程序设计课程中培养学生计算思维能力教学方法探究

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1、程序设计课程中培养学生计算思维能力教学方法探究　　摘要：计算思维是每个人应当具备的基本技能，也是对创新人才的基本要求。程序设计课程的目标是培养学生分析和解决问题的能力，最终形成计算思维。该文对目前教学中存在的问题进行了分析，介绍了计算思维的含义、特征以及培养计算思维能力的重要性，给出了把计算思维能力的培养贯穿于教学全过程的教学模式及其实施过程。关键词：程序设计；计算思维；教学方法中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）27-6175-03计算思维是每个人应当具备的基本技能，也

2、是对创新人才的基本要求和应具备的专业素质。在教学中突出学生计算思维能力的培养和训练，是每个教师的重要任务。1目前教学中存在的问题7目前程序设计课程大都采用传统的教学方法，课程内容主要是围绕一门高级语言的内容展开，课堂上教师先介绍一些知识点，然后通过案例说明知识点的应用，最后再进行总结，这种教学模式偏重于知识的灌输，导致学生仅仅满足于书本知识的死记硬背，分析和解决问题的能力培养不够，学生经常是学会了全部的语法知识，但仍然不知道如何解决实际问题，教学效果甚微。为了改变这种状况，切实加强学生计算思维能力的培养，程序

3、设计课程教学改革势在必行。2计算思维及其能力培养的重要性2.1计算思维的含义、特征周以真教授指出：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。它具有以下特性：1）概念化，不是程序化。2）根本的，不是刻板的技能。3）是人的，不是计算机的思维。4）数学和工程思维的互补与融合。5）是思想，不是人造物。6）面向所有的人，所有地方。7）关注依旧亟待理解和解决的智力上的有挑战性的并且引人入胜的科学问题。2.2培养计算思维能力的重要性7按照周教授的观

4、点，计算思维是思想，是人的一种根本性技能，本质是抽象和自动化。计算思维中的抽象是超越物理时空的，完全可以用符号来表达，其中数字只是一种特例。计算思维中的抽象最终要能被机器自动执行，为了确保机器的自动化，需要在抽象的过程中采用精确严格的符号标记系统进行描述和建模，同时要求计算机系统能够提供不同抽象层次的翻译工具。计算思维中的抽象和自动化反映计算的根本问题，计算就是抽象的自动执行，而自动化需要合适的计算机对抽象予以解释并执行。计算思维是采用抽象和分解来迎战庞大的任务或者设计巨大复杂的系统，它关注的是分离。通过对问

5、题进行多层次的抽象，使问题分析相对简单，从而控制问题解决的复杂性，问题抽象层次的能力是衡量人的思维品质的重要方面，直接体现人的分析、解决问题的能力。由此可见，计算思维能力的培养，对每个人都至关重要。3培养学生计算思维能力的程序设计课程教学方法在程序设计课程中，对学生计算思维能力的培养主要体现在分析、解决问题能力的培养上。本文给出了以培养学生计算思维能力为目标的教学模式及实施过程，如图1所示。教学活动分为课前准备、课堂教学、课后总结三个环节组织实施。3.1任务设计1）内容设计：明确课程单元的知识点、重点和难点，

6、结合学生各阶段知识掌握的程度以及运用知识的能力，明确解决实际问题的概念和方法，在此基础上，设计教学内容。采用任务驱动教学法，以任务为核心将教学内容结合起来，设计任务模块。72）选择问题：针对各任务模块，以需解决的问题导入，尽可能选用一些典型的有趣味性的实际问题，增强学生对所学知识应用于实际的认识和学习兴趣。3.2呈现问题通过呈现的问题，使学生能够确定并明确解决什么。如果不理解或不明确，就无法选择合适的方法去解决，从而限制了学生的创造力。3.3分析问题在分析问题的过程中，首先要考虑解决这个问题有多困难？怎样才是

7、最佳的解决方法？其次还要考虑包括机器的指令系统、资源约束和操作环境等因素。例如，设计一套应用软件，还应当了解该软件的使用对象，使用者的知识背景，根据不同的用户，设计不同的操作界面。3.4设计方案通过对问题的分析，设计出多种解决方案，特别是面临复杂的大问题时，尽可能全面地列出备选方案。该环节重点是让学生了解进而掌握对问题进行多层次抽象的方法。3.5方案选择制定一个统一的方案评价标准，明确评价各方案的优缺点，从中选择最佳方案。在确定最佳方案时，应重点强调从总体角度考虑评价指标，对各指标进行权衡。3.6求解步骤7方

8、案选定后，确定方案的解决步骤即算法。教学过程中，可先让学生积极思考，给出解决思路，再引导学生参与算法设计的全过程，对于复杂的大问题，重点介绍问题分解的思考方法及步骤，让学生体验计算思维。同时，提倡算法的多样性，培养、激励学生的创新意识和问题求解能力，并引导学生对算法进行分析研究，优化并简化算法。3.7方案评价执行已设计好的方案，检验结果是否与预期目标相符，如不符，必须对方案进行修改完善，甚至重新设计