基于计算思维的Excel案例教学研究 教育文档
基于计算思维的Excel案例教学研究
计算思维是由美国卡内基.梅隆大学计算机系主任周以真教授在2006年提出的教育理念。周以真教授对计算思维的定义：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。信息社会中计算思维应该和阅读、写作、算术一样，成为每个人必须具备的基本技能。必须正确认识大学计算机基础教学的重要地位，把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务。
为了落实大学计算机课程教学中计算思维能力培养的目标，教师应充分考虑学科专业特色，针对不同类别的专业，制定不同的教学内容和教学方案。Excel作为最流行的数据处理和统计分析软件，广泛应用于管理、统计、财经、金融等领域。Excel教学是大学计算机基础教学的重要组成部分，也是经管专业学生的必修内容，很多高校也开设了Excel相关的公共选修课程。Excel 教学是大学培养文科学生计算思维能力的重要手段。
1 Excel课程教学现状分析
Excel的应用非常广泛，只要涉及到数据处理，就可以选择使用Excel来解决。目前的Excel课程教学中存在着几个主要问题：教学过程，很多教师把Excel狭义工具论。目前，在1.1 Excel仅仅作为数据处理工具介绍，着重讲解Excel的操作细节。
教学场景往往是：一边教师先简单介绍Excel菜单功能，再详细演示操作过程；另一边，学生被动接受传授的知识，然后依照教师讲解重复操作。这种“软件培训式”的教学使学生认为学习Excel就是学会如何使用Excel工具，使学生缺乏自主思考和独立解决问题的能力。
1.2 教学内容缺乏针对性和灵活性。不同专业学生的Excel课程采用相同的教学大纲、教学内容和教学案例。使得学生认为Excel课程和本专业的其他课程没有关联，缺乏对Excel课程学习的兴趣和动力，对课程的学习没有给予足够重视。
1.3 教学模式落后。目前，多媒体教学技术已经得到了广泛应用，多媒体教学丰富了教学内容，投影演示等手段使讲解内容更加直观形象。但在Excel课程的实践教学中，多媒体的教学手段并没有改变传统的授课方式，还是以教师课堂上讲，学生在下面听的填鸭式教学模式为主，学生学习的积极性没有充分调动起来。
近年来，大学积极推进计算机基础课程教学改革，把培养学生“计算思维”能力作为计算机基础课程教学的核心任务。教学实践中，程序设计类课程教学作为“计算思维”能力培养重要途径。Excel具有强大的数据处理和数据分析功能，需要学生具有较强的逻辑思维能力和数学知识，如果要实现自动处理功能，还教学能够提高学生计算思维能力Excel需具有一定的编程能力。．
和创新实践能力。
2 基于计算思维的Excel案例教学
案例教学法作为一种全新的教学方法，起源于美国，最早被应用于实践性很强的法学教育中，后来被广泛应用于其他学科，是一种深受教师好评、学生欢迎的教学方法。Excel是一门实践性和应用性很强的课程，教学实践中，我们引入计算思维的观念，对项目驱动，以问题为导向的案例教学进行了有益的尝试，培养学生分析问题、解决问题的能力，取得了良好的教学效果。
2.1 案例教学法。案例教学法就是依据教学目标和教学内容，以学生为主体，在教师的指导下，运用典型案例，组织学生通过对案例的调查、阅读、思考、分析、集体讨论与交流等系列活动，提高学生综合运用各种科学理论知识进行识别问题、分析问题和解决问题的能力，同时培养学生创新精神和团队协作精神的教学方法。
案例教学法把抽象的理论和概念融入具体的案例中，有利于激发学生的学习热情和动力，可充分发挥学生的主体作用，与传统的灌输式教学法相比，案例教学法注重培养学生用计算机解决实际问题的能力以及创新能力。
2.2 教学案例的特点。案例是案例教学的核心，也是案例教学的载体，案例的质量如何在很大程度上关系着案例教学的成败。可以说离开了案例，案例教学就无从谈起。Excel教学案例设计应以激发学生的求知欲，培养学生计算思维能力为基本原
则。
Excel教学案例应具有以下几个特点：（1）真实性。案例取材
于生活、工作中的实际；（2）典型性。选取的案例要具有一定代表性的典型事例，概括和辐射许多理论知识，包括学生在实践中可能会遇到的问题，从而使学生不仅掌握有关的原理和方法，而且也为他们将这些理论和方法运用于实践奠定了一定的基础；（3）针对性。根据学生的专业特点，设计与学生专业密切相关的案例，培养学生运用计算思维解决本专业领域问题的能力；（4）启发性。教学中所选择的案例是为一定的教学目的服务的，因此，每一案例都应能够引人深思，启迪思路，进而深化理解教学内容。
2.3 基于计算思维的Excel案例教学实践。在对经管类专业学生讲授Excel函数知识时，针对学生专业特点，选择某小型外贸公司财务部门计算员工工资的教学案例，要求使用公式和函数计算员工应缴个人所得税额。在教学实践中参照以下步骤实施案例教学。（1）介绍教学案例的来源和相关背景知识，进行教学案例演示，激发学生学习兴趣，使学生对Excel函数在财务工作中的应用有了直观的了解。许多小微型企业的员工工资采用Excel软件来管理，包括计算员工应发工资、应缴个人所得税、实发工资及汇总统计工资数据等。根据我国对于计算个人所得税的有关规定，个人所得税法的计算方法为：应纳个人所得税税额扣除三=
速算扣除数。应纳税所得额-应纳税所得额×适用税率=
险一金后月收入-扣除标准。扣除标准为3500元/月。2011年9
月1日起调整后的7级超额累进税率如图1所示；图1 税率表
（2）分析案例，提出要研究解决的问题，并对问题进行形式化的描述。根据已知条件，财务部门已有员工的基本工资、各类津贴、三险一金等财务数据，需根据计算个人所得税的相关规定，计算出应缴个人所得税额，进而计算员工的实发工资。根据计算所得数据，可制作企业员工工资明细表、上报税务部门的个人所得税申报表、报送银行的员工工资发放明细表；（3）运用计算思维方法分析问题，提出解决方法，进而引出相关的知识点，引导学生完成案例设计任务。计算员工个人所得税，需要有员工应纳税所得额、适用税率和速算扣除数等数据。应纳税所得额可以由基本工资+各类津贴-三险一金扣除数-3500计算得到。而适用税率和速算扣除数是由应纳税所得额大小决定的。由此可知，问题的关键在于如何根据应纳税所得额求得相应税率和速算扣除数。使用Excel的IF条件判断函数和VLOOKUP查找引用函数都能解决此类问题。针对新知识点，详细介绍IF函数和VLOOKUP函数的功能和使用要点，并通过简单应用加深理解。在掌握新知识点的基础上，引导学生完成案例设计任务。
使用IF函数计算使用税率的公式如下（假定计算得到的应纳税所得额在Q6单元格）：
，Q6>35000（IF，0.35，Q6>55000（IF，0.45，Q6>80000（IF 0.3，IF（Q6>9000，0.25，IF（Q6>4500，0.2，IF（Q6>1500，0.1，IF（Q6>0，0.03）））））））
