计算思维与计算机基础教学

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1、计算思维与计算机基础教学西安交通大学冯博琴张家界.2011.7.19第7届高校计算机教改与发展高峰论坛计算思维报告内容大学计算机教育C9联合声明计算思维报告内容大学计算机教育C9联合声明大学计算机基础课程的重要性大学通识教育是大学人才培养的重要任务大学教育不能局限于基本知识传授，还要培养能力，提高素质学生的理性思维能力学生对科学精神的追求学生的高尚人格大学计算机基础课程的重要性通识教育三大特征（复旦杨玉良校长）通识教育要同时传递科学精神和人文精神通识教育要展现不同文化、不同学科的思维方式通识教育要充分展现学术

2、的魅力培养计算思维成为通识教育大学计算机基础课程的重要性国家明确定位计算机基础课程是和数学、物理等同地位的基础课程。计算机不仅为不同专业提供了解决专业问题的有效方法和手段，而且提供了一种独特的处理问题的思维方式。使用计算机及互联网，为人们终生学习提供了广阔的空间以及良好的学习工具与环境。17大提出的新型工业化道路,需要“专业+信息”人才。计算机基础课程存在的问题现状“狭义工具论”的课程“浓缩版”的教材学生对计算机课程兴趣不大，逃课率相当高忧患：教学学时被压缩，课程面临被裁减的危机计算机基础第一门课程致命要害是

3、什么?教学目标争议大；体系不完整,缺乏稳定的教学内容;路在何方?计算思维报告内容大学计算机教育C9联合声明（一）计算思维在美国产生的背景1.2005年6月美国的PITAC报告2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会（PITAC）给美国总统提交了报告《计算科学：确保美国竞争力》（ComputationalScience:EnsuringAmerica’sCompetitiveness）认为:虽然计算本身也是一门学科，但是其具有促进其他学科发展的作用。二十一世纪科学上最重要的、经济上最有前途的研究前沿都有可能通

4、过熟练的掌握先进的计算技术和运用计算科学而得到解决。如今美国又一次面临了挑战，这一次的挑战比以往来得更加广泛、复杂，也更具长期性。美国还没有认识到计算科学在社会科学、生物医学、工程研究、国家安全，以及工业改革中的中心位置。这种认识不足将危及美国的科学领导地位、经济竞争力以及国家的安全。报告建议，将计算科学长期置于国家科学与技术领域中心的领导地位。（一）计算思维在美国产生的背景2.2005年底至2006年初美国四大区的报告及建议针对“计算学科与日俱增的重要性与学生对计算学科兴趣的下降”，美国NSF组织了计算教育

5、与科学领域，以及其他相关领域的专家分四个大区（东北、中西、东南、西北）进行研讨，形成四份重要报告。（一）计算思维在美国产生的背景报告建议大学第一年计算机课程的构建问题；多学科的融合问题；加强美国中小学学生抽象思维与写作能力的训练，目的，使学生平稳过渡到大学的学习。（一）计算思维在美国产生的背景3.2007年美国NSF的CPATH计划CPATH（PathwaystoRevitalizedUndergraduateComputingEducation，大学计算教育重生的途径）计划认为：计算普遍存在于我们的日常生活

6、之中，培养未来能够参与全球竞争、掌握计算核心概念对美国企业家和员工就变得非常重要。CPATH计划认为：尽管有的研究机构和大学对此做出了卓越的、开创性的工作，但目前美国更多的大学计算教育仍然沿袭的是几十年前的教学模式。鉴于此，NSF2007年启动了CPATH计划，当年投入600万美元，2008年投入500万美元，2009年投入1000万美元，力图改变这种情况。（一）计算思维在美国产生的背景4.2008年美国NSF的CDI计划CDI（Cyber-EnabledDiscoveryandInnovation，计算使能

7、的科学发现和技术创新）是美国国家科学基金会的一个革命性的、富有独创精神的五年计划，该计划旨在通过“计算思维”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。（一）计算思维在美国产生的背景（二）科学与科学思维1.人类科学的三大支柱：理论科学、实验科学和计算科学作为科学发现三大支柱，正推动着人类文明进步和科技发展。该说法已被科学文献广泛引用，并在美国得到国会听证、联邦和私人企业报告的承同。2.人类认识世界和改造世界的三种科学思维：以观察和总结（归纳的方式，不是数学归纳）自然规律（包括人类社会活动）为

8、特征的实证思维，以物理学科为代表思维结论要符合三点：可以解释以往的实验现象逻辑上自洽是能够预见新的现象（二）科学与科学思维2.人类认识世界和改造世界的三种科学思维：以推理和演绎为特征的逻辑思维，以数学学科为代表思维结论要符合以下原则：有作为推理基础的公理集合有一个可靠和协调的推演系统（推演规则）结论只能从公理集合出发，经过推演系统的合法推理达到结论（二）科学与科学思维2.人类认识世界和改造世界的三种