将计算思维融入程序设计课程的教学方法研究

摘要：以湖南大学c++程序设计教学为例，阐述将计算思维融入程序设计课程的具体实施方法：从理论教学到实践教学，从授课案例到日常评测。全方位引入计算思维的教学方式可以明显提升教学效果，有利于培养学生探究问题和求解问题能力。

关键词：计算思维；教学实施；程序设计；交叉评阅

0 引言

程序设计类课程，是工科专业的重要基础课程之一，是本科高年级和硕士阶段许多专业核心课的验证与研究工具，且对学生在计算机科学思维方式的培养，以及对未知问题的分析、对解决方案的探究与比较等多方面能力的训练都具有良好的促进作用。同时，作为专业基础课，程序设计课学得好不好、学得是否愉悦，对本科生的后续学习在心理上和学习习惯上均有不容小觑的影响。然而，程序设计课程在国内外的大学教育中均存在不少问题，例如，实践上机操作和理论授课之问如何相辅相成？如何根据学生特点尽可能地因材施教？如何引导学生合理利用网络上的学习资源和参考资料？诸如此类的问题绝非某些国家或某些学校在教学中面临的个别问题。

自2006年计算思维的概念首次明确地由周以真教授提出后，对计算机教育领域产生了重大的影响。像计算机科学家那样思考，让计算思维真正融入生活，接受了计算思维的学生可以运用计算机科学的思想和方法求解问题、设计系统和理解人类的行为。计算思维以求解问题的途径为主要诉求，涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。因此，计算思维的培养在现代大学教育中日益受到认可与重视，以培养计算思维为目的或融合计算思维的各种研究和课程改革在国内外的各阶段计算机教学中以多种形式展开。

虽然不能将计算思维狭隘地理解为计算机编程，但是程序设计的思维过程却与计算科学的思维方式及其吻合：接受问题→分析问题→寻求解决方案→比较解决方案→实现解决方案，只是这里的解决方案是借助高级程序语言来实现的。因此有意识地将“计算思维”融入程序设计课程的教学实施是确实可行的，也是必要的。笔者以湖南大学c++程序设计课程为例，列举了若干具体教学实施方法，并对相应问题进行了探讨。从教学效果看，显著提升了学生在程序设计方面的学习积极性，计算思维在潜移默化中被学生接受和应用，挖掘了学生的潜能，提高了学生的程序设计能力和分析解决问题的能力。

1 课程如何开始

一门程序设计课程如何开篇？传统上一般从语法入门开始。虽然语法是程序语言的基础，但目前国内高中计算机课程普及率较低，多数本科低年级学生难以理解和接受程序为什么要这样写？入门困难使得后续教学受到明显的负面影响。

《计算思维与人工智能基础》课程标准

《计算思维与人工智能基础》课程标准 “计算思维与人工智能基础”是高校计算机基础教育的第一门公共基础必修课，在培养学生的计算思维水平以及人工智能基础理论方面具有基础性和先导性的重要作用，适用于非计算机专业学生。该课程主要讲述计算机与计算思维、互联网与物联网、计算机求解问题基础、人工智能基础和计算问题案例。通过该课程的学习，使学生对计算思维和人工智能学科有一个整体的认识，掌握计算机软硬件的基础知识，计算机求解问题的基本方法以及人工智能的基本知识，以培养学生的信息素养和计算思维能力，运用计算机解决实际问题的能力，进一步提高学生对人工智能的整体认知和应用水平。一、课程目标通过本课程学习，使学生了解计算机发展趋势，认识计算机在现代社会中的地位和作用，理解计算思维的概念、本质及应用，掌握计算机的基本工作原理，掌握人工智能学科的基本知识，熟悉计算机求解问题的基本方法，熟悉典型的计算机操作环境及工作平台，具备使用常用软件工具处理日常事务的能力。该课程应培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力，并为学生学习计算机的后续课程打下坚实的基础。二、课程内容、要求及学时分配