同理，计算速算扣除数为：
IF（Q6>80000，13505，IF（Q6>55000，5505，IF（Q6>35000，2755，IF（Q6>9000，1005，IF（Q6>4500，555，IF（Q6>1500，105，IF（Q6>0，0）））））））
为符合查找和引用函数VLOOKUP的使用规则，需对超额累进税率表做简单的修改，如图2所示。
图2 修改后的税率表
计算适用税率的公式如下：VLOOKUP（Q6，税率表！$B$3：$C$9，2，TRUE），计算速算扣除数的公式为：VLOOKUP（Q6，税率表！$B$3：$D$9，3，TRUE）；（4）案例教学结束后，就案例教学中所涉及的计算思维方法和相关知识点进行归纳和总结，巩固加深知识体系。启发学生对案例进一步思考、讨论，在案例的基础上是否扩展和创新，以及案例设计中的不足，培养学生的计算思维能力和创新能力。
3 结束语
计算思维是信息社会人才的必备基本技能，在Excel课程中使用以学生为主体，在教师指导下的案例教学，注重学生计算思维和创新精神的培养，符合认知规律，提高学生的学习兴趣和分析问题，解决问题的能力。
参考资料：
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计―兼谈计算思维的培养[J].计算机教育，2014（11）：14-17.
基于计算思维培养的Scratch教学三步曲 教育文档
基于计算思维培养的Scratch教学三步曲当前，以Scratch为代表的可视化图块式编程工具，以其低门槛、高界限、阔空间的特点，受到了广大信息技术教师和中小学生的青睐，也就是说，Scratch容易入门，并且有机会制作较为复杂的项目，逐步进入中小学信息技术课程。如何搞好Scratch 的普及教学，是我们面临的新课题。如果采用传统的程序设计教学观念和教学法，让学生先学会各种命令，然后，再进行编程设计，难以达到理想的教学效果。学习程序设计并不一定学习所有功能，而是要根据项目的需要找到相应的方法来解决问题。我们可以变“教学生用计算机”为“让学生教计算机”，在项目设计过程中，学生对真实世界中的现象提出假设，并在计算机中进行测试，教计算机按照自己的思路去做，达到学会设计的目的。 计算思维是近年来信息技术教育领域普遍关注的热点话题，为了更好地表征和评价学生学习程序设计的活动及其学习结果，我们引入计算思维三维框架，即计算概念、计算实践、计算观念。计算概念是设计者在编程时频繁接触，并在熟练运用中不断加深理解的一组概念，在Scratch中主要有顺序、循环、并行、事件、条件、运算符、数据等；计算实践关注学生的学习过程和问题解决策略，也就是关注学生如何学，包括递增和重复、测试和调试、再利用和再创作以及抽象和模块化；计算观念是学生除概念、实践外的人格塑造，包括表达、联系和质疑，也是作为技术生产者．
自信表现。 从循序渐进的角度出发，可以将Scratch学习分为故事创编、个性游戏、项目设计三个层次进行，每个层次制作1-2个作品，打破零散概念的教学，学生从项目中学习，更容易整体掌握。在教学过程中，注重学生的自主探索，逐步发展计算概念和计算实践的熟悉度和流畅性，从而培养学生的计算观念，最终达到培养学生创新能力的目标。 一、故事创编，走进Scratch Scratch采用模块化的指令集，学生比较容易上手，在故事创编层次中，学生通过创建包括角色、场景来讲故事，接触了包括顺序、事件、循环、并行等计算概念。顺序概念有助于学生将一系列任务表达为计算机执行的指令序列。事件概念可以让学生设计多种触发动作的情境，如：“当绿旗被点击，那么……；当对象被点击，那么……；当空格（或者其他键）被按下，那么……”初步体会互动媒体的本质。循环概念可以让学生明白重复执行相同代码序列的机制。并行概念可以让学生设计不同对象间同时执行的多个脚本。 在故事创编过程中，教师引导学生逐步完善故事情节。首先，从单角色入手，学生利用顺序结构，让角色和观众打个招呼，从中学会字幕、声音的制作。接着，学生可以尝试给故事选择合适的场景，分清角色和背景的异同。在制作脚本时，部分学生提出背景和角色的控件不完全一致，强调要遵循先选择后操作的规．
以计算思维培养为目标的Excel微课程设计
以计算思维培养为目标的Excel微课程设计 “电子表格的设计与制作”是《上海市信息科技课程标准》中初中信息科技课程内容的一个部分，是计算机处理数据也是初中信息科技学业水平考试的一个重要内容。电子表格软件有其显著的特点，那就是操作容易理解难，上手容易深入难，做练习容易解决问题难。以往在教授这部分内容时，教师们会侧重学生基本技能的达成，关注“怎么做”，而忽略“是什么”和“为什么”。因此基本教学方法停留在“教师讲授+学生操练”，评价方式也相对单一，学生只需要完成一定数量的练习，即可过关。这种教学模式确实能使学生在考试中取得较好的成绩，但由于他们对所学内容缺乏一定程度的理解，因此容易遗忘，也不可能真正从思维层面和能力层面得到提升，学生“想不到”利用电子表格来解决问题，也“不会”将其应用于日常生活。随着各学科对学生思维培养的日渐重视及“计算思维”概念的逐步深入，笔者尝试换一种思路来设计本单元，即“基于计算思维培养的Excel 微课程设计”。 课程目标 掌握Excel的基本技能依然是学习的重点，包括表格的设计、数据的输入、计算、简单函数应用、图表创建等。但
除此之外，笔者将目标重点定位在以下三点：①注重思维培养。主要是计算思维的培养，重点在抽象和建模。②注重问题解决。注重从问题开始的数据设计、建模、分析的全过程。 ③注重自我学习。引入MOOC模式，利用Moodle课程平台，让学生体验自我学习的过程，为他们应对未来的开放课程时代做准备。 Excel教学内容中计算思维的体现 计算思维是运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等一系列涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。这个广为流传的定义是卡内基梅隆大学的周以真教授在2006年提出的。计算思维的核心概念是抽象、逻辑思维、算法和纠错。在Excel中，计算思维可以在以下几个方面得以体现。 1.抽象和自动化 抽象和自动化包括两个层面的概念，其一是将社会/自然现象进行抽象，表达成可以计算的对象，构造对这种对象进行计算的算法和系统，来实现社会/自然的计算，从而通过这种计算发现社会/自然的演化规律；其二是强调用社会/自然可接受的形式（如多媒体、虚拟现实、自动控制等）来展现计算及求解的过程与结果。Excel数据建模就是这两个层面的具体体现。将一个生活中的具体问题构建为一个简单的数据模型，在建构过程中，会涉及常量和变量、对象、运算符、
简谈计算机教学的计算思维教育理念
