计算思维课程标准
计算思维课程标准 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
《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。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）
培养科学的认知理念、认知方法和实事求是、勇于实践的学习态度；培养科学、独立的思考和辨识能力；培养学生爱岗敬业，细心踏实、勇于创新的职业精神。
三、内容标准
（一）内容标准
1、内容设计
（二）能力（技能）训练项目设计
（三）教学模式和方法设计
1教学模式
《计算思维》采用理实一体化的启发式的教学模式，理论讲解的同时，不断启发同学进行深层次的思考，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。将案例分析、知识拓展、启发思维及实践训练融入到日常教学过程中，引导学生独立思考、拓宽学生的知识面，优化教学过程，增强教学的实践性以及针对性。
2教学方法
本课程采用多媒体演示、教师讲解、教师演示操作、学生上机实践、交互讨论、总结问题等多种方法进行教学，针对不同的知识点，根据其特性组合使用讲解、引导、互动、示范操作和实践进行教学，将任务驱动、启发式思考融入教学过程中，注重锻炼学生实际操作能力的提高。
分层的教学方法，本门课程可以对学生进行三个层次的训练，第一层培养计算机使用能力。即基本的使用计算机和应用程序的能力，例如使用word编辑器，读写文件以及使用浏览器等。第二层培养计算机系统认知能力。这是一种较高水平的理解和应用计算机的能力，主要包含在深入了解计算机软件、硬件系统知识和原理，第三层培养学生的计算思维能力。计算思维反映了计算机学科最本质的特征和最核心的解决问题方法。计算思维旨在提高学生的信息素养，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。根据每个同学的基础、理解能力以及学习态度可以对同学做不同层次的要求，使每位同学都能学有所得。
四、考核方案
（一）考核目的
考察学生的出勤情况、作业完成情况、实践项目参与情况、理论掌握情况等。
（二）考核方式
（三）考核标准
1过程性考核标准
2实践技能考核标准
计算思维共有4次上机实验，学生必须完成其中2项实验。
3终结性考核标准（主要知识点、重点、要求和分值比例）
五、实施保障
（一）师资保障
1课程负责人及主讲教师（说明相关任职要求）
（1）具有相关专业知识背景，熟练掌握计算机相关基础知识；
（2）对计算机的发展历程有相当了解；
（3）对计算机的硬件构造、软件体体系较深认识；
（4）掌握物联网的相关专业知识
（5）对云计算有一定的理解和认识；
（6）有一定的算法基础，能独立设计完成较为复杂的算法。
2课程实训指导教师（说明相关任职要求）
（1）具有相关专业知识背景，熟练掌握计算机相关基础知识；
（2）能够独立设计、完成较复杂的算法；
（3）能够熟练安装操作系统
（4）能熟练安装及使用常用软件
（5）有丰富的实践能力，拥有独立的项目设计、编码、测试、调试以及实施能力；
3双师素质教学团队（说明相关双师素质教师任职要求）
(1)熟悉操作系统的安装、开发平台的安装配置与调试
(2)熟悉应用软件的安装使用；
(3)能独立进行算法设计、编码、测试、调试以及实施能力；
(4)有一定的工作经验。
（二）教学方法和手段保障
本课程采用多媒体演示、教师讲解、教师演示操作、学生上机实践、交互讨论、总结问题等多种方法进行教学，针对不同的知识点，根据其特性组合使用讲解、引导、互动、示范操作和实践进行教学，将任务驱动、项目驱动、启发式教学融入教学过程中，注重培养学生对获取的各种信息通过自己的思维进行深层次的加工和处理，从而产生新信息。提高学生的信息素养，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。（三）教学资源保障
