第１５期 ２０１５年８月 无线互联科技 Ｗｉｒｅｌｅｓ ｓ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ＴｅＣｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１５ ＡｕｇｕＳｔ，２０ｌ５ 关于计算思维在艺术专业运用的几点思考 褚宁琳，吴艳沽 （南京艺术学院，江苏 南京 ２１００１３） 摘要：文章通过对计算思维概念的研究，分析了信息时代计算思维对艺术专业的影响，提出艺术院校学生掌握计算思维能 力的必要性。对计算思维在艺术院校落地过程中可能出现的一些问题及困难进行了思考和分析，指出在教学过程中对计算 思维认识上的一些误区，并根据艺术院校自身的特占、，提出如何在教学中融入计算思维的几点见解。 关键词：计算思维；艺术院校；计算思维；落地 计算思维是指运用计算机科学的基础概念进行问题求 算思维是每一个人为了能够在社会中做出贡献、发挥职能所 解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度 必须掌握的，而并非简单的机械重复。（３）计算思维是人的 的一系列思维活动 。计算思维的概念最早是由麻省理工学 院的Ｓｅｙｍｏｕｒ Ｐａｐｅｒｔ教授在１９９６年提出的 ，而美国的卡内 基・梅隆大学的周以真教授则清晰系统地阐述了计算思维， 并将这一概念提到前台，使其广受关注。如今，计算思维概 念在我国得到进一步的发展，计算思维的思想正逐步得到 认同，大学生计算思维能力的培养也得到国内教育界的广泛 重视。 值得注意的是，计算思维并非只适用于计算机专业领 域，而是越来越多地对不同的学科领域产生影响。在信息化 的大背景下，计算机学科与艺术学科的融合愈发紧密，不仅 仅产生了计算机艺术这门新兴的交叉学科，同时也改变了艺 术专业的学习方式和艺术创作方式，甚至改变了艺术工作者 和艺术院校师生的思维方式。如何使计算思维在艺术院校落 地，如何将计算思维引入到教学中，使艺术院校学生能够正 确理解和认识计算思维，提高他们的计算思维能力，值得我 们深入探讨和研究。 １ 计算思维的概念 周以真教授对计算思维的定义是：计算思维是运用计 算机科学的基本概念进行问题求解、设计系统和理解人类的 行为，其中涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。再 进一步来说，计算思维就是通过嵌入、约简、转化、仿真等方 法，把一个看起来困难无从下手的问题重新阐释成一个人们 知道如何解决的问题。 周以真教授同时指出，计算思维是每个人具备的基本技 能，绝不仅仅属于计算机科学家。我们在对学生进行解析能 力的培养时不仅需要让他们掌握算术、阅读、写作等技巧， 还要让他们学会计算思维。她还认为，计算和计算机是促进 计算思维传播的有效途径，计算思维在不久的将来会成为每 个人所具备的技能组合，而不仅仅适用于科学家 。 计算思维主要具有６个特征 ：（１）计算思维是一个概 念，而不是单指程序。计算思维要求能够像计算机科学家那 样在抽象的多个层次上进行思维，而非仅仅只要求做到计算 机编程。（２）计算思维是根本的技能，而非刻板的技能。计 思维，而不是计算机的思维。计算思维是人类解决问题采用 的某种方式，它并非要求计算机代替人类思考，也并非要求 人类像计算机那样思考。（４）计算思维是数学和工程思维的 互补与融合。计算机学科从本质上既源于数学思维也源于工 程思维，而数学和工程思维的互补与融合又很好地体现在理 论、抽象、设计这３个学科形态层面上。（５）计算思维是一种 思想、思维的方式，而不是人造物理实体。计算思维与人造 的计算机设备不同，它看不见、摸不着，却以一种概念的形式 影响人们求解问题、交流互动、管理日常生活的方式。（６）计 算思维面向所有人，适用于所有领域。计算思维是一种普遍 适用的思维方式，可以成为所有人解决问题的工具，融入各 种人类活动。 ２ 计算机艺术与计算思维 计算机艺术出现以前，有观点认为计算机科学家就只能 运用抽象思维进行科学活动，而艺术家则只能运用形象思维 进行艺术创作。事实上，正如诺贝尔获得者李政道教授所说： “科学与艺术是一枚硬币的两面，它们是不可分割的。它们 都源于人类活动最高尚的部分，都追求深刻性、普遍性、永叵 和富有意义。”科技发明和艺术创作作为人类在客观世界中 活动的产物，都源于生活，彼此之间有着深层的共通性和关 联性。随着社会进步和科技发展，科学开始追求概念美，艺 术开始追求形象美，这令它们从不同的领域走到一起。而计 算机艺术的产生与发展将使得科学与艺术的联系方式更为 丰富和新颖，同时也将为各自的领域带来概念上的冲击和思 维方式的革新。 