简谈计算机教学的计算思维教育理念 摘要：针对计算学科在跨学科领域的教学问题，分析计算学科的本质、现状及其在跨学科方面的应用，结合参加国内首次跨学科计算思维的学术活动的心得体会，阐述计算学科在跨学科计算思维方面的内容、思路与方法。 关键词：计算学科；跨学科；计算思维；创新思维能力；计算机教育 文章编号：1672-5913（2012）01-0014-04 2012年7月22-28日，北京大学李晓明教授主持了面向全国师资的一次传播跨学科计算思维的课程培训活动。跨学科教育是社会发展的需要，是高效率人才培养的需要，计算思维是在课程整合和专业调整之上的一个更前卫的全新理念。跨学科教育、计算思维是继计算学科规范发展、专业内涵建设、突出专业特色办学后又一提升教育质量的突破点。 1 计算学科的本质 计算学科诞生于20世纪40年代初，它作为现代技术的标志，已成为世界各国经济增长的主要动力，是现代科学体系的主要基石之一，计算机科学、量子力学、相对论、宇宙大爆炸模型、DNA双螺旋结构、板块构造理论等六大科学一起确立了现代科学体系的基本结构。 计算学科作为一门新兴学科，以数学和电子科学为基础，将理论和实践相结合。学科发展的动力来自于科学理论和工程技术发展的驱动，具有自身发展的深度和广度，尤其是应用需求的牵引推动了学科持续高速的发展，并且具有很强的开放性、包容性和吸纳性，其应用广泛普及且与其他学科相互渗透，呈现多学科的交叉和融合，跨学科、跨方向的创新与应用形成计算学科发展的新形态，同时还具有促进其他学科发展的作用。作为一门独立的学科，计算机技术不但与数理化天地生等平行，而且逐渐演变成一种横向的科学技术，并已经成为如数学一样的典型通用技术，兼具理科和工科的双重特性。而从20世纪80年代开始，面对集成电路芯片设计的特约和深入研究所遇到的问题，人们开始认识到学科需要走向深化和普适化。 1.1计算学科的问题与要求 目前计算机的教育和应用存在一些严重的问题，如把计算机简单地作为工具使用的“狭义工具论”，或持“计算机就是编程”的错误认识。对计算学科认识的淡化，不利于对计算机科学的核心思想与基础概念的掌握，无法体验计算的愉悦。从工具使用到初步编程、从零碎的知识掌握到系统级内涵式设计、从跟踪模仿到计算思维的养成，这些积累和应用能很好地激发学生的创新能力和独立思考能力。将计算思维转变成一种普适思维，即一切皆可计算，从物理世界模拟到人类社会模拟，再到智能活动，都是计算的某种形式，包括形式化、模型化描述和抽象思维与逻辑思维能力。
基于计算思维的Excel案例教学研究 教育文档
基于计算思维的Excel案例教学研究 计算思维是由美国卡内基.梅隆大学计算机系主任周以真教授在2006年提出的教育理念。周以真教授对计算思维的定义：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。信息社会中计算思维应该和阅读、写作、算术一样，成为每个人必须具备的基本技能。必须正确认识大学计算机基础教学的重要地位，把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务。 为了落实大学计算机课程教学中计算思维能力培养的目标，教师应充分考虑学科专业特色，针对不同类别的专业，制定不同的教学内容和教学方案。Excel作为最流行的数据处理和统计分析软件，广泛应用于管理、统计、财经、金融等领域。Excel教学是大学计算机基础教学的重要组成部分，也是经管专业学生的必修内容，很多高校也开设了Excel相关的公共选修课程。Excel 教学是大学培养文科学生计算思维能力的重要手段。 1 Excel课程教学现状分析 Excel的应用非常广泛，只要涉及到数据处理，就可以选择使用Excel来解决。目前的Excel课程教学中存在着几个主要问题：教学过程，很多教师把Excel狭义工具论。目前，在1.1 Excel仅仅作为数据处理工具介绍，着重讲解Excel的操作细节。
教学场景往往是：一边教师先简单介绍Excel菜单功能，再详细演示操作过程；另一边，学生被动接受传授的知识，然后依照教师讲解重复操作。这种“软件培训式”的教学使学生认为学习Excel就是学会如何使用Excel工具，使学生缺乏自主思考和独立解决问题的能力。 1.2 教学内容缺乏针对性和灵活性。不同专业学生的Excel课程采用相同的教学大纲、教学内容和教学案例。使得学生认为Excel课程和本专业的其他课程没有关联，缺乏对Excel课程学习的兴趣和动力，对课程的学习没有给予足够重视。 1.3 教学模式落后。目前，多媒体教学技术已经得到了广泛应用，多媒体教学丰富了教学内容，投影演示等手段使讲解内容更加直观形象。但在Excel课程的实践教学中，多媒体的教学手段并没有改变传统的授课方式，还是以教师课堂上讲，学生在下面听的填鸭式教学模式为主，学生学习的积极性没有充分调动起来。 近年来，大学积极推进计算机基础课程教学改革，把培养学生“计算思维”能力作为计算机基础课程教学的核心任务。教学实践中，程序设计类课程教学作为“计算思维”能力培养重要途径。Excel具有强大的数据处理和数据分析功能，需要学生具有较强的逻辑思维能力和数学知识，如果要实现自动处理功能，还教学能够提高学生计算思维能力Excel需具有一定的编程能力。． 和创新实践能力。 2 基于计算思维的Excel案例教学
计算思维如何培养和评估
计算思维如何培养和评估 不要只是买一个新的电脑游戏，自己做一个；不要只是下载最新的应用程序，帮助设计它；不要单纯在手机上玩，编写它的代码。无论你在城市还是农村，电脑将是你未来的重要组成部分。如果你愿意工作，努力学习，未来将由你们创造。”这是美国总统奥巴马在2013 年“编程一小时”活动开幕时发表的讲话。 Wing教授（2011）重提此话题时对“计算思维”的定义：计算思维是指对问题进行阐释和解决的思考过程，并形成能被信息处理机构有效执行的解决方案。 “分析问题” “解决问题”这两个关键词 现在被广泛认可为构成计算思维的要素，及促进其学习和发展的课程基础的要素如下： 抽象和模式概括（包括模型和仿真模拟） 系统性信息处理 符号系统和及其展示控制流程的算法概念结构化问题分解（模块化）迭代，递归及并行思维条件逻辑 效率及性能限制 调试和系统错误监测 计算思维培养工具及其测评 “低地板，高天花板”，这些编程环境既需要满足易于初学者入门的程序（低地板），同样要具有具有良好扩展性满足高级程序员使用（高天花板）。对学龄儿童来说，丰富的计 算环境和有效的计算思维工具必须具有低门槛和高的上限两个特征，此外还需要包含一些脚 手架工具，支持编程移植性，支持公平，具有系统性和可持续性等特征（Repenning, Webb & loannidou , 2010 ）。 评估学生对解决问题的抽象能力、条件逻辑、算法思维等计算思维概念的理解和使用。一直以来，教育界都呼吁用解构、反向工程和调试程序这些指标评估儿童在计算环境下的理解力。Fields, Searle, Kafai和Min （2012）曾通让学生调试预设的故障电子织物来评估其工程和编程技能。Han Koh, Basawapat na, Benn ett和Repe nning （2010）则用一些高难度的问题对学生进行评估，这种使用潜能激发式的方法在实际操作中取得了一些成效。 从少儿编程看计算思维”的习得与养成编程是指书写一种计算机语言，用计算机能够理解的方式，负责向它发出精确的指令，来完成我们设定的具体问题，属于一种人机交互过程。 学习编程的核心，不在于掌握具体哪一种计算机语言。编程语言在不断革新，几行今天 所谓炫酷的代码，在不久的将来一定会成为老掉牙的古董。 学习编程的本质，实则在于思维方式的养成，是一种计算性的思维方式。通过编程获得 的计算性思维逻辑，可以有效得以创造性地进行具体的学习和实践活动 这种思维方式看似遥远与抽象，其实从日常生活，到知识的学习和研究，再到公司的决策，人类的工作生活都与计算性思维息息相关、紧密相连。 计算思维(Computational Thinking)，卡内基梅隆大学( Carnegie Mellon University，简称
