大学程序设计课程中计算思维培养

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1、大学程序设计课程中计算思维培养　　摘要：介绍了计算思维提出的背景及国内外的发展现状，针对传统大学程序设计课程的教学问题，将计算思维引入课程。对改革的主要内容、实施步骤及案例设计进行阐述，提出的改革思路可给其他高校大学程序设计课程的教学改革提供参考。关键词：计算思维；大学程序设计课程；非计算机专业作者简介：张莉（1976-），女，江苏宜兴人，南京大学计算机科学与技术系大学计算机基础教学部，讲师；金莹（1978-），女，回族，江苏南京人，南京大学计算机科学与技术系大学计算机基础教学部，副教授。（江苏南京210093）中图分类号：G642.0文献标识

2、码：A文章编号：1007-0079（2013）16-0094-022012年7月16日，“第一届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”在西安交通大学召开，中国科学院陈国良院士和多名计算机教学名师、专家以及近三百名在国内高校承担计算机课程教学的教师参加了此次研讨会，大会探讨了如何在大学计算机课程中引入计算思维，如何建立计算思维教学体系以及如何让学生养成用计算思维方式来思考和解决专业问题等内容。一、计算思维产生的背景及现状112006年3月，美国卡内基·梅隆大学的华裔女科学家周以真（JeannetteM.Wing）教授在美国计算机权威期刊《Com

3、municationsofACM》撰文提出计算思维（ComputationalThinking）[1]的概念和详细定义。周以真教授指出计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计和理解人类的行为，它是涵盖了计算机科学之广泛性的一系列思维活动。计算思维是随着近十年来美国对计算科学重要性的认识逐渐提高而提出的。近些年来，美国大学计算机基础教育出现了学生对计算机基础课程兴趣逐渐下降，如中途放弃课程或通过抄袭及作弊来完成课程的教育危机。2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会（President’sInformationTechnolog

4、yAdvisoryCommittee，PITAC）给美国总统提交了报告《计算科学：确保美国竞争力》（ComputationalScience：EnsuringAmerica’11sCompetitiveness），[2]报告中陈述21世纪科学上最重要的以及经济上最有前途的前沿研究都有可能通过熟练掌握先进的计算技术和运用计算科学得到解决，计算本身也是一门学科，它可以促进其他学科的发展。计算思维一经提出，美国的教育专家们看到了解决这两者矛盾的希望。2010年周以真教授再次在刊物上发表文章阐述计算思维的基本思想，而近年来美国各大高校都在修订其本科生计

5、算机科学课程的计划，美国麻省理工大学、[3]斯坦福大学[4]和卡内基·梅隆大学[5]等著名高校纷纷设置了面向全校的计算思维的通识课程。除美国外欧洲也开始重视计算思维的培养，2010年8月，英国皇家协会也发布了以计算思维为出发点的为期18个月的“学校计算教学方法”项目。中科院自动化所的王飞跃教授率先把计算思维引入国内，王飞跃教授撰文《计算思维与计算文化》，[6]他希望能借“计算思维”的东风将中国传统世故人情的“算计文化”反正成现代科学理性的“计算文化”，以提高民族的整体素质。2010年10月中国科学技术大学的陈国良院士在“第六届大学计算机课程报告

6、论坛”上倡议将计算思维引入大学计算机基础教学后，计算思维得到了国内众多计算机基础教育者和研究者更广泛的重视。中国科学院计算技术研究所李国杰院士、[7]清华大学软件学院孙家广院士[8]和中国科学院计算技术研究所徐志伟总工[9]等多位专家在这方面进行了有效的探索。二、计算思维与大学程序设计课程1.大学程序设计课程教学目标11大学程序设计课程是许多高校理工科（包括部分文科）专业的必修公共基础课程之一，《中国高等院校计算机基础教育课程体系（2008）》[10]对“程序设计基础”课程提出的培养目标主要有两个：学习问题求解的思路和方法，理解在计算机上是如何

7、具体实现算法的，这也就意味着大学程序设计课程学习的重点不仅仅是编写程序，而更重要的是学习算法思想与问题求解方法。但是大学程序设计课程传统的教学方法存在诸多的问题。2.大学程序设计课程存在的问题（1）教师在课程讲授过程中容易陷入语法和句法的细枝末节中而忽视基本问题求解方法的讲解。（2）上课时常常是教师先讲解学生后上机实验，学生属于被动学习，整个学习过程中其参与度不高，听课后学生通常按照教师的想法按部就班完成实验。这种教学策略只能提高学生上机实验能力，而学生思维能力的养成没有得到专门的训练。（3）传统的计算机程序设计课程还存在与专业背景结合不紧密的

8、情况，在教学过程中通常不考虑学生的专业背景，学生在学完课程后常常会感到迷茫，不知道如何用程序设计方法解决自己的专业问题。3.将计算思维融入课程教学11