现如今，计算机艺术作为科学与艺术相结合的一门新 兴的交叉学科正被越来越多的人接受，众多艺术家也逐渐开 始尝试使用计算机来进行艺术创作。计算机艺术的领域很宽 泛，包括计算机绘画、书法模拟、计算机音乐创作、影视、舞 蹈、广告设计、服装设计、图形设计、动画设计、工业产品和 建筑造型设计等。目前，在计算机艺术中发展最活跃的当属 计算机美术。计算机技术可以在美术设计的众多方面加以运 用，例如在基础图案创作中的运用，在色彩调配中的运用， 基金项目：江苏省高校哲学社会科学研究基金项目，项目名称：艺术类大学生计算思维能力培养的探索，项目编号：２０１３ＳＪＢ７６００３２；教育部 文科大学计算机教学改革重点项目，项目名称：艺术类大学生多元化思维能力培养的探究，项￣Ｎ－ｇ－：２０１４一Ｃ００６。 作者简介：褚宁琳（１９６４一）女，江苏南京，硕士，主任，高级工程师，研究方向：信息技术，教学管理，计算机科学。 １０１—— 第１５期 ２０１５年８月 Ｎ０．１５ 无线互联科技・数字教育 ＡｕｇＵＳｔ，２０１ ５ 在立体设计中的运用等。计算机能够为传统美术提供更新颖 法，忽视了其他的学习途径。 的技术手段，绘画的技法和色彩的调配均可以借助计算机强 ３．３ 艺术院校学生计算机基础薄弱 由计算思维的概念可知，计算思维是一系列的思维活 有力的交互性操作完成；计算机音乐使得声音可以进行数字 化处理，特殊的技术极大地提高了音效保真度，丰富了音乐 表现力，使得音乐的质量和构造能力有了巨大的飞跃，配合 计算机使用的软、硬件合成器可以生成各种仿真音效，使作 曲者能够打破传统的创作思维模式，运用前所未有的创作方 法编写出更为新颖、奇特的音乐作品；计算机技术对影视领 域产生了巨大的影响，原始影片经过计算机数字化处理与加 工，可以大大增强画面质量，增加丰富的数字特效，带来原 始影片所不具备的视觉冲击，数字化的影像技术由正逐渐取 代传统的影视制作。 随着计算机科学的发展、学科间的融合，计算机技术对 其他学科产生深刻的影响，而在此过程中计算思维也已经在 不知不觉间深入到其他学科之中，并正为众人使用：量子计 算正改变着物理学家的思维方式；纳米计算正改变着化学家 动，而这一系列的思维活动是以计算机科学的基础概念为依 托的，因此，进行计算思维能力的培养，基础的计算机能力 是必不可少的。然而，在艺术院校中，除了与计算机密切相 关的专业外，大部分学生的计算机水平不高。笔者在本校从 事计算机基础教学，教授过各个专业的学生，在此过程中发 现，有些学生在高中时很少接触计算机，有些从未系统地学 习过计算机，有些甚至连最基本的常规操作都难以进行。由 于基本的计算机知识的缺失，让他们在大学算机基础课程 的学习过程中感到困难重重，更不要说计算机编程、数据结 构、多媒体等类型的课程。这种现状使得艺术类学生的计算 思维能力培养更难以进行。 ３．４缺乏合适的教学方法和手段 在艺术院校中，大部分学校开设了计算机基础及相关课 的思维方式；计算生物学正改变着生物学家的思维方式；计 程，但这类课程往往局限于概念、技术与应用。基于这样的 算博弈论正改变着经济学家的思维方式等。同样的，计算思 维也正改变着艺术家的思维方式，影响着当今艺术创作者的 创作观念和思维方式的转变与更新。 ３ 计算思维在艺术院校存在的困难及认识上的误区 ３．１计算思维对艺术类人才培养的重要性没有引起足够重视 教学目的，在教学过程中，教师所采用的教学方法和手段也 会只侧重于基础概念的讲授、软件的基本操作等，这样做或 许可以帮助学生掌握某一种软件的使用方法，却忽视了思维 的过程。以Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ这门课为例，教师往往按照软件的菜 单功能按部就班进行讲解，认为只要将所有功能的操作或概 计算思维的概念传入中国后很多人对计算思维的重要 念介绍一遍就算完成了这门课程的教学任务。殊不知了解软 性认识不足，一种普遍的观点是：计算思维只是一种计算机 件功能到利用软件设计出优秀的作品还有很大距离。现有的 应用能力，与其他专业的关系并不密切。事实上，计算思维 教学方法没有引导学生进行思考，无法帮助学生提高计算思 是人类科学思维活动所固有的组成部分，是解决问题的一种 维能力。 通用方法，作为合格的高校大学生，应当具备计算思维的基 ４ 计算思维如何在艺术院校实现的几点思考 本技能，艺术类学生也不例外；另一方面，随着艺术类学科 ４．１分层教学、多样化教学 的发展和转型，其与计算机学科的融合日益紧密，计算思维 计算思维能力的培养不可能一蹴而就，而是循序渐进 也影响着艺术创作者的思维方式，艺术类高校应该对艺术类 的过程。艺术院校的学生通常计算机能力比较薄弱，更应该 学生的计算思维能力培养引起重视。然而目前的现状却是： 从基础着手，再逐步实现计算思维能力的培养。