计算思维课程标准
《计算思维》课程标准 一、课程性质、定位与设计思路 （一）课程性质 计算思维是计算机软件的专业基础必修课程，课程代码为71093301。课程学时为48课时，其中理论课32学时，上机16学时。该课程的后续课程为C#程序设计、操作系统、数据库程序设计、数据结构。本课程采用教材为：郭艳华，马海燕主编的《计算机与计算思维导论》，电子工业出版社出版。 （二）课程定位 大学计算思维课程是面向大学一年级学生开设的，与大学数学、大学物理有一样地位的通识类思维教育课程。本课程为计算机相关专业技术人员提供必要的专业基础知识和技能训练。通过本课程的学习，使学生能够了解计算机发展历程、基础知识、宏观与微观的计算机系统、信息存储的基本概念、网络世界的信息共享与计算以及计算思维问题求解思想，对计算机的历史、发展现状、未来发展趋势均获得一定了解，为后续的计算机相关课程奠定一定的基础。对于培养学生的独立思考能力、分析和解决问题的能力都起到十分重要的作用。 （三）课程设计思路 本课程标准从计算机软件技术专业的视角出发，以满足本专业就业岗位所必须具备的计算机专业基础为目标，教学内容设计通过岗位工作目标与任务分析，分解完成工作任务所必备的知识和能力，采用并列和流程相结合的教学结构，构建教学内容的任务和达到工作任务要求而组建的各项目，以及教学要求和参考教学课时数。通过实践操作、案例分析，培养学生的综合职业能力。 （四）本课程对应的职业岗位标准 本课程主要针对计算机软件行业、电子商务、信息家电、工业企业等部门，从事软件设计、开发测试、移动应用开发、数据库管理与开发等岗位的的技术技能型人才。主要工作岗位有软
件开发工程师、数据库管理员、软件测试人员以及系统维护员等所有与计算机相关的岗位。 二、课程目标 （一）总目标 本课程旨在提高学生的信息素养，使同学在了解计算机相关历史、原理、发展的同时，培养学生发明和创新的能力及处理计算机问题时应有的思维方法、表达形式和行为习惯。计算思维要求学生能够对获取的各种信息通过自己的思维进行进一步的加工和处理，从而产生新信息。因此，在大学里推进“计算思维”这一基本理念的教育和传播工作是十分必要的，计算思维在一定程度上像是教学生“怎么像计算机科学家一样思维”，这应当作为计算机基础教学的主要任务。 （二）具体目标 1、能力目标 （1）专业能力：通过本课程学习，学生了解计算机的发展历程、计算机信息存储的理论、宏观与微观的计算机系统、网络世界的信息共享与计算、计算思维的问题求解思想、计算机发展新技术等内容。从宏观角度对这门学科有全面的了解 （2）方法能力：本门课程主要强调学生思维能力的训练，培养学生科学的认知能力，让学生理解和建立“信息、计算、智能”这三大核心科学概念，围绕计算思维的精髓培养学生掌握以“合理抽象、高效实现”为特征的构造性过程的能力；让学生了解学科发展，展示计算之美。 （3）社会能力：培养学生严谨的工作态度、团队合作精神和创新创业能力，为学生深入学习和运用专业知识与技能奠定基础，同时使毕业生在工作岗位上，表现出很强的适应性，实现学生就业与岗位的零距离。 2、知识目标 (1)了解计算机的发展历程、掌握计算机能做什么，了解什么是计算思维； (2)了解为什么计算机内部只能用0与1来表示，了解二进制如何来呈现数字世界、文字世界以及声色世界； (3) 了解计算机的硬件系统、软件系统、操作系统、计算机软件应用、个人电脑等概念； (4)理解计算机的存储体系，包括内存储系统、外存储系统、数据库系统； (5)掌握信息的传输平台网络、互联网、网络安全、物联网、云计算等； (6)了解如何用计算思维来求解问题以及什么是算法。 3、素质目标（体现教书育人、培养素质的理念）
(新)计算思维论文
计算思维论文 班级： 学号： 姓名：
计算思维论文 摘要：尽管计算思维与计算机方法论有着各自的研究内容与特色，但是，显而易见，它们的互补性很强，可以相互促进。比如，计算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收，最终丰富计算机方法论的内容；反过来，计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学习得到更大的提高。介绍了计算思维与计算机方法论存在的密切联系，以及以学科认知理论体系构建为核心的计算机方法论在中国的研究与应用。相对而言，计算思维的研究主要在国外，主要是在美国和英国，他们研究的重点放在计算思维的过程及其实质和特征上。此工作有助于人们对计算思维与计算机方法论的认识，以及对它们展开进一步地深入研究。 1.背景： 计算思维是什么本文所指的计算思维，主要指2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette札Wing)教授在美国计算机权威杂志，ACM会((Communications oftheACM))杂志上给出，并定义的计算思维(ComputationalThinking)E¨。 周教授认为：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算机科学之广度的一系列思维活动。为便于理解和应用，本文将定义中的“基础概念”更换为更为具体的“思想与方法，这样，计算思维又可以更清晰地定义为：运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。以上是关于计算思维的一个总定义，周教授为了让人们更易于理解，又将它更进一步地定义为： (1)通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的思维方法；是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法I是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法(SoC方法)； (2)是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；是利用启发式推理寻求解答，也即
