面向计算机应用与科学思维能力培养——关于计算机基础教育深化改革的思考

　　摘要：大学计算机基础教育(高校非计算机类专业中的计算机教育)的本质是计算机应用的教育，在研究计算机基础教育深入改革时应当坚持面向应用的方向，并在该方向上有所突破；要正确处理好计算机应用与培养科学思维的关系，在计算机学习和应用过程中培养科学思维；培养大学生的多种思维能力；在计算思维的研讨中要从实际出发，把复杂的问题简单化，而不要把简单的问题复杂化；要注意内容和方法的大众化，讲求实效。

　　关键词：计算机基础教育；计算机应用；科学思维；计算思维；

　　作者简介：谭浩强，男，教授，全国高等院校计算机基础教育研究会荣誉会长，教育部全国计算机应用技术考试委员会主任委员，研究方向为计算机程序设计、高校计算机基础教育、计算机普及教育等，thq33@。

　　0引言

　　从20世纪80年代开始，在全国高校中陆续开设了计算机课程，开展了计算机基础教育，至今已有30多年的历史。30多年来，计算机基础教育从理工专业开始，迅速扩展到农林、医学、文科、艺术、体育等专业，覆盖了高校全部的专业。从无到有、由浅入深、从零散到系统地建立了计算机基础教育体系，培养了大批计算机应用人才。学校的教育为大学生毕业后的工作打下了基础，有力地推动了我国各行各业中的计算机应用。这是一件具有重要意义的事情。

　　当前，对于计算机基础教育如何进一步发展，大家进行了广泛研究，从不同角度提出问题，各抒己见，思想活跃，探索实践。笔者也想发表自己的一管之见，参加讨论。

　　1需求是计算机基础教育的动力

　　首先提出一个问题：“为什么在大学的非计算机专业中设置计算机课程呢？”显然，这是科技发展的结果，是社会发展的需要。

　　30多年来，关于计算机基础教育的性质和定位始终存在着一些不同意见。有的专家认为计算机基础教育应当面向计算机学科，面向理论，要提高计算机基础教育水平就应该向理论的方向提高。另一种意见是计算机基础教育应当面向应用，着眼于培养学生的应用能力，任务是培养千万计算机应用人才。笔者始终支持后一种观点。

　　回顾计算机基础教育发生和发展的过程，对于认识这个问题会有启示。20世纪80年代初开始陆续在大学中开设计算机课程，并不是由少数人闭门造车拍脑袋规划的，也不是由上面硬性指定的，而是由下面推着上面走的。笔者清楚地记得，当时清华大学的许多专业，在教学和科研中迫切需要使用计算机处理问题，而教师和学生都不会使用计算机，因此各专业纷纷要求学校开设计算机课程。笔者当时在清华大学计算中心工作，根据各系的要求，给全体教师和研究生讲授了BASIC语言和FORTRAN语言程序设计，再通过各系的教师迅速在全校各系普遍开设了程序设计课程，并立竿见影地用于教学、科研和毕业设计中。各系研究生和应届毕业生在设计任务中纷纷利用计算机进行科学计算，如土木系用“有限元法”编写程序求节点的应力。在此基础上，1981年笔者在中央电视台和中央电大向全国师生讲授了“BASIC语言程序设计”，迅速在全国高校打开了局面，开始了计算机基础教育的历程。可见，是计算机应用的需要推动了计算机教育，有需求才有发展的动力。

　　2计算机基础教育的本质是计算机应用的教育

　　在长期的实践中，我们深刻地认识到，大学非计算机专业的计算机教育应当服务并推动计算机的应用，因此，它本质上是计算机应用的教育，是为学生将来在各领域开展计算机应用打下基础。20世纪90年代初成立的第一届计算机基础课程指导委员会明确指出：计算机基础教育应当以应用为目的，从应用出发。这个指导思想在全国取得了共识，深入人心。

