计算思维在c++程序设计教学中应用

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1、计算思维在C++程序设计教学中应用　　摘要：计算思维作为一种新的教学理念已被计算机教育界广泛认可。基于对课程内容的梳理。结合典型教学案例给出计算思维教学模式及其构建方法和教学实施过程，对实施计算思维教学要注意的问题进行说明。关键词：计算机教育；程序设计；计算思维；创新能力11c++程序设计是计算机、软件工程等专业的一门重要的专业基础课，在整个课程体系中起到承上启下的连接作用，是对c语言程序设计的延伸与拓展，同时又为后期程序设计类课程的学习奠定了坚实的理论基础和技能储备。目前的c++程序设计课程教

2、学模式，由原来注重基础语法及理论的教学转向了理论与编程能力并重的教学模式，对学生编程能力的提高具有很大的促进作用。此教学模式在语法上强调短期的强化记忆，在程序设计上强调语法的运用和理解，基础语法知识是出发点和最终的归宿。教学的初衷是好的，但最后的结果常常是学生思维的固化，仅能熟练使用c++语言的语法规则去进行简单的编码而已。作为一门承上启下的程序设计专业基础课，其教学目的不能仅仅局限于语言本身的语法语义和使用规则的传授，而应该首先教授一种面向对象的思想和基于该思想分析问题、解决问题的思维方法，其

3、次才是语言的语法和语义，应为以后的程序设计及其相关课程提供学习的思想和方法，提高学生从计算机的视角分析问题、解决问题的能力。计算思维（computationalthinking）是目前计算机教育界最为广泛关注和认可的一种教学理念，它不是一种具体的解决问题的方法或模式，也不是机械的计算机式思考，而是强调计算思维的一种延伸应用，是一种具有广泛普适性的思维方式。它是一种发散式的教学模式，其所提倡的抽象与分解、关注与分离、启发推理、并行处理等理念对传统的关注具体技能和概念的点式教学模式具有好的改善作用。

4、c++程序设计的语法规则多、抽象程度高、应用灵活，同时对后续的程序设计类课程的学习具有很好的启发和引导作用，其教学内容和目的与计算思维具有很好的一致性。将计算思维引入c++程序设计课程教学，对原有的点式教学进行发散扩充，可以激发学生的学习积极性，提高教学效果，并能进一步提升学生的计算思维能力。1计算思维周以真教授于2006年在Communications11oftheACM期刊上首次提出了计算思维，并给出了基本概念：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计

5、算机科学之广度的一系列思维活动。为便于理解，周教授又将计算思维具体为关注分离、启发推理、约简、嵌入、转化、仿真、保护、冗余、容错、纠错和恢复、启发式、折衷等基本概念和思维方法。它是在吸取了一般的数学思维方法、巨系统的设计与评估的一般工程思想、计算机思维方法、复杂性、智能、心理、人类行为理解等思维方式的基础上而形成的一种具有广泛普适性的思维方法。计算机科学的基础概念是计算思维的基石，直接影响构建于其上的问题的理解、分析和解决方法，同时它也是理解基于计算思维的人类行为基础。作为一种思维活动，它不是僵

6、化的一种具体问题的解决方法，而是具有很好普适性的思考方式，提供的是一种方法论。所以，诸多学者强调计算思维应该与3R一样，作为所有人（而不仅是计算机科学家）的一种思维方式。计算思维的本质是抽象（abstraction）和自动化（automation）。计算思维中的抽象体现在从现实世界到计算机世界的一种映射，现实世界中对象、度量、求解问题的方法映射到计算机世界中的对象表达，如标示符、变量、数组、算法、类等。与数学思维相比，计算思维是基于计算机概念的一种抽象，在抽象的同时还要考虑其在计算机世界表达的可

7、行性。计算思维中的自动化体现在计算机世界中动作执行的自主性，虽然这种自主是一种机械性的重复，是在计算机程序控制下的自主，但也是计算思维在计算机世界中的具体表现形式。计算思维的三大特征如下：11（1）计算思维是一种抽象的思维理念，不是具体的技能或程序。计算思维是一种思维模式，是能进行多抽象层次的思维方法，不是具体的、人造的计算机软件或硬件，也不能将其等同于具体的编程或机械的重复。（2）计算思维的主体是人，不是计算机。计算思维是人类求解问题的一种途径，其实现是由计算机来完成，而不是把人的思维固化到计

8、算机思维的机械模式中。（3）计算思维与工程思维具有互补性。计算思维的形式化表达构筑于数学思维基础之上，同时在解决现实问题时，又必须借鉴工程思维。在运用计算机去解决问题时，必须融合计算思维与工程思维进行综合思考。2基于计算思绯的教学内容梳理c++是介于c语言与面向对象程序设计语言之间的一种兼有面向过程和面向对象特性的程序设计语言，其主要内容可以分成面向过程的程序设计和面向对象的程序设计两个部分。不同高校和专业的要求存在一定的差异，因此在实施计算思维教学过程中，教师应根据学生的专业和基础知识的掌握情