基于计算思维能力培养程序设计课程教学探究

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1、基于计算思维能力培养程序设计课程教学探究摘要：当今社会人才的竞争，其本质是知识的竞争，更重要的是能力的竞争。该文从程序设计理论和实践教学入手，探讨对学生计算思维能力的培养。基于计算思维能力培养的程序设计课程教学对培养学生学习兴趣和提高其程序设计及编程实践能力，尤其是培养学生的创新能力能够起到重大的作用。关键词：教学；程序设计；计算思维；能力培养中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)35-8475-03程序设计课程已成为国内外高校计算机及相关专业必修的核心专业基础课程。在该课程的教学中，不

2、仅应让学生学会程序设计的相关知识，使学生能够掌握程序设计的编程技巧，更应激发学生对它的兴趣，在此基础上培养学生自主探求新知识、解决问题的新方法的能力，从而提高学生的实践与创新能力，培养与社会发展相适应的应用型人才。计算思维具有强大的创新能力［1］ACM和IEEE-CS在修订后的计算机科学教程2008(ComputerScienceCurriculum2008)中明确指出应该将计算思维作为计算机科学教学的重要组成部分［2］。中国科学院院士、中国科学技术大学陈国良教授指出［3］：在大学中，计算思维不仅能振兴大学计算教育,而且

3、会令科学与工程领域创造出革命性的研究成果。把计算思维理念引入程序设计课程的教学过程中，探索以培养计算思维能力为核心的新教学模式，在教学过程中以程序设计知识为载体，融合计算思维能力和素质的培养，着重强调创造能力和适应能力的培养，为程序设计的课程教学提供新思路。1计算思维当前，计算思维是一个非常受关注的涉及计算机科学本质问题和未来教育走向的基础性概念。这一概念最早是由麻省理工学院(MIT)的SeymourPapert教授在1996年提出的［4］,但是把这一个概念提到前台来，成为现在受到广泛关注的代表人物是美国卡内基梅隆大学(

4、CMU)的周以真教授(JeannetteM.Wing)［5］。计算思维提出了一系列解决问题的观点和方法，这些观点和方法有助于人们更加深刻地理解计算的本质和计算机求解问题的核心思想。根据JeannetteM.Wing等人的设想［6］,—个已经具备计算思维能力的人，如果他遇到了一个问题，他能够理解其哪些方面是可以计算的；能够使用相应的计算工具或技术进行评估，能够理解计算工具和技术所具有优点和缺点；能够用它去解决新的问题；能够抓住使用新的计算方式的机会；能够在任何领域应用采用相应计算方法。而对于已经具备计算思维能力的科学家、工

5、程师以及其他专业人士来说，应该能够创新的计算方法来解决具体的专业问题，能够通过对海量数据分析而得到新的科学发现，能够提出之前没有想过或者由于问题的规模不敢提出但能够用计算思维进行处理的问题，能够使用专业的术语对问题及其解决方案进行解释等等。由以上可知，抽象和自动化是为了培养学生的计算思维能力的核心内容，最能够体现计算思维的本质；因此，在教学过程中应该有意识地强化学生对计算思维的基本概念和思维方法的理解和掌握。其实，国内外教育者很早就已经开始重视计算思维的基本概念和思维方法；在ACM和IEEE-CS联合攻关组制订的计算教程

6、CC1991(ComputingCurricula1991)中已经提取出了计算机学科的12个核心概念[7],包括：概念化和形式化模型、大问题的复杂性、抽象层次、折中和结论、一致性和完备性、效率、演化、按空间排序、按时间排序、重用、安全性、以及绑定等。这些思想、方法和原则是计算思维中最核心的内容，不断强化学生对这些概念的理解和掌握是我们今后教学的全部任务。2基于计算思维的程序设计课程教学2.1课程的引入在讲授这门课程之前，首先要告诉学生，学会基本的编程不是本课程教学的重点，对他们的计算思维能力和创新能力的培养和训练才是核心

7、；他们在经过半年多的系统学习后，不仅要掌握程序设计的基本知识结构，更为重要的是系统的计算思维能力和创新能力的训练能够为后续的专业课程的学习打下良好地基础。对本专业学生而言，不仅要掌握程序设计的相关知识，更为重要的是在具体的专业应用中能够使用这些知识构建出与具体环境相适应的的计算方法能力；从而为后续计算机的专业知识的学习做铺垫；对非计算机专业学生而言，学习程序设计的目的不是成为一名优秀的程序员，而是学习对于现实生活中的问题能够进行抽象、理论和设计，即能够分析、解决问题，这种能力的训练我们可以通过算法和计算机语言来实践计算思

8、维的训练过程，从而达到对学生们的理性思维和逻辑思维的培养，促使他们养成一个良性的缜密思维习惯。程序设计是对学生进行思维训练的最直接、最具有操作性的平台。总而言之，从计算思维角度出发进行程序设计课程教学可以较好地达到以下目的。首先，能够告诉学生该课程的重要性，让学生能够从宏观上了解该课程在他们专业课程体系中所处的位置。