计算思维与项目教学法
计算思维与项目教学法 1.1计算思维 周以真教授认为,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算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维和理论思维、实验思维一起被称为推动人类社会文明进步和科技发展的三大科学思维。 进一步地定义为:通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法;是一种递归思维,是一种并行处理,是一种把代码译成数据又能把数据译成代码,是一种多维分析推广的类型检查方法;是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法,是基于关注分离的方法(SoC方法);是一种选择合适的方式去陈述一个问题,或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法;是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式,并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法;是利用启发式推理寻求解答,也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法;是利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间,在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。 1.2项目教学法 项目教学法就是在老师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理。对C++项目式教学法还包括:人员的组织与管理、软件度量、软件项目计划、风险管理、软件质量保证、软件过程能力评估、软件配置管理等都由学生自己负责,学生通过项目的训练,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。 计算思维是信息社会中创新的需要,是大学生创新性思维培养的重要组成部分。C++项目式教学不能仅限于软件工程指导下的C++语言基础的综合训练,还应该在软件项目管理原则下的培养创新性思维。 2C++项目的教学实践
什么是计算思维+计算思维的含义
什么是计算思维计算思维的含义 你知道计算思维吗?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算机科学之广度的一系列思维活动。下面小编为你整理计算思维，希望能帮到你。 什么叫计算思维计算思维的含义 计算思维是数字时代人人都应具备的基本技能。计算思维与理论思维和实验思维一起构成了科技创新的三大支柱。 美国卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)Jeannette M. Wing 教授2006年3月在美国计算机权威期刊Communication of the ACM上将计算思维定义为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。 计算思维具有如下特征： (1)计算思维是概念化的抽象思维，而非程序思维。 (2)计算思维是人的思维，而非机器的思维。 (3)计算思维是思想，而非人造品。 (4)计算思维与数学和工程思维互补和融合。 (5)计算思维面向所有的人，所有的领域。 (6)如同“读、写、算”一样，计算思维是一种基本技能。 计算思维教育实践途径 计算思维培养，具体到中小学教育实践中，必须要有一个依托工具和抓手。中小学信息技术课程中，如何渗透计算思维教育，可以从如下几个方面尝试。 (一)在计算机程序设计教学中渗透计算思维 通过计算机程序设计教学培养学生的计算思维，是中小学信息技术教师最容易上手的做法。对于计算思维的培养，宜选择可视化的、模块化的、易于学习的程序设计软件。 LOGO语言是一种早期的编程语言，也是一种与自然语言非常接近的编程语言，它通过“绘图”的方式来学习编程，对初学者特别是儿童进行寓教于乐的教学方式。至
计算思维四种思维方式的举例
Decomposition 分层思维 Decomposition is the process of breaking large problems into smaller parts. These smaller parts are easier to understand, making the problem easier to solve. 分层思维是将一个大问题拆解成许多小的部分。这些小部分更容易理解，让问题更加容易解决。 How do we make a hamburger? 怎样制作汉堡包？ We can break it down to its ingredients: 我们可以将汉堡包分成几个部分 Upper bun 最上层的圆面包 Lettuce 生菜 Tomato 西红柿 Cheese 奶酪 Beef patty 牛肉馅饼 Lower bun 下层的圆面包 Pattern Recognition 模式识别 Pattern recognition is the process of identifying patterns and trends among the parts of a problem. You can find patterns from previous experiences and apply them to other problems as well! 模式识别是识别不同问题中的模式和趋势（共同点）的过程。你能从以往的经验中得到规律并且举一反三将它运用到其他的问题中。
Sequential patterns are when you arrange items in sequence: 顺序模式是按顺序排列项目（所有物品） Grouping patterns are when you group items that are similar: 分组模式是将相似的项目(物品)分成一个组 Algorithmic Thinking 流程建设 Algorithmic Thinking is the process of solving a problem step by step. When you get ready for school, tie your shoelaces...you’re using it in daily li fe without realising! 流程建设是一步步解决问题的过程。当你准备去学校，系好了鞋带….你却没有意识到你已经在日常生活中使用流程建设了 We can plan a schedule for the day with it: 我们可以用它来计划一天的日程安排7.00 早上7.00 Wake up 起床 9.00 上午九点 School 去学校 15.00 下午三点 Practice sports 做运动 21.00晚上九点 Sleep 睡觉
