计算机通识教育中培养计算思维能力的价值探索

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1、计算机通识教育中培养计算思维能力的价值探索摘要：计算思维越来越受到国内外计算机教育界的重视，本文引用计算思维的系统定义，从科技创新和人才培养的角度论述了培养学生计算思维的价值体现，以及在计算机通识教育课程中培养计算思维的价值及实施思路和方法。关键词：计算思维;通识教育;计算机基础教学中图分类号:G642.41文献标志码:A文章编号：1674-9324(2014)40-0276-03一、计算思维提出的意义计算思维和计算问题关系密切，美国在2005年6月，通过一份报告《计算科学：确保美国竞争力》中明确阐述了计算科学的重要性，提出计算科学中的先进技术可以在经济以及其

2、他的前沿研究中发挥重要作用⑴，21世纪科学研究中的难题可以通过计算找到相应的解决办法。2007年美国科学基金会启动了“大学计算教育振兴的途径”计划，投入巨资进行美国计算教育的改革。美国政府开始实行CPATH计划进一步宣传了计算思维在社会生活各领域以及人才培养中的重要作用，在高等教育中提出了具体的以计算思维能力培养为核心的课程改革[2,3]o2008年，美国麻省理工学院还向全球开放公开课程《计算科学与编程导论》,重点讲解计算思维训练，让全球的读者都可以自由免费学习计算思维的本质。在我国近几年也有越来越多的学者和机构开始认识到计算思维的重要性，并开展了相关的研究。

3、全国高等教育学校2008年中国计算机教育研究会在召开T“计算思维与计算机导论”专题学术研讨会，探讨了在中国高等学校中开展计算思维能力培养的研究。2010年7月，中国的“常青藤”学校发表了《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》，提出计算机基础课程应该以计算思维为核心⑷。新生的事物出现还是需要一个普及的过程，目前多数高校教师对于计算思维价值的认识和重视程度还远远不够，因此培养计算思维的实践也甚少。针对这个问题本文探讨计算思维在科学研究、哲学方法论以及人才培养等方面的价值，提出在计算机通识教育中培养学生计算思维能力的教学改革措施，使非计算机专业学生像具备

4、读、写、算能力一样，具备计算思维的普适能力。1、计算思维的定义及解读2006年周以真教授的《ComputationalThinking》给出了计算思维系统定义，在国际上被广泛认同。计算思维涉及运用计算机科学的基础概念去解问题、设计系统并理解人类行为。计算思维涵盖反映了计算机科学之广泛性的一系列思维活动。强调计算思维是所有人必需具备的基本技能，在阅读、写作及算术之外,应将计算思维添加到每个孩子解析能力之中。周以真思维能力，是在信息化社会中创新的需要。各领域中的科学研究都需要有高效思维的正确引导，要培养出具有创造性的人才，我们在思想方法上就必须重视思维能力的培养，

5、让学习者运用高效的思维去思考。从多个角度给出了计算思维的细致描述⑸。具备计三、计算思维对于科技创新的价值对应于自然科学领域的理论、实验和计算三大科学的方法，同样有三大科学的思维：理论思维、计算思维和实验思维。计算创新在人类科技发展史上占有异常重要的地位，历史上有多位科学家因为在计算方面的成就而获得了诺贝尔奖。1982年的物理学奖和化学奖都是计算技术在相关领域的应用，证明科学计算在科学方法论中的重要地位。1985年得主豪普曼就凭借X光晶体结构分析的方法摘得当年的诺贝尔化学奖,同样，1998年科恩与波普尔也是因为将计算量子化学方法获得了大奖。人类历史上的许多重大科

6、学发现也与计算思维有关。19世纪海王星的发现就是通过计算得来的，在20世纪爱因斯坦的广义相对论开创物理学的新纪元，充分体现计算思维对于科学史的贡献。前人未能证明的“四色定理”也通过计算机的数值计算得到了证明。中国著名的“华一王方法”，有限元方法，及“吴方法”，也都是和计算相关的重大的科学创新⑹。很多科学发现的过程充分说明了计算思维在科技创新中的重要价值。四、计算思维的哲学价值计算机科学家、图灵奖获得者EdsgerDijkstra曾说:我们使用的工具影响着我们的思维方式及习惯，从而也将影响我们的思维力。思维的方式、方法是人类认识论研究的一项重要内容，恩格斯说过：

7、每一时代的理论思维，包括我们时代的理论思维，都是一种历史的产物，在不同的时代具有不同的形式，并因而具有不同的内容。所以，有关于思维的科学，和其他的任何科学是一样，是一种历史科学，是关于人的思维的历史发展的科学⑺。五、计算机的计算思维对于人才的培养价值人才对于国家和企业的重要性是不言而喻的，高等学校的首要任务就是为国家培养合格的人才。衡量人才质量的标准有多种多样，最重要的是解决实际问题的创新能力，而在计算机普及的现代社会中，利用计算机科学的基础概念去求解问题和设计系统的计算思维能力就显得非常重要了。现代的合格人才应该是能充分利用计算机的优越性能高效地解决实际问题

8、，能根据实际问题的规模选择合适的计算环