1、充分利用现代化多媒体手段进行教学，制作多媒体教学资料，使枯燥的内容形象化、生动化，从而提高教学质量和单位时间的教学容量，多媒体教学率达100%。
2、运用现代教育技术和虚拟现实技术，组将形象化教学、实训项目开发、项目式管理等多种功能融于一体，提高了学生的学习兴趣和学习效果。
3、建设立体化网络教学平台，包括各类教学实训平台、资源库（教学标准、教学内容、课件、案例等）、素材库、资源下载平台等。通过网络平台、教师博客、QQ等信息技术手段进行师生交流与互动，达到良好效果。
4、结合本课程的教学目标，借鉴网络上的优秀的精品课件、录像等教学资源。
5、利用校企合作条件，安排企业工程师讲授工作经历以及与本课程尽力联系的实用案例。（四）实验实训教学条件保障
1、硬件条件：软件工程教研室拥有2个专业实验室，基于云平台的软件基础实验室学院A305（共有50台可用台式机），软件开发综合实验室学院A301（共有台式机器60台），1个校企合作校外实训基地。
各功能实训室内均安装有烟雾报警传感器、红外监控，且配备有灭火器。各功能实训室外部均配有监控摄像装置，充分保障了实训人员生命安全和固定资产安全。
2、师资条件：本课程授课教师除了具备理论知识的讲授能力外，还应有一定的C#应用程序开发经验，具有较强的实际操作能力，能够解决学生操作过程中遇到的各种问题。另外，定期聘请企业专业来校进行讲座。
六、教学实施建议
（一）以学生为主体，培养学生综合应用能力
教学设计应遵循学生认知规律，教师通过实施项目教学、案例教学、情景教学、工作过程导向教学，广泛运用启发式、探究式、讨论式、参与式教学，力求满足不同类型和不同层次学生的需要，激发学生的学习兴趣、探究兴趣和职业兴趣，推动教学方法改革，加强培养学生数据组织、存储、操作、算法分析、程序设计的综合应用能力，使每个学生得到发展。
（二）注重学生的情感教育，促进教学相长
教师在教学中应尊重每一个学生，始终关注学生的情感，保护他们的自尊心和积极性，努力营造宽松、和谐的教学氛围，把课程教学与情感教育有机地结合起来，建立融洽、民主的师生交流渠道，经常和学生一起反思教学过程和学习效果，做到教学相长。
（三）针对岗位需求精选教学内容，突出职业性和实践性
教师要根据岗位能力需求精选教学内容，确实把应知应会的知识和技能传授给学生，聘请行业企业专家、工程技术人员或能工巧匠担任实践教学指导教师，教学过程要突出职业性和实践性。
（四）利用现代教育技术，提升学生学习的兴趣
教师要充分利用现代教育技术，加强教学资源建设，制作内容丰富、效果明显的多媒体教学课件，以提升学生的学习兴趣。
（五）加强对学生学习方法的指导，提高学生自主学习能力
使学生养成良好的学习习惯和形成有效的学习方法是课程教学的重要任务之一，教师应做到引导学生运用观察、发现、归纳和实践等方法，以及引导学生进行技术革新，促进学生实践能力和创新思维的发展，提高学生自主学习能力。
七、课程标准编制团队
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）
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
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
让“计算思维”在Scratch实例教学中落地生根
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c98521678.html, 让“计算思维”在Scratch实例教学中落地生根 作者：赵辉 来源：《中国信息技术教育》2016年第10期 在已出版的Scratch教材《游侠传》的序言中有一段话：在创作Scratch作品的时候，并不只是要求学生学习如何编写计算机程序，而是学习如何创造性地思考，如何系统化地推理，而这些都是未来他们获得成功和人生幸福的核心能力。计算思维是信息技术学科的核心思维，在Scratch实例教学中融入“计算思维”的思想，能有效地训练学生的创新意识，培养其解决具体问题的能力。