　　每做一项事情都有它直接的目的，譬如，人为什么要吃饭？因为营养的需要。为什么学开车？因为交通便捷的需要。为什么学外语？因为对外交流的需要。公务员为什么学电脑？因为工作需要。老百姓为什么学电脑？因为生活需要。为什么在中国先后出现了4次全国性计算机普及高潮，几亿人踊跃学计算机？因为离开计算机人们将寸步难行。总之，是应用的需要。这是很简单的道理。

　　请思考几个简单的问题：毕业生将来从事的是什么工作(是理论还是应用)？企业认为大学毕业生最缺的是什么(是理论还是实际能力)？大学毕业生感到自己最缺的是什么？有的大学生找不到工作，有的工作找不到需要的人，问题在哪里？毕业生希望大学计算机教育应当加强什么环节？怎样才能帮助学生在就业中有更大的竞争力？

　　一些资深的教育家提出：“中国的大学有两个‘不够’：一是创新能力不够；二是社会服务精神不够。当今大学发展潮流，不是越来越脱离社会，而是越来越靠近社会。教育要向‘应用性’和‘创新型’发展”。这个问题值得我们高度关注。

　　我国的大学绝大多数是应用性大学，培养的是应用型人才，将来多数人是从事计算机应用的，即使是计算机专业，多数学生将来也是计算机应用人才。显然，计算机教育应紧密与社会结合，深入研究社会需要，按照社会需要确定培养人才的模式和教学要求与内容。可惜这方面恰恰是我们的“短板”，有的同志往往不认真调查社会的需求，不仔细考虑培养对象的特点，孤立地在书房中“纯学术”地研究教学改革，这样很难做到有的放矢。

　　有人有意无意贬低应用，认为应用就是简单操作、没水平，理论高级，要提高教学质量就必须向理论方向提高。这是不符合实际的。计算机的第一属性是工具，应用是目的，离开应用，计算机只是一堆废铁。

　　应当回归到计算机基础教育的本质。计算机基础教育的根本目的是培养学生具备在各个领域应用计算机的能力，大力提高学生计算机应用能力，培养大批计算机应用人才，推动各个领域中的信息化。任何时候都不应该动摇这个根本。

　　英国诗人雪莱说：“我们已经走了很久，也已经走得很远，却往往会忘记我们出发时的目的!”今天我们应当更加大张旗鼓、理直气壮地高举计算机应用大旗，坚定不移地坚持面向应用的方向，着眼于培养具有较强应用能力的计算机应用人才。

　　我们强调应用，但是应当说明：1应用并不等于简单操作，是分层次的。大学本科不同于高职和中专，不能满足于学生只掌握最基本的操作。用好计算机，用出水平，并不容易。2应用在发展。计算机应用要跟上科技的进步，要结合专业的特点，适应社会的需求，与时俱进，不断深化。3计算机应用需要理论的支撑和指导。要使学生在应用中游刃有余，就应当引导学生了解计算机，学习必要的基本知识，掌握处理问题的方法和规律；但是，非计算机专业学生要学习的知识不应是脱离应用的纯学科理论知识，而是针对应用需要的计算机应用知识。以飞机专业为例，飞机设计者和飞机驾驶者所学习的内容是不一样的。前者需要学习系统的学科知识，后者需要学习的是应用知识。

　　什么是计算机基础教育的主线？有两种意见，一种认为应当以计算思维为主线，一种认为应当以计算机应用为主线。我们支持后一种意见。当前，要使计算机基础教育深入发展，首先应当在面向应用方向上有所突破，要深入研究社会和专业的需求，研究计算机应用人才的知识结构与能力结构，以计算机应用为主线改革课程体系、课程内容和教学方法。当前，如果能根据应用的需要，研究和制定出计算机应用的知识体系，将是一个重要的突破。

