基于计算思维的计算机硬件教学一体化改革研究

摘要：当今社会计算机已经成为人们生活中必不可少的工具，计算机技术成为未来社会衡量人才标准之一。计算机硬件教学是计算机必备基础，对一些计算机技术薄弱学生而言具有极大帮助。计算机硬件教学并非仅仅进行各项硬件技术的理解认识，还需进行更深层次的理解思考，培养学生计算机思维创新能力。

关键词：计算思维；计算机硬件；改革研究；

【分类号】TP303-4；G712

计算机硬件教学是计算机教学基础课程之一，作为未来社会人才必备技能，计算机技术能够有效提高当学生的社会竞争力，为未来求职提供更高平台。当前众多学校开设计算机硬件教学都是简单向学生介绍各种计算机硬件设备，讲解各种硬件设备的作用及安装方法，并未从更深层次进行引导，教学效果不佳。21世纪提倡人才创新，计算机领域更是如此，因此在教学中必须带有计算思维，提高学生发散性思维和创新能力。

1 计算思维概述

计算思维概念产生已久，却一直未形成统一概念，各国学者专家都对其由自己的理解。一般而言，计算思维主要有以下几层含义；

（1）计算思维是一种解决问题的思维方式，通过计算科学思维方式考虑问题，将计算思想贯穿于解答过程，简化步骤，提高解决问题效率。

（2）计算思维是一种解决问题的有效手段，结合计算算法形成计算方案，能够将一般问题转化为算法问题，并用算法语句解决问题，因此计算思维对解决问题至关重要。

（3）计算思维能过有效培养学生的创新能力，其包含严谨思维以及符合现代社会需求思维模式有效提高学生的思维能力和创新能力，为学生更好发展奠定坚实基础。

计算思维是否是计算机学科教学必然方式主要通过两点来验证，一种是计算思维能够适应现代教学，解决教学中常见问题；二是计算思维能够有效融现代教学，提高教学质量，提高学生创新能力，为学生日后更好发展奠定坚实基础。

2 计算机思维对计算机硬件学科教学影响

2.1 计算思维是计算机硬件完成计算的基础

计算机硬件是计算机能够有效运转的基础，计算机所有运行过程都需要硬件基础支持，而计算机硬件是计算机教学最初学科，若在教学伊始就采用计算思维理解计算机硬件能够为计算机教学奠定有效平台，便于学生后续学习，为解决问题奠定坚实基础，学生在遇到问题时能够更好理解计算机解决各种问题原理。

2.2 计算思维是计算机硬件课程专业基础

计算思维是计算机硬件课程专业基础，计算思维的培养是一个连续性过程，若在学习计算机硬件教学中未形成初步计算思维理念，必然导致教学过程中思维连续性断裂，由此可见保持计算思维教学连续性对整个计算机教学过程有深远意义，若在基础阶段未形成初步思维体系将导致后续学习出现思维训练出现青黄不接现象，不利于学生思维能力的培养。

2.3 计算思维与电子产品开发和系统设计密切关联

计算机硬件课程是各种电子产品开发设计基础，在进行电子产品开发过程中必须利用计算思维进行编程以及系统设计，从某种意义上来说，计算思维必将成为计算机硬件教学核心。基于以上几点，计算机思维出现在计算机教学过程已经是大势所趋。为解决当前社会对计算机人才需求必须必须培养学生的计算思维基础。将计算思维引入计算机硬件教学基础中并非简單的教学设计改革，而是将计算思维贯穿到整个教学过程中，实现计算思维同计算机硬件教学全方位结合，实现一体化教学。

3 基于计算思维开发适合学科特点的教学设计

3.1 提出问题

计算机硬件教学过程第一个具体任务就是根据学习任务设定准确刻画提出问题的方法及内容，教师在教学中可以提出类似于“做一个举重裁决电子表决器”的直接任务式问题，还可以通过疑问引导式如“增加内存芯片时片间线路如何连接”，提出是课堂教学第一步，且不论通过何种方式提出问题都需保证后续能够对问题进行有效解答，便于学生后续分析问题时进行有效解答，引导学生建立完整解决问题途径。

3.2 分析问题

提出问题后需对问题进行分析，以便找到解决问题的方法途径。教师在教学中应该引导学生找到正确思路，分析问题是教学过程第二个难点，教师在引导中不能过于明显提醒学生解决问题方法，在此基础上通过一定知识暗示提醒学生找到解决问题方法。教师在该阶段教学难点主要是对引导尺寸的把握，达到收放自如，教师在教学前期课多收少放，待学生有一定基础后再多放少收。

3.3 解决问题

解决问题是培养学生计算思维的关键环节，也是体现计算思维培养效果的最直接阶段。通过教师引导学生找到解决问题的准确方法，开始实践。按照既定解决问题方法展开实践会有两种结果，一种是顺利完成，达到预期目标，另一种是解决方法不当，实践过程不顺利，此时需寻找问题出在哪里，并对现有解决方案进行分析，改善不当之处，直至找到准确解决方法。

4基于计算思维的课堂教学方法

4.1 课堂角色任务转换

计算思维在计算机硬件教学中应用要求学生成为教学主体，教师从传统教学主导地位转变为引导角色。师生双方必须完成这两种角色转变才能够在根本上提高教学效果。教师在教学中需进行有效掌控，学生需由被动学生向主动学习转变。教师在教学中应让学生参与到教学过程中，实现师生互动教学，学生提出教学中存在的各种问题，教师进行引导，学生自主探究找到问题解决方案，从基础知识、实践能力、思维能力几个方面全方位提高学生素质。

4.2 教学环境的要求

计算思维在计算机硬件教学中需由各种环境条件支持。传统教学仅进行基础理论学习，并让学生简单接触各种计算机硬件即可。现代教学与理念要求学生参与到计算机硬件实践中，因此教师需为学生提供和谐教学环境，鼓励学生展开探究性学习。学校需为学生提供教学所用硬件设施，让学生能够展开自主探究学习。探究过程中教师在旁引导，学生动手实践。此阶段学校不可因投入成本加大而简化，应从学生未来发展角度看待问题。

结束语：

计算思维是计算机技术的基本思维方式，计算机硬件教学是计算机技术的基础，因此培养学生计算思维应从计算机硬件教学做起，从初始阶段培养学生的计算思维，为日后更好发展奠定坚实基础。

参考文献

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作者简介：于慧卉（1982.1--），女，黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县人，黑龙江大学 计算机科学与技术专业 本科生endprint