三、师资队伍课程负责人：具有计算机专业相关的硕士学位或副教授以上职称的教师。主讲教师配置要求：具有计算机相关专业硕士学位或受聘计算机相关学科中级及以上职称。四、教材及教学参考 1. 建议教材 2.参考书五、教学组织 1．教学构思、教学设计、教学手段针对本课程的特点和教学目标，进行合理的教学设计，结合计算思维能力培养，优化教学内容，改革教学方法，体现以学生为主体、以教师为主导的教育理念。采用启发式教学、案例式教学、研讨式教学等多种教学方法，调动学生学习积极性，提高课程教学质量。课程采用线上线下结合的授课模式。 2．课程服务授课教师除了组织课堂研讨外，周末为学生提供答疑服务。按照教学进度布置课外作业，教师对每次作业批改量达到1/3，并及时对作业进行讲评。六、课程考核本课程考核分为过程考核和期末考试相结合的考核方式。本课程最终成绩由平时成绩(占50%)和期末考试成绩(占50%)按比例合成，成绩采用百分制。平时成绩主要包含课堂考勤，线上章节测试，课堂测试等，期末考试采用上机考试的方式。七、说明 1.本课程标准适用于非计算机专业学生第一学期学习。 2.本课程参考江苏省计算机等级考试大纲要求，全国计算机等级考试大纲要求进行教学。

MOOC大学计算机计算思维的视角课程考试答案

课程考试 1单选(1分)关于思维，下列说法正确的是（A）。 A.思维是在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的过程。 B.思维是人类与生俱来的，与后天的学习无关。 C.思维是大脑的基本功能，大脑是人体的直接感觉器官。 D.思维是人类凭借知识、经验对客观事物进行的直接和间接反应。 2单选(1分)关于信息技术（Information Technology，IT），下列说法正确的是（C）。 A.信息技术无法对工业社会形成的传统设备进行技术改造，成为智能设备。 B.在信息处理的每一个环节，都必须使用信息技术。 C.现代信息技术是指以微电子技术、计算机技术和通信技术为特征的技术。 D.信息技术就是计算机技术和计算机网络技术。 3单选(1分)二进制是由下列哪位科学家首先提出来的（D）。 A.图灵 B.巴贝奇 C.冯.诺伊曼 D.莱布尼兹 4单选(1分)在计算机中，引入16进制，主要目的是（B）。 A.计算机的内存地址采用16进制编制。 B.简便二进制串的书写。 C.计算机中的数据存储可以采用16进制。 D.计算机中的数据运算可以采用16进制。

5单选(1分)关于计算机字，下列说法正确的是（C）。 A.计算机字的位数为字长，字长是任意的。 B.一个计算机字就是指两个字节。 C.在计算机中，作为一个整体来处理、保存或传送的二进制字串称为计算机字。 D.计算机字都是32比特。 6单选(1分)设计算机字长为16位，一个数的补码为10000，则该数字的值是（D）。 A.-0 B.+0 C.32768 D.-32768 7单选(1分)关于微处理器，下列说法错误的是（C）。 A.微处理器执行CPU控制部件和算术逻辑部件的功能。 B.微处理器不包含内存储器。 C.微处理器就是微机的CPU，由控制器运算器和存储器组成。 D.微处理器与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。 8单选(1分)关于计算机运算速度，下列说法正确的是（C）。 A.每秒钟所执行的加法运算的次数。 B.运算速度即CPU主频。 C.运算速度与CPU主频有关，主频越高，CPU运算速度越快。 D.总线频率。 9单选(1分)关于计算机系统软件，下列说法不正确的是（C）。 A.系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的程序。

计算思维课程标准 (2)