　　要想争取各专业重视计算机课程，最根本的办法是把计算机课程与专业需求紧密结合，为专业服务，显著提高学生的计算机应用能力，在各专业领域中有效地发挥信息技术的作用。大学计算机教育应当根据社会需求进行设计，学校与社会要形成闭环系统，计算机教育与各专业要形成闭环系统。这样，计算机教育自然就成为各专业教育不可或缺、不可分离的重要组成部分。

　　3当前在面向应用方面需要解决的问题

　　1)教学内容跟不上信息技术的飞速发展。

　　现在信息技术已远非20年前的情况了，互联网从根本上改变了人们的生活习惯和思维方式，云计算和大数据正在迅速进入人们的生活，电子商务、搜索技术、微博微信已为老百姓普遍使用。智能卡、智能手机、平板电脑正在取代着传统的PC，计算机的应用方式已由单机使用发展为各种应用平台，进而形成无处不在的工作环境。教材和教学内容应该体现信息技术的新，有助于大学生清晰地了解信息技术迅猛发展的趋势及其对社会发展的深刻影响。而目前学生的知识面较窄，基础课程只有一两门课，内容比较单一，跟不上发展。

　　2)课程体系不能满足应用需求。

　　现在有的课程体系主要是根据计算机专业的知识体系构建的，强调学科的系统性和完整性，强调理论，有的甚至是计算机专业课程的浓缩版。应该以计算机应用为主线来设计课程体系，明确分析和提出应用能力的要求，编写出体现应用特点的教材。

　　3)教学面向应用以及与专业结合很不够。

　　我们对专业的需求研究不够，毕业生的计算机应用能力与社会的需求相比有明显的不足，难以满足各领域日益发展的需要。非计算机专业大学生的计算机教育包括两部分：一是低年级的计算机基础课程，二是与专业紧密结合的计算机课程。二者都应当面向应用，要把低年级的计算机基础课程和高年级的与计算机有关的课程有机地结合和连贯起来，形成一个贯穿4年的计算机应用课程体系。这项工作需要有计算机基础教师、计算机专业教师和各院系专业教师的共同参与，相互交叉渗透，合力促进计算机在专业领域中更深入的应用。

　　低年级的计算机基础课程的任务是帮助学生掌握计算机基本知识和基本应用能力，掌握必要的共性知识和解决问题的思路，培养信息素养。同时要使学生尽早了解学习计算机对本专业的作用。其实在基础课程中的许多知识点中，都可以找出它们与专业需求的相关性。有的医科院校在低年级开设“医学信息基础”，农业院校开设“农业信息基础”，艺术院校在低年级开设计算机用于艺术的课程(如动漫)，都有较强的专业针对性。

　　4计算机应用与培养科学思维的内在联系

　　科学思维是培养人才的一项重要内容。人们不仅学会干活，还要学会正确地思维。

　　思维是无处不在的，做什么事情都需要有正确思维的指导，如吃饭很简单，但是如果乱吃，不仅无益于身体还会损害健康，所以电视台有养生节目，帮助人们建立营养思维，科学地饮食和养生。从事工业设计工作的人要培养和掌握设计思维，从事经济工作的人要有市场思维，公务员要有法制思维，军人要有国防思维等。几乎每一个领域都提出了与本领域有关的思维，如创造思维、批判性思维、系统思维、可持续发展思维、网络思维等。人们从不同的角度对思维进行研究和描述，进行归纳分类，但这都是相对的，并无严格的定义和和公认的标准。其实，对一般人来说，叫什么名字并不重要。只要是科学思维，都应当提倡和推广。

　　创造性人才需要有科学思维。近一时期国内外一些计算机专家提出的“计算思维”具有积极意义，可以启发人们更深入地进行思考，探索信息时代思维的发展与特点。

　　对于“计算思维”，无论国内外科学界和哲学界还未就此取得公认一致的意见，目前仍处在初步研讨阶段，有不少有益的见解，但还不成熟，需要在较长的时间内在理论上进一步探讨和实践中深入地积累经验。思维从本质上说属于哲学范畴。对思维如何描述和分类，可能哲学家能站在更高的角度作出更科学准确的分析与说明。