如果在授课 大部分艺术院校仅将计算机作为一种工具，甚至认为计算机 的开始就直接给学生开设难度较大的程序设计、数据结构等 课程可有可无，没有深入研究计算思维在学生专业学习中的 课程显然是不合适的，学生难以理解课程内容，兴趣缺失， 作用，更不要说培养计算思维能力了。 学习效果自然不好。计算机类课程的开设可按照几个层次逐 ３．２ 对计算思维融入教学存在认识上的误区 渐展开：首先普及计算机文化、熟悉计算机基础概念；然后 计算思维的重要性逐渐被各大高校接受，部分高校甚 培养专业应用能力，帮助学生熟知计算机在各自学科中的应 至把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任 用；在前面两部分内容中融入计算思维能力的训练。而不同 务，然而由于经验不足，对计算思维在教学上的应用只能是 的专业也可以根据自身培养目标，科学制订本专业的计算机 摸着石头过河，也存在着一些认识上的误区，这些误区在艺 科目教学要求，做到层次递进，有所侧重，通过分层教学，让 术高校也普遍存在。例如：没有认识到计算思维是早已存在 学生在潜移默化中掌握计算思维的技能。 的思维活动，是每个人都具备的一种技能，错认为只有计算 艺术学院校的专业类别相差很大，各个专业有不同的 机专业的学生要着重培养计算思维能力：没有认识到计算思 培养目标和不同的应用需求，同时，不同专业的学生计算机 维能力培养是一个长期的、潜移默化的过程，认为几节课就 能够实现培养计算思维能力的目标；将计算思维能力培养的 方式、方法看得太过简单，认为只要在计算机基础课程中使 用了某种计算机编程语言，或是在课程中添加了有关程序设 计、数据结构及算法实现等内容，就是计算思维；对计算思 维认识不够深，研究不够充分，认为要实现计算思维能力的 培养，就必须要开设程序设计类课程，也只能通过这一种方 能力差别也非常大，因此，要尽量根据学生的水平及能力安 排教学班级、组织教学内容。要培养学生的计算思维能力， 对开设的计算机类课程需要满足多样化的要求。多样化首 先是指内容和难度的多样化，即针对不同的专业、学生不同 的需求开设内容、难度不同的课程。其次是课程的多样化， 即在开设一门计算机基础课的基础上，开设一系列的计算 机类相关课程。针对艺术类学生的特点，此类课程不一定必 １０２ 第１５期 ２０１５年８月 ＮＯ．１５ 无线互联科技・数字教育 ＡｕｇｕＳｔ，２０１５ 须是程序设计、数据结构这种明显打上计算机专业标签的 思维能力解决实际问题。科目，而可以根据不同的专业定制与计算机学科融合的交 当然，在教学方法的选择上，以上列出的几种都不是唯 叉科目。 的可选项，只要能够突出实践能力、激发学生思维活动的 ４．２ 采用合适的教学方式方法和手段 教学方法和手段都值得尝试。通过教学方法的改革，加强对 在计算思维能力的培养中，选择合适的教学方法也是 问题求解、设计与实现模型的学习与训练，向学生展现计算 至关重要的。大多数艺术院校的学生计算机理论基础比较薄 思维的魅力和基本思想方法。 弱，某些专业与计算机的相关性不大，如果直接向血色灌输 ４．３ 艺术学科与计算机学科融合，在教学中引入跨学科的 枯燥的计算机理论知识，会让学生失去学习的兴趣和信心， 元素 因此，培养艺术院校学生的计算思维能力首先必须提高学 将计算思维能力的培养融入到教学中，现有的课程内 生的学习兴趣，例如在教学过程中可以弓ｌ入贴近学生日常生 容是需要进行革新的。但将教学的知识点进行大幅度更新， 活的例子，通过合适的案例引导学生利用计算思维的思想去 将所有教学内容全部推倒重来又是不现实的，同时也不符合 理解、分析专业问题；其次，为了使计算思维的学习能与学生 艺术院校的实际教学情况。比较合理的做法是保留原有的大 自身专业融合，应当抽取出与所学专业相关而易于理解的问 部分课程教学知识点，但在教学过程中需要以计算思维为依 题，然后进行“简约 ；同时，还可通过画出问题分析流程 托对知识点进行重组，对课程的内容进行结构上的调整，将 图的方式将问题进行细化，这样既可以帮助学生理解也易于 艺术学科与计算机学科进行融合，在教学中引入跨学科的元 分析问题的本质。通过不同的教学方法和手段逐步加深学生 素。以南京艺术学院的信息交互设计专业为例，此专业课程 对计算思维的认识和理解，进而实现艺术学科问题到计算学 的特点是以信息的整合、信息的互动、信息的交流作为解决设 科问题的转换。 计类问题的方法；再比如设计学院开设的《参数化设计》课 以多媒体类课程为例，我校学生的社会实践活动非常 程，借助计算机运算技术，量化了事物之间的参数化设计逻 丰富，为数不少的学生都参与过艺术表演活动或大型赛事的 辑，建立变量与输出之间巧妙的关系，从而使设计有无限的 采编和播出工作。教师完全可以将这些案例引入课堂，让学 可能性 。