计算思维的具体内容包括思维与归纳、程序与算法、抽象与自动化、分解与建模、测试和调试等。根据Scratch课程的目标，笔者筛选出计算思维中的抽象、分解、算法、纠错和归纳五个核心要素开展教学实践，并结合Scratch实例教学经验，总结出Scratch实例编程教学的常规教学流程图（如图1）。 Scratch课程的内容不能枯燥地讲解算法知识点，教师应该把知识点渗透到各个实例中， 由一个个鲜活的实例层层递进知识点，让学生通过制作实例来学习编程，体验一个程序完整的开发过程，知道计算机程序解决问题的方法，从而发展学生的计算思维。所以，教学实例的选择必须注重从学生的实际生活出发，提炼生活中的问题，贴近学生的认知，对案例的熟悉度和理解程度是对实例抽象和分解的基础。笔者就以《口算软件》为例，谈谈Scratch实例教学中渗透计算思维本质教育的一般操作流程和策略方法。 抽象建模，形成思维 所谓抽象，是指通过忽略可有可无的细节来降低难度。将一个现实问题转变成为计算机可以处理的问题。抽象是选择案例后实施编程前的一项重要工作，学会抽象可以更容易找到Scratch编程的切入点，更好地理清程序规则。 1.情境模拟，化抽象为具体 教师根据实例内容与教学目标，有针对性地设计任务情境，并让学生扮演角色模拟情境过程，在高度仿真的情境中感受程序抽象问题，让抽象问题具体呈现出来。 首先笔者通过情境模拟二年级学生举办一个口算大赛。模拟过程：让2位学生带上头饰，一位扮演二年级的学生，一位是扮演电脑小博士。教师说开始，并请电脑小博士出一道2个数相加和为20以内的加法题，学生回答问题，电脑小博士思考后说：“恭喜！答对了”或“答错了！加油哦！”（如图2）。笔者接下来让学生“玩”程序，把刚才的仿真情境在电脑中重演一遍。随后笔者提出问题：①程序里有几个角色？②表演中的“学生”角色在哪里？学生经过初步判断得出四个角色分别是电脑小博士、加数、被加数、答案，后面是舞台背景，里面包括“口
思想实验_一种适合计算思维的教学方法_王荣良
王荣良 华东师范大学 思想实验：一种适合计算思维的 教学方法 ● 认识思想实验 提起实验在科学中所发挥的强有力的作用，伽利略是功不可没的。伽利略凭借他独特的实验设计、高超的实验技巧，成就了一个又一个天才的实验，用实验事实推翻了亚里士多德2000多年的科学统治地位，具有划时代的意义。其中，比萨斜塔的自由落体运动实验，是一个经典的实验，当年伽利略登上比萨斜塔塔顶，将一个重100磅和一个重1磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地同时落地，从而证实了亚里士多德关于“物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢”的断言是错误的。 我们有理由猜测，伽利略在比萨斜塔做自由落体运动实验前，已经知道亚里士多德的观点是错误的。伽利略在1636年的《两种新科学的对话》中写道：如果依照亚里士多德的理论，假设有两块石头，大的重量为8，小的为4，则大的下落速度为8，小的下落速度为4，当两块石头被绑在一起的时候，下落快的会因为慢的而被拖慢。所以整个体系和下落速度在4～8之间。但 两块绑在一起的石头的整体重量为12，下落速度也就应该大于8，这就陷入了一个自相矛盾的境界。所以，物体下落的速度应该不是由其重量决定的。 这也是一个实验过程，只不过与比萨斜塔所做的真实的物质实验相比，这个实验的整个过程是在人脑中完成的，通过推理来推进实验的步骤和过程。这种实验，称为思想实验。事实上，思想实验并不是伽利略时代才开始有的，在各种物质条件和观察设备缺乏的古代，思想实验所起的作用有时比物质实验还要大。随着现代科学理论的完善，思想实验的过程更加严谨了。 在当前的科学实践中，当现有的实验环境不能满足实验自身的要求时，实验者会在其自身的思维领域构建出一个条件似真的理想化世界，这个理想化的世界中包括了理想化的实验仪器、设备、实验环境以及符合要求的理想化的实验对象，在这个虚拟的环境中进行实验的处理以及应用逻辑思维整理和进行实验结果的验证。 