《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、

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．

跨学科计算思维教学的认识与实践浅谈

跨学科计算思维教学的认识与实践浅谈摘要：本文介绍了一门跨学科课程的内容与教学实践的体会，该课程以网络为中心，以社会学与经济学的若干经典问题为背景，以应用数学和计算机科学的基本概念为语言，向学生展示了一种交叉学科尤其是计算思维在社会科学中运用的广阔图景。同时，作者也对当下开展跨学科与计算思维教学活动的背景和意义以及开展这类教学活动实践的可行性提出了认识与思考。关键词：跨学科；计算思维；社会科学；本科生课程；认识；实践一、“跨学科”与“计算思维” 近年来，在我所处的工作环境中，能感到有两股思潮：一是“跨学科”，二是“计算思维”。有关呼吁或者宣示在许多场合都能听到，人们愿意用这样两个词语描述他们的想法和工作，国内外都是如此。这种氛围，10年前体验不多，20年前感受更少，也就是近几年才浮现起来的。尽管现在看得见摸得着的东西似乎还不多，也有些人表示疑惑，但我体会其所代表的方向性和潮流感是明显的。我相信这两个观念。这种信念的准确来源难以说清楚，但触发在于一次某国外大学董事会代表团访问北京大学，我参与接待，其中一位著名大学前校长在听完了我们学校的情况例行介绍后问了这样一个问题：How Peking University is addressing the critical challenges our mankind is facing？我立刻感觉这是一个好问题，这后面有个潜台词，那就是大学的教育不能不关注人类发展所面临的重大共性问题。在这样的发问下，简单报告一个大学有多少学科、多少经费、多少成果等等就显得比较苍白了。人类现在面临什么重大问题？换言之，现在面临的问题与以前有什么显著不同？从第一次工业革命算起，过去二百多年来，人类经济社会发展的主旋律是追求不断提高的生产效率，是要以最少的成本生产最多的产品，是GDP。然而，近几十年来这种情形发生了变化，虽然这个地球上一些地方依然有贫困与饥饿，但从人类已经创造出来的生产力来看，现在面临的主要挑战已不再是吃饭穿衣的困难，而是自然资源消耗过快、全球变暖、环境污染、医疗保障、非传统安全、老龄化、贫富差距过大等严峻问题。从我熟悉的角度来看，我认为解决这些问题有两个共同的要求，一是多学科交叉，二是离不开计算。这里所说的多学科交叉，不同于在传统学科划分基础上的协作，而是不同学科的思想在方法论层面的融合；这里所说的计算，不仅是用计算机作为工具来提高解决问题的效率，更是计算思维在理解问题本身、寻求解决问题途径中的作用。图灵奖获得者，加州大学伯克利分校Richard Karp教授去年发表过一篇文章Understanding Science Through the Computational Lens，讲的就是计算思维在推动其他科学门类的发展中会发挥日益重要与深刻的作用。

信息技术课程中计算思维的培养

信息技术课程中计算思维的培养 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

信息技术课程中计算思维的培养二0一五年十月吕国庆在信息技术课程中培养学生的计算思维，就必须真正的从学科价值、学科思维方式的角度去规划设计课程，从而达到培养学生计算思维的目的。然而，学生在信息技术学科学习的过程中怎样才能经历、感受并形成学科思维方式呢？显然，这是一个漫长的过程。学生需要在每节课上经历发现问题、提出问题、应用学科思维方式解决问题的过程。经过反复的练习之后，在学生的潜意识里就很自然的形成了这种思维方式。这种思维模式一经形成，当学生再遇到相似问题的时候就会很自然的运用这种思维方式去解决问题。这就需要摒弃目前的以每个知识点为主线，按知识点将课程内容划分成模块的教学组织模式，摒弃目前盛行的段落式课堂教学模式。经过不断的归纳、分析和查阅研究，总结出以下几点在信息技术课程中培养学生计算思维的策略。 1．提高信息技术课程地位通过调查研究发现，目前中小学信息技术课程开设情况不太乐观，其主要原因就是课程地位低下。由于高考、中考这种应试型教育制度的执行，从学校到家长、学生只是一味的追求考高分，并不注重学生实际能力的提高和素质的培养。由此，因为信息技术课程与升学没有直接关系，所以其并不被重视。这就直接导致了信息技术教师以及学生表现出对这门学科态度的散漫和积极性的降低。近几年全国大国省市都出现了这样一个问题：在高考、中考中，有很多成绩优异的高分学生，这些学生不可谓不品学兼优，但是在每年的全国青少年信息学奥林匹克获奖名单中，却很少看见这些学生的名字。这就说明，能考高分的学生不一定具备更高的思维能力，不一定具有更好的操作技能。因此，无论是要培养计算思维还是信息素养，要想让学生学到更多的知识和技能，具备更多的一个章节的内容了。对获取信息的过程与方法以及策略与技巧不熟练，那么就不能够准确的获取信息；没有价值的信息也就基本能力就必须提高信息技术课程的地位。没有必要再对其进行加工，更没有必要表这是在信息技术课程中培养学生计算思维最基本的要求。 2．选择合适的教学策略

