离散数学教学中的计算思维培养_常亮new

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1、第14期计算机教育902011年7月25日ComputerEducationNo.14Jul.25,2011文章编号：1672-5913(2011)14-0090-05中图分类号：G642文献标识码：A离散数学教学中的计算思维培养常亮，徐周波，古天龙，董荣胜(桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，广西桂林541004)摘要：作为一项重要的教育理念，计算思维得到了国内外科学界和教育界的广泛关注，相应地对计算机专业的人才培养提出了新的要求。本文分析了计算思维培养与离散数学教学之间的内在关系，在此基础上分别从课程引入和课程教学两个阶段探讨如何将离散数学教学与计算思维培养有机地结合起来

2、。通过案例，着重论述了如何将抽象和自动化这两个核心思想贯穿于整个教学过程，以及如何根据所讲授的知识点适时地引入计算思维中其他基本概念和思维方法。关键词：计算思维；离散数学；教学方法；抽象；自动化计算思维是卡内基梅隆大学计算机科学系主任类计算机导论课程进行了分析比较。文献[6]探讨了JeannetteM.Wing教授在2006年提出的教育理念[1]，如何在程序设计课程中强化学生的计算思维能力。文被认为是近十年来产生的最具有基础性、长期性的重献[7]和文献[8]分别探讨了如何在编译原理课程和人要思想[2]。Wing教授认为计算思维不仅仅属于计算机工智能课程中培养学生的计算思维能力。

3、离散数学是计算机专业的核心基础课程；该课程科学家，还应该和阅读、写作和算术一样，成为21不仅为数据结构、编译原理、操作系统、数据库原理、世纪每个人必须具备的基本技能。人工智能等专业课程提供必须的基础知识，更是对培计算思维的概念一经提出就引起了国内外科学养学生的抽象思维能力和逻辑思维能力起着重要作界和教育界的广泛关注。科学界主要关注于计算思维用。因此，针对培养学生的计算思维能力这个新的目如何深刻影响其他领域的思考方式，进而如何促进其标，抓好离散数学课程的教学显得尤其重要。本文首他领域的创新能力。例如美国国家科学基金会于2008先对计算思维培养与离散数学教学之间的内在关系年启动了以

4、计算思维为核心的重大基础研究计划“计进行分析，然后通过若干案例探讨如何在离散数学教算使能的科学发现与技术创新”，旨在通过计算思维学中加强对计算思维能力的培养。领域的创新和进步来促进自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。教育界主要关注于对计算思维能1计算思维培养与离散数学教学力的培养。例如ACM和IEEE-CS在修订后的计算机科在探讨对计算思维能力的培养之前我们需要明[3]79-84学教程2008(ComputerScienceCurriculum2008)确什么是计算思维。根据Cuny、Snyder和Wing等的中明确指出应该将计算思维作为计算机科学教学的定义[9]，计算思维

5、是指对问题及其解决方案进行阐释重要组成部分。进而将解决方案表示成可以被信息处理代理计算思维对计算机专业的人才培养提出了新的(information-processingagent)有效实现的形式的思维要求。针对计算思维培养问题，文献[4]介绍了普渡过程。从这个定义可以看出，计算思维最本质的内容大学开设计算思维导论课程取得的经验。文献[5]对是抽象和自动化；而这两个内容恰好反映了计算的根以计算思维为基础和以学科思想与方法为基础的两本问题，即什么能被有效地自动进行。基金项目：广西新世纪教改工程资助项目(2010JGA027)。作者简介：常亮，男，副教授，研究方向为知识表示与推理、形

6、式化方法；徐周波，女，讲师，研究方向为符号计算、形式化方法；古天龙，男，教授，研究方向为形式化方法、符号计算；董荣胜,男，教授，研究方向为形式化方法、计算思维与计算机方法论。第14期常亮，等：离散数学教学中的计算思维培养91从外延的角度来看，计算思维运用计算机科学的和结论、一致性和完备性、效率、演化、按空间排序、基本概念来求解问题、设计系统和理解人类行为，包按时间排序、重用、安全性、以及绑定等。这些概念[1]括了一系列广泛的计算机科学的思维方法。例如，反映了计算机学科最核心的思想、方法和原则，我们计算思维通过约简、嵌入、转化、仿真等方法，把一应该在教学过程中不断强化学生对这些概

7、念的理解个看起来困难的问题重新阐释成一个我们知道如何和掌握。解决的问题；计算思维采用抽象和分解来迎接庞杂的作为计算机专业课程体系中的核心课程，离散数任务；计算思维选择合适的表示方式来陈述一个问题学具有内容多、概念多、理论性强、高度抽象等特点，或者对问题的相关方面进行建模，从而使问题易于处被普遍认为是一门既难教又难学的课程。首先，该课理；计算思维通过冗余、容错、纠错等方法来预防、程由数理逻辑、集合论、代数结构、图论等多个彼此检测或者从最坏的情况恢复系统；计算思维在时间与独立的数学分支组成；这些