人工智能教学与计算思维培养
人工智能教学与计算思维培养 摘要:计算机专业教育要选择适当的知识为载体,来进行能力培养和素质教育。首先分析人工智能的基本教学内容和计算思维能力间的联系,然后给出了人工智能教学中计算思维能力的培养方法,并进行了总结。 关键词:人工智能;计算思维;创新思维 教育理应摆脱单一的知识和技能传授功能,着重唤醒学生自身的潜能,培养其自我性,主动、抽象能力和理解能力。从计算机专业教育的角度看,就是要处理好专业知识、能力和素质间的关系。知识是基础和载体,是表现形式。能力是技能化的知识,是知识的综合体现,它把知识运用的综合性、灵活性和探索性作为自己的重要内容。素质是知识和能力的升华,素质教育就是在知识和能力的基础上全面提高学生的基本素质,尊重其主体作用和主动精神,开发其潜能,进而培养其健全的人格[1]1。 在人工智能的教学过程中,将一般的课本知识和内容传授给学生的同时,还要挖掘深层次的内容,传授典型的问题求解思路和方法,重视科学的世界观和方法论。这样的教育过程将知识、能力和素质贯通,以人工智能的具体知识为载体,进行专业能力培养和专业素质教育,并强调创新意识的建立和
培养。 笔者首先概述计算思维的内涵,然后分析人工智能课程内容与计算思维间的联系,最后论述如何通过人工智能的知识传授培养学生的计算思维能力,进而培养学生的专业素质和创新能力。 1计算思维 计算思维(Computational Thinking)于2006年由美国卡内基•梅隆大学的周以真(J.M. Wing)教授提出[2],其定义为:运用计算机科学的基础概念(即思想和方法)去求解问题,设计系统和理解人类行为。它的特征可描述为:是概念化而不是程序化;是根本的而不是刻板的技能;是人的而不是计算机的思维方式;是数学和工程思维的互补与融合;是思想而不是人造物;是面向所有的人、所有的地方。计算思维的本质是抽象和自动化。抽象体现在完全使用符号系统甚至形式化语言;自动化体现在算法实现最终是机械地按步骤自动执行。计算思维是一种形式规整的、问题求解的和人机共存的思维。典型的计算思维包括一系列广泛的计算机科学的思维方法:递归、抽象和分解、保护、冗余、容错、纠错和恢复,利用启发式推理来寻求解答,在不确定情况下的规划、学习和调度等。 计算思维的概念一经提出,就引起了国内外很多研究者
基于计算思维能力培养的《医院信息系统》的教学研究
基于计算思维能力培养的《医院信息系统》的教学研究 计算思维是思维过程或功能的计算模拟，是信息化时代下分析问题的重要技能之一。本文介绍了”计算思维”，并将该思维方式引入到《医院信息系统》的教学中。 标签：医院信息系统；计算思维；教学研究 随着信息化、数字化技术在医院的各项业务中的全面应用，医院信息化管理为医院的各项业务管理带来了方便、也随之带来了大量的数据，有效的管理各项医院业务和利用好各种大数据为医院后信息化管理提出了考验。《医院信息系统》课程是培养医学生掌握真实系统环境下的医院信息管理系统各个子系统的实际操作方法，因此在教学活动中强调和深化计算思维的培养，培养具有医学思维和计算思维的复合型医药专业人才，符合新时代对医学专业人才的要求。 1计算思维概述 思维方式是人类认识论研究的重要内容，钱学森曾将思维科学列入为11大科学技术门类之一，与自然科学、军事科学、社会科学等并驾齐驱[1]。在钱学森思维科学的倡导下，各种学科思维开始形成和发展，我国的计算思维也随之萌芽。而后，黄崇福1992年曾将计算思维（Computational Thinking）定义为”是思维过程或功能的计算模拟方法论其研究的目的是提供适当的方法使人们能借助现代和将来的计算机逐步达到人工智能的较高目标[2]”。但是，直到2006年，美国卡内基·梅隆大学周以真教授在计算机权威杂志《Communications of the ACM》上发表”计算思维”概念，计算思维才逐渐成为国内外计算机教育界颇为关注的热点。 周以真将”计算思维”定义为：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算机科学之广度的一系列思维活动，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。计算思维的主要特征为：概念化、是技术的根本、是人的思维方式、是数学和工程思维的互补与融合的面向所有人，所有地方的采用计算机科学的思维方法（递归、抽象与分解、冗余、容错等）[3]。 首届（2010年）”九校聯盟（C9）计算机基础课程研讨会”讨论发表了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，其核心要点是强调”需要把培养学生的’计算思维’能力作为计算机基础教学的核心任务”[4]。 2基于计算思维的教学体系研究 在计算思维模式的指导下，面向医学生的《医院信息系统》课程体系结构的设置与课程建设和实施，目的是培养熟练掌握医院信息系统使用技能的、并具有计算思维能力的复合型医用人才。
计算思维教育实施过程中的冷思考
信息技术课 tougao4@https://www.360docs.net/doc/2e8375519.html, 21 SEP 2017 NO.18 计算思维教育实施过程中的冷思考 王荣良 华东师范大学开放教育学院 ● 问题：计算思维教什么？自2012年学术界正式开展中小学计算思维教育研究以来，对计算思维的概念研究在中小学信息技术课程领域逐年升温。然而，有关计算思维教育成功的案例却鲜有出现，原因是多方面的，但与现有研究与教育实践脱节不无关系。 目前的信息技术课程源于计算机课程，无论是教师还是整个课程文化，对计算机教育有着挥之不去的亲近感。从计算思维的教学实践来看，许多教师把恢复计算机原理性的教学内容简单地理解为计算思维教育。例如，有教师把高中基础模块“认识图像”的教学目标设计为“通过对课程的学习，学生能够理解计算机显示图像的原理，掌握以计算机方式表述图像参数的基本方法，学会使用PS图像处理软件的相关技能，逐步养成以计算机解决问题的思维方式，即计算思维”。且不说在一堂课45分钟内能将“计算机显示图像的原理”阐述到什么程度，仅凭“逐步养成以计算机解决问题的思维方式”就认为是计算思维，则是对计算思维的简单理解。事实上，一线教师也知道计算思维教育不是简单的计算机原理教学，但苦于缺乏计算思维教育的理论指导和实践 素材，在实际教学中必然会存在一些困难。 