浅议小学信息技术课程中计算思维的培养

浅议小学信息技术课程中计算思维的培养摘要：随着计算机科学的普及，计算思维成为当今国内外计算机领域极度关注的一个概念。如何在信息技术课堂中培养学生的计算思维能力显得尤为重要。本文首先论述了计算思维的概念和内涵，接着对信息技术课程中所蕴含的计算思维进行了分析，最后进一步总结出在小学信息技术课程中培养学生计算思维的方法，以便能有效地培养学生的计算思维能力。关键词：计算思维信息素养信息技术随着信息化革命的到来，被定位成操作课、技能课的信息技术教育课程已经不能适应社会需要。立足学生发展，培养学生思维能力，挖掘课程背后的科学思想尤其重要。将计算思维引入信息技术课程中，不仅能够体现信息技术学科的价值，更能够培养出社会需要的具有思维能力的人才。什么是计算思维？目前而言，最具代表性的解释是曾担任美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出的定义。她认为：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。计算思维的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。如同所有人都具备是非判断、文字读写和进行算术运算一样，计算思维也是一种本质的、所有人都必须具备的思维能力。计算思维应该是每个人具有的基本技能，而不仅仅属于计算机科学家。这一观点得到了广泛认同。学生在信息技术学科学习的过程中怎样才能经历、感受并形成学科思维方式呢？经过长期实践探索，本人总结出以下几点经验：一、加强自身学习，提升专业素养要培养学生的计算思维，信息技术教师自身必须对计算思维有充分的理解，能融会贯通计算机科学知识，分析计算科学思维的过程、方法和方式，并具有较强的将计算科学思维方法的讲解融入计算机课程教学过程中的能力。这就需要信息技术老师必须树立终生学习的理念，不断提升专业素养，努力让自己变得更加专业化。二、整合教材内容，实施项目教学首先，从学科特征与深层价值角度出发，按照课程知识的内在结构重新整合教学内容，使每个完全孤立的知识成为具有一定逻辑关系的相对独立的知识模块。系统性地将知识教授给学生，让学生感受到知识的系统性和逻辑性。再以项目的方式为每个模块设计课堂作业，每个模块完成一个项目任务。这样既可以很好地巩固所学知识，也可以使学生体会到知识的相对独立性和相互依赖关系。三、更新教学观念，灵活选择方法策略在计算思维的培养方面，教师教学方法的选择起到了重要的作用。得当的教法选择，可以使学生在学习的过程中内化计算思维的培养；反之，不恰当的教法选择达不到培养学生计算思维的目的。目前关于信息技术的课程教学方法有很多，例如：讲授法、任务驱动法、基于问题学习的教学法、游戏教学法、自主学习法等等。目前教师选择最多的教学方法为“讲练结合法”和“任务驱动法”。在这些讲课模式下，课堂教学的主要目的是为掌握教材中的某个知识点，即是以学科知识为中心的教学观。而计算思维不仅仅是某个知识点或某项技能的掌握，更重要的是要将计算机的思维不自觉地应用于生活和学习中。要改变以学科知识为中心的教学观，这就

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。

计算机程序设计课程中计算思维能力的培养

计算机程序设计课程中计算思维能力的培养【摘要】进入新世纪以来，我国在计算机程序方面的取得的成就是非常巨大的。学生的计算方面的思维能力如何在计算机程序设计课程教学中得到充分的培养，是当代的计算机基础教学的一项主要的责任。笔者结合自身的计算机程序设计课程教学，简要的探讨了计算机程序设计课程中学生思维能力的培养，供各位计算机教育教学的同仁们参考，以共同提高我国的计算机设计程序课程的教育教学的质量。【关键词】算机程序设计课程思维能力培养一、引言随着我国的新课程改革的不断深入，对于学生的计算机的各个方面的应用能力的要求也越来越高，学生应当在计算机的操作使用方面的能力、各个应用的开放方面的能力以及相关的研究创新的能力有着非常大的提升，学生应该逐步的养成学习解决问题的思路以及方法、并且详细的理解掌握计算机是如何的实现上述算法的，即学生应该能够利用计算机进行一些有效的编程工作。此外，学生应该掌握一定的相关程序的调试能力，让计算机成为一种实用的工具，进而作为一种独特的思维方式去思考相关的问题并

解决相关问题的能力。那么我们应该在计算机程序设计的教学过程中如何的对学生的思维能力进行对应的培养训练呢？这是一个非常值得教育教学工作者深入探讨的问题。二、何为计算思维？大家常说的的计算思维就是指运用一定的计算机科学中—些相关的概念进行相应的计算机问题求解、计算机系统的设计以及一些相关的人类行为理解等等的一系列计算思维活动。这里需要强调就是上述的思维是指人的相关思维，并不是计算机机器的思维，简要的说就是一种概念抽象化的思维方式，并不是一种简简单单的程序化的思维方式。是一种具体的思维理念，并不是一种实际的商品。这种思维的方式并不是某些计算机方面的专家特有的，而应该是作为一种每个人必备的基本技能的方式而存在。最终达到一种以计算机思维方法论的相关角度来讨论解决学科之间的一些问题以及学科的意识形态。三、当前的计算机程序设计课程中的一些相关的问题计算机程序设计课程相对于其他的课程有着非常大的抽象性，这就给相应的课程的教育教学工作带来