　　唯物主义认为物质是第一位的，精神是第二位的，但是精神又可以反作用于物质。不能脱离物质的基础孤立地研究精神。人的正确思想，只能从实践中来。皮之不存，毛将焉附？同样，不能离开计算机应用，孤立抽象地讨论计算思维。

　　树立正确的思维方法是为了更好地指导行动。培养计算思维很重要，但不能说学习计算机的目的就是为了培养计算思维，正如不能说吃饭的目的是为了培养营养思维、学开车的目的是为了培养交通思维一样。人们在学习和应用计算机的过程中，逐步培养了计算思维，它又反过来推动计算机应用的深入发展。计算思维的根在计算机应用，离开计算机应用，计算思维就成为了无源之水。离开问题的处理过程怎样培养思维？

　　计算思维不是悬空的抽象概念，是体现在计算机教学和应用的各个环节中的。其实，在提出“计算思维”这个名词之前，人们通过学习和应用计算机，在头脑中已经有了计算思维。正如人们学习了数学自然地培养了逻辑思维一样。现在无非把“隐性”变为“显性”，由不自觉变为自觉。

　　学习和应用计算机不仅培养了计算思维，也培养了其他的科学思维，如逻辑思维、实证思维、创造性思维等，不能书生气地讨论“这个问题属于计算思维吗？”如果是就重视，否则就不重视。不应当孤立地突出其中某一种思维而不顾其他，大学生需要有多种思维的能力，在解决实际问题时往往是多种思维共同起作用，计算机基础课程的任务也不仅是培养计算思维。

　　在教学改革中要有整体的思路，计算机基础教学要综合考虑以下3个方面：1体现信息技术的新发展；2计算机应用的要求；3培养包括计算思维在内的科学思维。这是一个三维的模型。三者紧密、自然地结合在一起。不同类型的教学在三维系统中的坐标不同，要具体研究和探索。

　　要把计算机应用和培养科学思维辩证地自然地结合起来，提高信息素养。从技术的角度，把计算机作为现代工具应用，着力培养应用能力；从教育的角度，要注意通过计算机的学习和应用，培养大学生的科学思维和信息素养。在研究对学生的全面培养时，要站在提高信息素养的高度，在落实课程体系和教学内容时，要强调应用的特点。

　　5要把复杂的问题简单化，而不要把简单的问题复杂化

　　科学思维(包括计算思维)并不神秘，是人人触手可及的。当前，在对计算思维的研讨中，不应当把它搞得深奥化、神秘化，使人觉得高深莫测。其实完全可以使它大众化，使人容易理解和接受。大众化包括以下两个方面。

　　1)内容的大众化。

　　要区分专家的研究层面和一般群众的学习层面，不要把专家研究的学术问题直接搬到一般群众中。研讨计算思维有不同的层面：哲学家的计算思维、计算机专家的计算思维和大众的计算思维。它们的要求和内容是不同的。

　　以哲学为例，哲学是被认为很深奥、一般人难以企及的。20世纪30年代我国青年哲学家艾思奇写了一本《大众哲学》，用老百姓耳熟能详的例子把哲学理论讲得清楚透彻。解放初，笔者15岁时就基本看懂了。这本书把哲学从书斋中解放出来，成为千百万群众所掌握的思想武器。对大众而言，不要牵涉太多的专业术语，不要说得玄之又玄，人摸不着头脑。

　　对计算思维的研讨，应当区分不同人群，不能要求一般教师和大学生都去研究那些深奥的内容，少数专家可以进行深入的学术研究，提出自己研究的见解。一般教师应当对计算思维有一定的了解，并且在教学过程中自然而然地融入计算思维。对大学生(尤其是非计算机专业学生)，主要是应用好计算机，在此过程中注意掌握处理问题的方法，培养计算思维。没有必要搞成“全民性”的研究和贯彻计算思维的“运动”，毕竟学习的是计算机课程而不是思维课程。

