python程序设计课程中计算思维的应用

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1、Python程序设计课程中计算思维的应用［摘要］计算思维是国内外各界重点关注的一种较先进的教育理念。计算思维也为高校程序设计课程的教学提供了一条新途径。可以根据程序设计课程的特点，将程序设计的理论与计算思维的原理有机结合起来，并把计算思维中各种功能有效地运用到课堂教学的各个环节中。把计算思维融入课堂教学对培养学生的计算思维能力和创新能力有着积极的作用。［关键词］计算思维；Python；程序设计；课堂教学［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437(2016)08-0127-03一、引言2006年，美国CMU大学周以真(JeannetteM.Wing

2、)教授在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》上发表并定义了计算思维(ComputationalThinking)。［1］周以真教授认为:计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统以及理解人类行为，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看起来困难的问题重新阐释成一个我们知道如何求解的问题；计算思维采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或设计巨型复杂系统。它是基于关注点分离的方法，它是选择一种合适的方式陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理。计算

3、思维利用启发式推理寻求解答，就是在不确定情况下的规划、学习和调度。计算思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科学家。［4］计算思维能力是多种学科人才必须具备的基本素质，其概念一经提出就引起了国内外科学界和教育界的广泛关注。近年来，国内外学者从不同的角度对计算思维的含义、特点和培养方法进行了探索和研宄。中国科学院院士、中国科学技术大学陈国良教授指出：在大学中，计算思维不仅能振兴大学计算教育，而且会令科学与工程领域创造出革命性的研究成果。［2］朱亚宗教授将计算思维、实验思维和理论思维归结为人类三大科学思维方式。［3］二、Python语言Python语言是一种面向对象、

4、直译式计算机程序设计语言，Python语法简捷、清晰和易读。Python是开源的语言，具有丰富和强大的类库，同时具有优良的可扩展性和平台可移植性，它能够很轻松的把用其他语言制作的各种模块轻松地联结在一起。Python语言的主要特点：（一）简单易学Python有极其简单的语法，容易上手，易于学习，非常适合初学者，也特别适合专家使用。一个好的Python程序专注于解决问题本身，而并不是沉迷于语言语法。（二）免费、开源Python的使用者可以自由地发布这个软件的拷贝，阅读它的源代码，对它做改动，把它的一部分用于新的自由软件中。（三）可移植性、可扩展性、可嵌入性Python可以被

5、移植到各种不同的平台上，如Linux、Windows、Macintosh等等，以及Google基于linux开发的android平台。Python可以将部分程序用C或C++编写，然后在Python程序中使用它们。使用者也可以把Python嵌入C/C++程序，从而向程序用户提供脚本功能。（四）面向对象Python支持面向过程和面向对象的编程。（五）丰富的库Python除了标准库以外，还有许多其他高质量的库，如wxPython、Twisted和Python图像库等等。目前我国高校主要把C语言和VB语言作为程序设计课程所用语言。这些程序设计语言历史较久，功能强大，特点突出。但是

6、这些程序语言进行程序开发工作量较大，难度相对较高，特别是对于非计算机专业和文科院校专业的学生更是如此。Python语言是一种简洁、易读的程序语言，具有可扩展性和可移植性的特点。同时Python是开源的语言，拥有丰富的库，为开发提供了极大的便利。目前国内外采用Python语言作为程序设计课程语言的高等院校日益增多。三、Python程序设计课程的计算思维程序设计课程是很多非计算机专业学生的一门必修课，同时也是一个训练学生计算思维很好的平台。[5]本文尝试在Python程序设计课程的教学过程中，引入计算思维的先进理念，把程序设计知识以一种新的方式教授给学生，通过把计算思维融入P

7、ython程序设计课程教学中，实现逐步引入计算思维的基本概念和方法，使学生理解计算思维的理念，学会运用计算思维的方法，去发现问题，然后寻找解决问题的途径，最终解决问题。这样通过本课程的学习，达到培养学生计算思维的能力，提高学生解决问题的能力和创新能力的目的，为程序设计课程探索一条新的教学途径。在实际工作中，当需要解决一个大型问题时，往往都会首先考虑怎么对问题进行分解化简。如现代制造业中的离散制造，就融合了计算思维的本质，把一个庞大的生产问题，按照产品的功能进行层层分解，使一个庞大的问题分解成一个个子问题，更便于人们在生产过程中