基于计算思维的教学模式探索文档

基于计算思维的教学模式探索美国心理学和教育学家Robert J.Sternberg指出：思维教学的核心理念是培养聪明的学习者，教员不仅要教会学员如何解决问题，也要教会他们发现值得解决的问题。教员要为学员提供足够的思维空间，设法激励和引导学员自主学习，发现问题所在继而解决问题[1]。思维教学要以所教授的学员为核心，以培养思维能力为目的，使学员既在思维活动中学习知识，也能够学习思维的方法，达到“鱼”“渔”同授的目的，培养学员良好的思维能力。 1 计算思维计算思维最早是在2006年，由曾任美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任的周以真（Jeannette M.Wing）教授提出的，他指出：“计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能，每一个人，而不仅仅是计算机科学家，都应热心于它的学习和应用。计算思维是每个人的基本技能，不仅仅是计算机科学家。我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术，还要学会计算思维。[2]” 中国科学院计算所李国杰院士也指出：“计算思维是运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类行为，它选择合适的方式陈述一个问题、对一个问题的相关方面建模，并用最有效的办法实现问题求解。[3]”

因此，对计算思维的认识我们可以这样来理解：计算思维是运用计算机科学的基础概念来进行问题的求解，它是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像读书、写字一样，成为人们基础的、不可缺少的思维方式。我们要准备会议，把开会所需的东西放进公文包，这就是“预置和缓存”；当你弄丢了自己的手机，沿着走过的路线去寻找，这就叫“回推”；在食堂排队去买饭时，站在哪一队更快呢？这就是“多服务器系统”的性能模型。这些都是计算思维在我们生活中的运用。学会计算思维，是在信息社会中创新的需要。要培养出创新型人才，教育在思想和方法上就必须摆脱传统教学的偏见，让学员运用高效的思维去思考。 2 基于计算思维的教学模式探索计算思维是当前教育系统十分关注的一个问题，该文研究的基于计算思维的教学模式，就是综合利用计算思维的教学策略，构建以教员为主导，以学员为主体、以能力培养为目标的思维教学模式。通过任务引领和问题探究，让学员在不断的探索研究过程中启发思考、总结规律、掌握科学方法，培养学员的创新能力和科学精神，提高独立思考和解决问题的能力。教员在教学过程中创设提出问题的实际情境，刺激学员发现问题，提出高质量的问题，然后不断引导和启发学员采用转化、约简、递归、仿真、启发式推理等方式进行问题的思考和研究解。在此过程中，学员对所学知识进行重构，对新旧[4]决的方法．知识进行意义建构的过程就是计算思维能力培养的过程。通过这

计算导论与程序设计知识点

计算导论与程序设计复习重点一、计算、计算机发展史、计算模型 1、计算与计算思维 (1)什么是计算？转换/变换；广义：计算就是把一个符号串f变换成另一个符号串g。更广义：计算就是对信息的变换。 (2)什么是计算思维？抽象与自动化 2、图灵机的计算模型：组成，计算过程，状态及状态转移。 a.图灵机的组成： (1)一个无限长的纸带 (2)一个读写头（中间那个大盒子） (3)内部状态（盒子上的方块，比如A,B,E,H）， (4)一个程序，用于对这个盒子进行控制。 b.计算过程：从读写头在纸带上读出一个方格的信息，并且根据它的内部状态开始对程序进行查表，得到一个输出动作和下一时刻所转移到的内部状态。 c.状态：可以将事物区分开的一种标识。 d.状态转移：当在某一状态下读入一个字符时，便使状态发生改变，从当前状态转换到后继状态。 3、结合图灵机，什么是程序？理解程序的含义程序是一套控制规则，它可以根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变内部状态，令机器进入一个新的状态。 4、什么是存储程序的概念？要求程序和数据一样，也必须存储在计算机的主存储器中，这样计算机就能够自动重复地执行程序，而不必每个问题都重新编程，从而大大加快运算进程。二、计算机组成与原理 1、冯诺依曼计算机的组成结构由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。地址总线是控制器向存储器中的地址译码器传送地址编码的通路。数据总线是在输入输出设备和存储器、存储器和CPU之间传送数据的通路。控制总线用来传送控制部件向运算部件、存储器、输入输出设备发出的控制信号。