在参数化设计的教学过程中，既要运用计算机软 生实际进行视频、音频录制，学习如何进行多媒体文件的压 件，又要有明确的设计理念和判断，从而使计算思维能力的 缩、类型转换以及多媒体软件的使用等，在具体操作过程中 培养与艺术设计相辅相成、相得益彰。 帮助学生掌握多媒体技术。同时，教师也可以准备一些水平 在教学中加强学科的交叉融合是培养计算思维能力的 较高的获奖作品，与学生自己制作的作品进行比对，分析学 种有效措施。将计算机学科与其他艺术类学科的联系与应 生作品的不足之处，引导学生自行思考：自己的作品和获奖作 用结合起来，在教学过程中，利用计算思维的方式去解决某 品的差距在哪里？如何改进自己的作品？为什么改进后会有 些艺术专业问题，使得学生在学习过程中可以实实在在地感 更好的结果？这种案例加启发思考式的教学方法既能够帮助 受到计算思维求解艺术专业问题的方式、方法，有利于计算 学生更为扎实的掌握理论技术和软件的使用，也可以让学生 思维能力的培养。 在日后遇到新的多媒体应用问题时可以举一反三，运用计算 一一【参考文献】 …１ Ｊｅａｎｎｅｔｔｅ Ｍ．Ｗｉｎｇ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ，２００６，４９（３）：３３—３５． 【２］Ｓｅｙｍｏｕｒ Ｐａｐｅｒｔ．Ａｎ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｐａｃｅ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｌｅａｒｎｉｎｇ，１９９６，Ｖｏ１．１，Ｎｏ．１：９５—１２３． ［３】周以真．计算思维［Ｊ】．中国计算机学会通讯，２００７，３（１１）：５６－５７． ［４陈国良等计算思维导论［４］Ｍ】．北京：高等教育出版社，２０１２． ［５］杨俊生，张润．基于计算思维的“Ｃ程序设计”案例设计初探［Ｊ］＿工业和信息化教育，２０１３（６）：６５—６９． 【６】詹和平，徐炯．以实验的名义：参数化环徽计教学研究［Ｍ】．南京：东南大学出版社，２０１４． Ｔｈｏｕｇｈｔｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ａｒｔｓ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｐｒｏｂｌｅｍ Ｃｏｌｌｅｇｅｓ Ｃｈｕ Ｎｉｎｇｌｉｎ，Ｗｕ Ｙａｎｊｉｅ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ａｒｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｒｔｓ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ．ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ａｒｔ ｓｃｈｏｏ１．Ｓｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｔｈａｔ ｍａｙ ａｒｉｓｅ ｉｎ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ａｒｔ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｎｄｉｎｇ ｗｅｒｅ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｅｒｒｏｒｓ ｉｎ ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ，ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｏｗｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｒｔ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｈｏｗ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｓｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｉｇｈｔｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ；ａｒｔｓ ｃｏｌｌｅｇｅｓ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｎｋｉｎｇ￣Ｆｌｏｏｒ １０３