因此，思想实验就是运用人脑思维而不是实物观察的实验过程， 从已有且公认的经验事实出发，假设出一个现实中有可能无法实现的似真的环境，并经过一系列的推理推导出最终的结论，用来作为对某一理论的支撑和证明。 在教育教学过程中，有两种情况可以开展思想实验：现有的实验设备不能满足实验实施的需要，或实验的中间过程无法直接观察。前者如物理学的中原子核裂变，后者如程序设计，我们可以知道程序运行前的条件和运行后的结果，但是无法观察程序运行的过程。 ● 思想实验的意义与特征近代科学中所倡导的实验注重借助各种科学仪器，人为地改变自然条件，为种种现象的发生创造优越于自然条件的人工条件。但实验条件的改善，并不能否认思想实验的作用。开展思想实验的意义，并不仅仅在于规避实验设备的使用，更重要的是能够超越现有的物质条件，探索真理。 首先，开展思想实验，可以克服物质实验的局限性。在物质实验中，不可避免地会受到整个实验设备的制约，也会受到温度、湿度等实验环境的影响。在这种实验氛围
计算思维案例及平时成绩讨论题
1.5本章计算思维的典型案例 案例1： 计算作为人类文明的开端，从最远古的手指计数到中国古代的算盘计算到近代西方的纳皮尔算筹及帕斯卡机械式计算机，至当前的电子计算机的高速度计算，不管是计算方法还是计算工具都有了变革性的创新，计算也作为一种思维方式存在，并成为人类科学思维的重要一员。从算盘到计算机的发展过程是计算思维内容不断拓展的过程。 现今，我们面临着一个问题：计算机能不能再快些？我们还能不能依靠单一的电子器件加快我们的“大脑”？从历史来看，机械到电子不但是材料的进步，也是思维方式的进步。计算机发展，归根结底是计算思维的传承和发扬光大。计算机的历史就像一个孩子的成长史，它已经经历了少年时期的疯长，进入了青年时期。它还会有下一轮的飞速成长，但是要靠人类的智慧作为营养哺育它。在不久的将来，我们会将计算机变成一个众多学科交叉结合而成的精灵。而到那时，我们相信那个精灵传承和发扬的仍然是计算思维。 案例2： 抽象就是忽略一个主题中与当前问题(或目标)无关的那些方面，以便更充分地注意与当前问题(或目标)有关的方面。通过抽象，人们可以从众多的事物中抽取出共同的、本质性的特征，舍弃其非本质的特征。抽象是一种从个体把握一般、从现象把握本质的认知过程和思维方法。 在本章中介绍了图灵机模型，它是一个抽象的计算模型。图灵把他的计算模型抽象成一种非常精简的装置：一条无限长的纸带、一个读写头、一套控制读写头工作的规则、一个状态寄存器。有了图灵机这一抽象模型，我们可以得到很多本质的规律，通过抽象我们能够抽取事物的本质特性、忽略烦琐的细节，在抽象的模型上进行科学研究，有助于发现事物的内在规律。虽然图灵机是现代计算机的数学模型，但它不等同于实际的计算机，如何设计实际可用的计算机系统，也需要抽象的思维。在第3章中介绍的冯·诺依曼体系结构就是对现代计算机体系结构的一种抽象认识。 本章小结与思考 本章通过对计算技术的发展起到关键作用的人物和事件的介绍，回顾了计算机的发展简史。从计算机的起源开始，介绍计算机系统的发展历程及未来可能的发展趋势。介绍了科学技术的发展特别是电子器件的发展在计算机发展中的重要作用。了解了计算机的“存储程序方式”和采用二进制思想。 计算机是20世纪最伟大的发明之一。计算技术从简单到复杂，经历了漫长的发展过程，但最近20余年却取得了飞速的进展。这里面蕴含了其自身的规律性，值得深刻领悟。计算机及计算机网络的应用己使人类社会的各个领域都发生了翻天覆地的变化，计算和计算机的应用己经无处不在。 信息作为继物质和能源之后的第三类资源，它的价值日益受到人们的重视。在计算机渗透到社会各行各业的今天，每一名大学生都应该接受信息技术教育，应该具有“获取信息、分析信息、加工信息”的基础知识和实际能力。 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。计算思维的本质是抽象和自动化。计算思维