如何培养小学生数学计算思维能力

如何培养小学生数学计算思维能力涌山小学熊国军目前小学数学计算教学的现状令人堪忧，《数学课程标准》明确指出要学生了解四则运算的意义，掌握必要的运算和估算技能。相比较而言，老课程标准对学生计算的能力提了很多要求，如计算方法、技巧与速度等，而现在却很少提了。由于先进而简便的计算工具日益普及，社会生活对计算技能的要求正在逐步降低，因此，在我们的教学过程中发现学生的计算能力比以前下降了，主要表现在计算正确率下降、速度减慢等等。因此，计算教学决不容忽视。如何提高学生的计算思维能力，让学生“正确、迅速、灵活、合理”地进行计算呢？在教学工作中，针对以上问题，结合自己的教学经验，总结几点心得如下: 一、发现问题，做到对症下药一般地说，学生在练习时产生的错误，都具有相通性，又具有普遍性，在教师指导下，有些比较容易纠正和克服，有些则纠正起来就比较困难，特别是这种错误在头脑中已经生根。所以我在平日教学中善于及时了解、收集笔算中存在的问题，有预见性、有针对性地选择常见的典型错例，与学生一起分析、交流，通过集体“会诊”，达到既“治病”又“防病”的目的；对于那些形近而易错的试题，则组织对比练习，克服思维定势的消极作用，培养学生比较鉴别的能力。纠错题型上的练习我通常这样设计对学生的要求：判断对错→找出错误处→分析错误原因→改正→总结出预防同类错误的方法。在

练习形式上安排有多种形式：可做单项练习，如判断题、找出各题错误处、改错题等练习；也可以做综合练习；可以把各类错题印在作业纸上，课上发给学生改，也可以让学生拿出自己的作业本、错题本，对自己作业中的错题重新分析订正等。二、加强理论、法则学习来提高计算能力正确的运算必须在透彻地理解算理的基础上，学生的头脑中算理清楚，法则记得牢固，做四则计算题时，就可以有条不紊地进行。在整数乘法中出现的错例24×5=100，很典型的反映了学生在学习算理的过程中，没有很透彻地理解乘法算理，过于粗心大意，关于乘法进位的数字该怎么处理学生是比较模糊的。再者除数是小数的除法中的两个错例:1.44÷1.8=8，11.2÷0.05=22.4。再如在用简便方法计算题：967-399=967-400=567也说明了学生对于加法的算理理解不够深刻。要明白的顺序和运算定律的意义，运算顺序是指同级运算从左往右依次演算，在没有括号的算式里，如果有加、减，也有乘、除，要先算乘除，后算加减；有括号的要先算小括号里面的，再算中括号里面的。小学教材中主要讲了加法的交换律、结合律，减法的一个性质：“从一个数里减去两个数的和等于从这个数里依次减去两个加数。”以及乘法的交换律、结合律和分配律。这几个定律对于整数、小数和分数的运算同时适用，用途是很广泛的。两个错例中[427-（27+75）=475 ，87×2÷87×2=1，都说明了学生对于计算法则和运算定律的错误认识。

《计算思维与实践》课程教学大纲

《计算思维与实践》课程教学大纲英文：《Computational Thinking and Practice》一、课程基本信息课程代码：/ 课程名称：计算思维与实践课程类别：通识课理论课学时：8学时/16学时实验课学时：8学时/16学时总学时：16/32 学分：1/2 适用对象:非计算机类各学科本科学生考核方式：课程设计二、课程简介中文简介计算思维是运用计算学科的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解的思维活动，计算思维是的培养是信息时代对人的基本要求，因此在大学本科阶段开设这门课程是十分重要和必要的。《计算思维与实践》课程是一门计算机类通识型课程，也是高等学校计算机基础教学公共课程之一。该课程从培养学生科学认知能力出发，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。初步达到传承计算文化、弘扬计算之美、培养计算思维的目的。英文简介 This course of computational thinking and practice is about computational disciplines of basic concepts of problem solving, system design, and human behavior understanding of thinking activity, computational thinking is the training is basic requirements of the information age to, therefore in the undergraduate stage opened this course is very important and necessary.