从近几年中小学计算思维教育的研究来看，研究内容主要有以下三方面：其一，以文献综述为主的计算思维发展脉络和概念梳理，提出了计算思维的逻辑能力、算法能力、递归能力、抽象能力等解决问题的能力，但却未涉及计算思维为什么要有这些能力，以及这些能力的具体表现是什么，没能直接给一线教师的教学提供指导；其二，关于计算思维对信息技术课程的影响研究，阐述的内容基本上是正面的，普遍认为“计算思维解决了信息技术课程的学科思维问题”，但很少研究计算思维对应的计算学科与信息技术的关系问题，以及落实在中小学教育的课程内容问题；其三，关于信息技术课程中计算思维的挖掘研究，认为计算思维是现有的信息技术课程的内在价值，过去没有被发现或重视，需要在信息素养培养的框架下深入挖掘，从而丰富信息技术课程的教育内涵。显然这种观点的狡辩之处在于忽视了需要替换多少课程教学内容才能满足计算思维的挖掘之需，也有意无意地改变了信息素养的内涵，其表面上是为信息技术课程的重要性增加砝码，实际上是混淆了 信息技术学科和计算思维的本质。 考察上述理论研究与实践研究，它们有一个共同的特点，都是以现有的信息技术课程实施为起点，以振兴或改革信息技术课程为目标，却鲜有从计算的本质、计算学科及计算思维的视角讨论计算思维教育在基础教育中的必要性和可行性。对计算的本质及计算思维的学科渊源缺乏理解，必然会影响计算思维的实施。 ● 概念：什么是计算理解计算是研究计算思维教育的逻辑起点，那什么是计算呢？ 案例1：小学学习的算术运算，例如，“2+3=5”，是一种简单的计算，是指数据在运算符的操作下，按规则进行数据变换。案例2：初中学习的函数运算，例如，“f(x)=a*sin(x+x 0)+b”，如果已知a和b ，把x变成了f(x)，也是一种计算。对于这两种计算，都有运算的对象，即“数据”，也有操作的运算符，即“规则”，也即可以做加法或正弦函数运算。从小学开始，在数学课中学习的主要内容之一就是各种运算符规则，有了这些规则，就可以完成相应的数值计算了。 现在讨论一个稍复杂的问题。案例3：我要从华东师范大学中山北路校区到浦东金茂大厦，通过电子地图
关于计算思维在教学实践的应用探讨
关于计算思维在教学实践的应用探讨 关于计算思维在教学实践的应用探讨 内容简介： 1计算思维的核心概念 201X 年 3 月，原任美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威期刊《Communiations of the ACM》杂志上给出并定义的计算思维。周教授认为： 计算思维是运用计算机 论文格式论文范文毕业论文 1计算思维的核心概念 201X 年 3 月，原任美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威期刊《Communiations of the ACM》杂志上给出并定义的计算思维。周教授认为： 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算机科学之广度的一系列思维活动。国内学者也对计算思维的核心体系结构也进行了广泛的探讨和研究。我们认为计算思维主要由以下几个核心点构成： 抽象性 : 计算机通过一系列的符号化形式表达处理客观问题，所以抽象和形式化成为计算思维的基础框架。自动化： 自动化意味着需要计算机来解释抽象，并且是一个具有处理、存贮和通信能力的设备。构造性：
在计算机解决现实问题之前，应建立有效的算法途径，构造具有抽象性的解决问题的模块化体系结构，并且具有可计算的高效性。网络化： 是指信息从一个过程或者对象传输到另一个过程或者对象。协作： 是为保证多个主体在进行规模性合作计算中能够合理分配角色和资源得到确切的结论而对整个过程中各步骤序列先后顺序进行的时序控制。符号化： 采用标识符号抽象代表现实物理世界，对待解决问题进行符号化的逻辑推理，使得计算思维具有数字化的表达特性。 2计算思维是专业人才培养的重要基础201X 年 7 月在西安交通大学举办的首届九校联盟计算机基础课程研讨会上，经过广泛的讨论，取得了具有巨大影响性的实际成果，并发表了《九校联盟计算机基础教学发展战略联合声明》。声明中特别地把计算思维能力的培养作为计算机教育的核心任务，指明了当代大学计算教育改革的基本方向。当今社会信息技术已成为推动社会进步的重要力量，计算机技术成为解决信息传递、数据分析和智能处理的必备工具，是高级人才必备的素养。因此大学计算机教学不仅是培养具有专业知识能力背景的实践性人才，更重要的是使大学生具备用计算思维方式解决将面对的各类实际问题，成为具有创新精神的复合型人才。计算科学已经成为重要的理论手段和实践方法，它的地位已如同大学数学、大学物理一样重要。计算机教学不只是教授学生怎么使用计算机或进行程序设计，更承担着培养大学生综合素质与能力的重任。计算思维不仅使学生理解计算机软硬件的结构原理及解决问题的理论思想，更重要的是让受教者理解和掌握领域
浅谈高中生计算思维的培养
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2e8375519.html, 浅谈高中生计算思维的培养 作者：顾晓 来源：《中国信息技术教育》2017年第22期 摘要：随着计算机科学的高速发展，大数据、云计算、物联网等应用延伸到了生活、生产、学习的各个角落，这使得计算思维成为思考问题、解决问题的重要思维方式。而如何培养学生的计算思维，则是每一个信息技术教育工作者需要关注的内容。本文通过分析计算思维的概念和内涵以及计算思维与高中信息技术课程的关系，阐述了培养学生计算思维的重要意义。同时，笔者结合自身的教学实践，在教学中挖掘信息技术课程中蕴含的计算思维，从简单明了的生活问题入手，设计出了能够锻炼学生计算思维的课堂活动。 关键词：计算思维；信息技术；高中 中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：11674-2117（2017）22-0040-03 随着计算机科学的高速发展，计算思维逐渐成为思考问题、解决问题的重要思维方式。目前，计算思维的培养已被很多发达国家列为信息技术课程的核心目标。我国正在修订的《普通高中信息技术课程标准》也把计算思维纳入信息技术的核心素养之一。2017年7月，《国务 院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》中明确指出，“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广”。由此可见，让学生接触和认识计算科学，培养学生运用计算机对现实问题进行数据分析，通过计算模拟对问题建模，通过对计算数据的探索分析从而发现问题、解决问题的能力，是每一个中小学信息技术教育工作者需要面对和挑战的新话题，而计算科学的核心思维方式则是计算思维。 ● 培养学生计算思维的重要意义 1.计算思维的概念与内涵 在自然科学领域，有三大科学思维对应三大科学方法：一是以推理和演绎为特征的逻辑思维，其对应的是理论方法；二是以实验和归纳自然规律为特征的实验思维，其对应的是实验方法；三是以抽象和自动化为特征的计算思维，其对应的是计算方法。 计算思维，即在运用计算机科学领域的思想方法形成解决问题方案的过程中，所产生的一系列思维活动，其本质是对问题模型的抽象和自动化。计算思维不是说要让人像计算机一样思考，而是指人类运用计算机解决问题的思维方式。计算思维教育的宗旨在于培养学生对问题模型抽象、自动化的思维方式，它是对传统教学中注重演绎、类比和归纳的数学思维方式，注重验证新的实验思维之外的有力补充，其本质是对思维的教育。计算思维解决问题的过程模型，如图1所示。