　　要求应当实事求是，要考虑计算机基础课程的主要任务。计算思维的内容很广泛，牵涉的方面很多，不能要求在仅有的一两门课程中把计算思维各方面都全部覆盖。如果多数教师能做到在教学过程中有意识地注意培养计算思维，就很不错了。

　　2)方法的大众化。

　　要用简单易行的方法，让师生易于了解和培养计算思维。要从实际出发，在原有基础上提高，循序渐进，而不是另起炉灶，使人觉得是从天降之物，无可适从。

　　我们多年前曾提出在计算机基础教育中讲知识、讲应用、讲方法。讲知识，又讲应用，体现了计算机基础教育的应用性特点(不能只讲理论知识)，讲方法就是培养科学思维方法，不能满足于具体应用，还要举一反三，归纳分析，总结规律，上升为思维。一位大学校长说：“教授有三流：三流教授只讲授知识；二流教授除传播知识，还讲授方法；一流教授，听了他的课就能站在这个学科的前沿，并且产生一种进入学科前沿的冲动。”这充分说明教师要引导学生学会思考与创造。

　　全国高校计算机基础教育研究会多年前曾经提出，应当在计算机基础教育中培养信息素养，包括信息意识、信息知识、信息能力和信息道德。研究会全面分析了计算机基础教育的作用和任务，指出素质是知识与能力的升华，知识、能力与素质是创新的基础，信息素养包括养成科学思维。只有把知识、能力与素质三者紧密结合，并贯穿在整个教育过程中，才能培养出高质量的人才。同时全面归纳了计算机教育的作用，即计算机是工具，是文化，是现代意识，是时代素质。

　　以上这些提法是在原有的基础上，承上启下，引导教师进一步提高教学水平，深化教学改革。这些提法容易为广大教师理解和接受，教师经过努力就能够做到。今天我们仍然要坚持这种科学而实际的工作方法。采取合适的方法自然会事半功倍，而方法不对头必然事倍功半，甚至事与愿违。

　　要善于把复杂的问题简单化，而不要把简单的问题复杂化。请考虑我们是怎样通过数学课培养逻辑思维、通过物理课培养实证思维的，我们就会明白怎样通过计算机课程培养计算思维了。它应当是自然而然的结果，而不是生硬进行的过程；是本身存在的内在关联，而不是外界强加的概念。

　　教育工作者不仅要努力掌握业务知识，还要有正确的理念和思想方法。一切从实际出发，不唯上，不唯书，不唯外，只唯实。当前，应当了解各发达国家各类大学在计算思维问题上的各种观点和做法，了解国内各大学计算机专业的做法，分析比较，深思熟虑，谨慎行事，尤其避免用行政手段勉强贯彻，拔苗助长。

　　6结语

　　最近笔者接触到由中国铁道出版社组织和支持、吴文虎教授和高林教授主持的、多所大学参加的计算机基础教学改革研究课题组，他们对当前计算机基础教育中的问题(尤其在面向应用问题)，从实际出发作了全面深入的研究，提出了许多独到的观点和全面解决的方案(如能力结构、面向应用的课程体系)，受到许多大学老师的好评，被认为符合多数学校的实际。笔者也看到刘瑞挺教授的近作《计算机新导论》(清华大学出版社出版)，他改变了概论教材的传统模式，创造出以计算机应用为主线、以信息技术新发展为主要内容的新模式，体现了新思路和新探索。这些都是很可喜的成果。相信全国有更多的优秀成果，我们要善于发现，大力支持，积极推广。

　　总之，学术问题应当坚持百家争鸣，广开言路，充分发扬学术民主，尤其要善于听取不同意见，集思广益，取长补短，在实践中探索，使已有的思想、方案和行动日臻完善。本文来自《中国国情国力》杂志