摘要：計算思維的培養(yǎng)不是計算機單一專業(yè)的要求，而是整個大學通識教育的重要組成部分。為了讓學生尤其是非計算機專業(yè)的學生更好地理解和掌握計算機的原理和本質，更好地應用計算機技術解決本專業(yè)實際問題，教師在計算機課程教學中應以計算機的核心概念、重要原理和先進技術為依托，以計算思維的解決思路為主線，以多學科融合的典型案例為延伸，打破各專業(yè)之間的壁壘，實現思維的遷移。
　　關鍵詞：計算思維；融合
　　doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2017.04.030
　　中圖分類號：G642
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1671-1580（2017）04-0104-03
　　一、介紹
　　計算思維是人類在思維過程中參與制訂問題及其解決辦法的一種思維模式，通過這種方式能快速、有效地進行信息處理，提出問題的解決方案。計算思維幾十年來在學術界有著不同的名稱和定義。1962年由Alan Perlis最早提出，同時闡述了卡內基理工學院（現在是卡內基·梅隆大學）的編程入門課程�；�于他的研究Seymour Papert在1980年使用編程語言進行數學概念的教學，正如所望，程序性的思維（即“像計算機一樣思考”）被認為是構成整體思維技能的一部分。直到2006年，JeanetteWing在ACM美國計算機學會通訊發(fā)表了“計算思維”這篇文章，從此，計算思維得到了新的定義。Wing提出計算思維不只對計算機這門學科的專家有用的一種技能，而是任何人在解決問題和發(fā)現計算解決方案時都能使用的心理過程。在這個更廣泛的意義上，計算思維可視為一項與所有學科有關的技能，不僅僅是計算機科學。
　　Denning提出了計算思維本身是否是科學探究的一個方面、問題或延伸，事實上可能被納入更廣泛的科學原理的架構問題。計算科學出現在其他科學中，不是作為一個流動的概念，而是一個來自科學本身的概念。計算思維被看作是這種科學的一個特點。而不是計算機科學的一個顯著特征。
　　二、計算思維與各學科的融合
　　計算思維與各學科專業(yè)有著千絲萬縷的聯系，要分析“計算”與各學科之間的融合關系，依據專業(yè)需求和學生特點來設置相應的課程內容和教學方法。在教學和學習方法的創(chuàng)新中，非計算機專業(yè)的計算思維的培養(yǎng)取決于跨學科的興趣和延伸。Rob.errs等人設計了計算思維與自然和社會科學方面進行交叉的訓練方法并進行了拓展。Curzon等人提出“最美的計算是工程、科學、藝術；它沒有明確的邊界，并涉及到每個學科。這種跨學科的方法給了我們機會來提高學生除計算機以外的興趣”。通過計算機與非計算機學科之間的交叉培養(yǎng)來提高學生的計算思維，將計算這種思想與各專業(yè)相結合，以促進專業(yè)的學習。
　�。ㄒ唬┯嬎闼季S與STEM領域的融合
　　在大學教育中，關于計算思維的實踐教學研究主要在科學、技術、工程和數學（sTEM）領域中。目前，計算機科學與生物學之間已經出現了交叉重疊的概念。Navlakha和Bar-Joseph提出了如何在系統(tǒng)生物學和計算思維的各種概念交叉點上進行融合。值得注意的是，從計算思維的角度來看，這兩個學科的交叉點出現在“傳統(tǒng)”（基于圖靈）的概念中，例如神經網絡的概念。他們主張進一步融合兩個學科，將提高對生物進化的理解，同時也能改善各種算法的設計。秦紅設計的基于計算思維的生物信息學課程得到了學生積極的回應，但由于各種因素，比如學生在學習更多的計算機技術的不適應，如Linux，以及計算機實驗室設計中所出現的各種問題表明需要進一步改革教學環(huán)境與方法。
　　在物理學方面，Caballero，Kohlmyer and Schatz使用VPython編程環(huán)境引入計算思維概念介紹力學課程教學。他們發(fā)現“解決一系列計算作業(yè)中的問題之后，大多數的學生都能夠成功塑造出一個新的問題”。在這些情況下，學生未必能建立一個成功的模型，但通過對質量問題分析和調試技能的額外關注，性能將會得到提高。
　　Hambrusch等人研究并創(chuàng)建了屬于科學而非特定領域的計算思維主修課程。此課程能夠滿足一般的計算要求，大學中應用編程和計算思維概念處理物理學、生物學和統(tǒng)計學中的問題。從學生的進入和退出統(tǒng)計中分析，在計算機科學和計算機編程中學生的完成度有所增加。
　　計算思維在STEM領域中的交叉及應用使學生通過計算思維的訓練，解決問題的能力有所提高。
　　（二）“計算”概念在非STEM領域中的不確定性
　　將計算思維方法納入非計算機科學和數學領域之外的學科是很困難的。一是由于“計算”概念的不確定性，二是因為計算思維是僅限于使用一個封閉的、基于圖靈模型的計算方法來解決問題的觀念。
　　例如，通過計算機的數據采集和處理的應用使得考古領域取得重大進展。它現在能通過計算構造出詳細的3D可視化考古遺址，包括人工分布以及放射性探測等資料�；�于Agent的建模已被用于探索史前環(huán)境與人類互動的假設。但簡單地將一個計算機科學家加入到考古發(fā)掘中（或甚至只是對人進行復雜的硬件或軟件使用方面的培訓），并不意味著“計算思維”已經成為整個領域的主要內容。
　　過于擴大“計算”作為形容詞在各個領域中的應用，計算機作為工具和計算思維也有可能造成混淆�！坝嬎憧脊艑W”在不同的上下文中可以有截然不同的意義。在考古界的學術領域，它描述了應用程序的計算機工具、網站分析和集合的工具。在基因學研究領域，它是一套分析物種之間的基因水平轉移的方法。這種缺乏精度的術語使它更難確定計算思維在高等教育中的實際應用。
　　三、交叉學科的融合障礙
　　計算思維在人文學科中的應用并不廣泛，雖然在個別機構對此做出了研究。例如，斯坦福大學文學實驗室，將計算思維的各元素應用于文學作品中，從計算思維借鑒來的應用圖理論對威廉·莎士比亞、紅樓夢等作品中的人物關系和相互作用進行網絡分析。然而，人文學科的構成問題使用“傳統(tǒng)”算法（圖靈型）可能會難以解決。計算思維在文學研究的應用，并非不重要那么簡單，而是因為被分析的數據也是含糊不清，而且計算分析文本的困難將隨著語義維度的增加而變得越來越難。

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