了基础。
　　以计算思维和创造性思维为认知手段，将两者结合，提出新的计算创造性思维。计算创造性思维是一种在新的环境或合作者的场域中，通过融合计算思维和创造性思维，从而拓宽问题解决方案的认知手段。计算创造性思维是一种共生的能力和方法，挑战性的问题迫使学生应用前所未见的、不寻常的方式使用计算手段，为新老问题引出新的计算方法，从而利用创造性思维开启学生对计算思维的理解，拓宽问题解决方案的范围。
　　计算创造性思维作为一种新的认知手段和一类普适的技能，其养成和训练是一个长期、循序渐进、潜移默化的过程，与以往的课程教学模式有着不同的要求和目标，对现有的教育观念和方式提出了新的挑战。如何将计算创造性思维的训练与计算机导论课有机融合，将知识的传授转变为基于知识的思维传授，让学生通过课程教学体验到计算创造性思维的价值，将对后续计算机专业课程的学习具有奠基启发作用。因此，只有在计算机导论课程中加强对学生计算创造性思维能力的培养，才能让学生在后续的学习中潜移默化地建立计算创造性思维式的思考习惯，从而提高对计算机知识的认知水平和解决计算机问题的能力。
　　2.2 基于计算创造性思维能力培养的课程内容设计
　　计算机导论的教学通常只注重计算机知识的传授和应用技能的培养，忽略了新技术不断涌现的现实，不能有效适应高速发展的社会需求。在兼顾《计算机导论》原有教学内容的同时，改变传统“专业课程简化浓缩版”的课程内容安排，结合计算机领域最新理论及技术发展，以计算创造性思维能力培养为核心，把计算创造性思维融合到计算机导论课程教学过程中，培养学生应用计算创造性思维处理实际问题的能力和创新能力。按照计算创造性思维理念构建计算机导论课程体系，课程内容安排如图1所示。
　　教学内容的设置重点放在明确专业目标、理解专业基础知识和了解专业发展新技术等方面，简化课程中的部分基础内容，将其纳入自学范围，借助MOOC等在线课程资源，敦促学生进行自主学习。课程要求学生理解计算思维和创造性思维在问题解决过程中所发挥的作用以及运用计算创造性思维解决问题的一般步骤。这种课程设置在强调学生对基础知识、基本技能的理解和掌握的基础上，促进了学生计算创造性思维能力的培养，使学生具备将一个实际问题通过抽象、归纳、创新等方式，转换为可在计算机系统中求解问题的能力。
　　2.3 基于计算创造性思维能力培养的探究式教学

相关热词搜索：导论 创造性 课程改革 思维能力 培养