对计算思维的认识
对计算思维的认识 经管法王禹1211652 计算思维又叫构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表的。它（Computational Thinking，CT）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行为。CT的本质是抽象和自动化。它是如同所有人都具备“读、写、算”（简称3R）能力一样，都必须具备的思维能力。 大体来说，计算思维有以下几个特点：（1）计算思维是一种递归思维。它是并行处理。它是把代码译成数据又把数据译成代码。对于别名或赋予人与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其害处。对于间接寻址和程序调用的方法，它既知道其威力又了解其代价。它评价一个程序时，不仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量，而对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。（2）计算思维采用了抽象和分解来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的系统。它是选择合适的方式去陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理。它是利用不变量简明扼要且表述性地刻画系统的行为。它是我们在不必理解每一个细节的情况下就能够安全地使用、调整和影响一个大型复杂系统的信息。它就是为预期的未来应用而进行的预取和缓存。（3）计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情形恢复的一种思维。它称堵塞为“死锁”，称约定为“界面”。计算思维就是学习在同步相互会合时如何避免“竞争条件”的情形。(4) 计算思维利用启发式推理来寻求解答，就是在不确定情况下的规划、学习和调度。它就是搜索、搜索、再搜索，结果是一系列的网页，一个赢得游戏的策略，或者一个反例。计算思维利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行权衡。
大学计算机 所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程
中国大学教学 2011年第4期 15 战德臣，哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院教授；聂兰顺，哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院副教授；徐晓飞，哈尔滨工业大学校长助理、计算机科学与技术学院院长、软件学院院长，教授。 “大学计算机”——所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程 战德臣 聂兰顺 徐晓飞 摘 要：当前，大学非计算机专业计算机课程存在知识型/技能型教学与未来计算能力需求之间的鸿沟，致使计算机教育存在危机。本文分析了这一危机产生的原因，提出应对危机跨越鸿沟的办法应是开展计算思维基础教育，分析了计算学科中的思维特别是可实现思维与知识、能力之间的关系，提出计算思维与计算能力的培养宜采取“1+X ”模式，界定了作为“1”的“大学计算机”课程中计算思维的特征，据此对“大学计算机”课程进行了面向计算思维教学的内容重构——讲授计算学科的普适思维（计算机的思维和应用计算机的思维）以及计算学科的基本素养，探讨了“大学计算机”课程的思维性教学方法。最后，简要介绍了上述教学改革在哈尔滨工业大学的实践及效果。 关键词：计算思维；大学计算机；非计算机专业 大学非计算机专业本科生的第一门计算机课程，在高校基础教育特别是计算机教育方面的重要性不言而喻。然而现实中，作为非计算机专业第一门计算机课程的计算机基础课程不仅没有受到重视，反而面临着严重的危机，普遍质疑此课程是否还有存在的必要。这种质疑不仅来自非计算机专业的学者，也来自计算机专业的学者。为什么会有这样的质疑？非计算机专业第一门计算机课程的核心价值是什么？非计算机专业第一门计算机课程及教学如何改革，以适应新的形势，应对上述危机？这些问题是每一个从事非计算机专业计算机教育工作者应重新思考的重大问题。本文基于作者在哈尔滨工业大学非计算机专业第一门计算机课程十多年的教学改革与实践，特别是自2009年课程面向计算思维教学的改革与实践，结合对上述问题的思考，探讨了非计算机专业第一门计算机课程的定位、教学内容重构、思维性教学方法等。 一、大学非计算机专业第一门计算机课程的发展回顾 非计算机专业第一门计算机课程自20世纪90年代中期普遍在大学中开设，被称为“计算机文化基础”，文化一词多少体现了基础性、思维性的内涵。然而随着执行过程中的偏差，文化的内涵越来越少，基础的内涵越来越大，课程逐渐演变为讲授计算机的基本概念以及常用/流行软件产品的使用。随后在20世纪90 年代末期，很多学校便以“计算机应用基础”取而代之，这种改变不仅是名称的变化，更有以下几个显著的内涵上的变化：一是从计算机学科的多门课程和多种重要软件中提炼出共性知识单元进行教学；二是教学方式以任务驱动的形式开展，比如强调科技文章的排版素养而非排版软件、讲授程序的基本要素与程序设计思想而非流行的程序设计语言等；三是在课堂教学与实验教学之间进行了科学合理的分工，即课堂教学侧重共性知识的讲授，实验教学侧重流行软件产品的应用技能训练。 现在大学非计算机专业第一门计算机课程已发展到新的阶段，应该将其开设成类似于大学数学、大学英语课程的、高等教育中不可缺少的独立课程，本文称其为“大学计算机”课程。这种改变，也不仅是课程名称上的变化，更在于课程内涵上的变化。当前，很多学者都强调，计算科学与理论科学和实验科学，并列成为推动人类文明进步和促进科技发展的三大手段。而作为计算科学基础的计算思维是大学生创新性思维培养的重要组成部分，因此“大学计算机”课程应强调计算思维基础教 育，知识讲授与素养培养应贯穿于计算思维的教学中。 二、大学非计算机专业第一门计算机课程 面临的危机及其产生原因分析 今天，随着计算机、网络的广泛和深度普及以及本科