计算思维作业

计算思维作业 1、试阐述思维的关键内容。结合本学期所学关于计算思维知识，结合自身专业领域或日常学习与生活中的体会，讨论有哪些计算思维内容得以实际运用，它们是如何改变人们身边的现状？答：计算思维应当成为所有学校所有课堂教学采用的一种工具。计算思维不仅仅是计算机专业学生所拥有的思维方式，其实它慢慢地与学生的读写算能力一样，会成为人类最基本的思维方式，成为每个人拥有的最基本的能力。许多人认为计算科学就是计算机编程，就只能和计算机打交道，而计算思维也只有计算机专业的学生需要掌握。其实并非如此，恰恰相反，计算思维是一个可以引导着所有努力奋斗的人去实现自己梦想的思维模式，它不仅可以帮助你成功，而且可以让你非常明确自己需要奋斗的目标并为之努力奋斗。因此我们就知道，学计算机专业的学生并不一定将来就非得在计算机领域发展，要让学生在学习的过程中有个良好的心态，毕业找工作有个正确的定位，即使学生将来真正从事了与计算机无关的职业，也要明白绝对不是几年的学白上了、几年的专业知识白学了，学习过程中教会的并不都是些专业的理论知识，更多的是遇见问题如何分析处理以及你为人处事的能力。 2、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一系列思维活动。是三大科学思维（逻辑思维、实证思维、计算思维）之一。试从计算思维的本质讨论大学生如何培育和提高自身的计算思维素养。答：计算机科学从本质上源自工程思维,因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统[2]。目前,计算机应用已经深入到各行各业,融入人类活动的整体,解决了大量计算时代之前不敢解决的问题。实践是指计算机学科的设计过程,基础的技能是每位学生未来适应社会、为社会服务所必须掌握的。学生的应用能力一般是指编程能力和系统开发能力,它是要通过实验教学环节不断加深和加强。在这其中,不断拓展对计算思维的理解和认识是非常重要的。在这样的思维指导下,我们可以采用多样化的学习方式。例如,在计算机专业课程的学习中,教师可在给定范围后,让学生上机自由操作,支持和鼓励学生提出问题并自行解决问题,鼓励学生进行科技创业活动。这样做将有利于发挥我们的想象能力,培养我们的创造性思维。 3、关注点分离思维和系统观都是典型的计算思维，结合自身专业领域生活体会，讨论关注点分离和系统观的运用。答:作为最重要的基石思维之一，关注点分离式计算机科学在长期实践中确立的一项方法论原则。关注点分离是日常生活和生产中广泛使用的解决复杂问题的一种系统思维方法。大体思路是,先将复杂问题做合理的分解,再分别仔细研究问题的不同侧面(关注点),最后综合各方面的结果,合成整体的解决方案。在概念上分割整体以使实体个体化的观点。例如ｗｅｂ设计中体现了关注点分离的思想。网页中２的内容比较庞杂，ＨＴＭＬ标记语言既要标记文档的结构又要标记文档的格式，或者说是展现。最初的ＨＴＭＬ不仅标记结构也标记网页如何展现。因此，就出现了如＜Ｐ＞这样的表示结构元素混杂的局面。人们发现应该把ＨＴＭＬ进行一番清理，是ＨＴＭＬ只表示结构，而把如何展现的责任完全分离出来。

《计算思维与人工智能基础》课程质量标准PDF版进店另有word版或PPT版

《计算思维与人工智能基础》课程教学质量标准 32学时 2学分 “计算思维与人工智能基础”是高校计算机基础教育的第一门公共基础必修课，在培养学生的计算思维水平以及人工智能基础理论方面具有基础性和先导性的重要作用，适用于非计算机专业学生。该课程主要讲述计算机与计算思维、互联网与物联网、计算机求解问题基础、人工智能基础和计算问题案例。通过该课程的学习，使学生对计算思维和人工智能学科有一个整体的认识，掌握计算机软硬件的基础知识，计算机求解问题的基本方法以及人工智能的基本知识，以培养学生的信息素养和计算思维能力，运用计算机解决实际问题的能力，进一步提高学生对人工智能的整体认知和应用水平。一、课程目标通过本课程学习，使学生了解计算机发展趋势，认识计算机在现代社会中的地位和作用，理解计算思维的概念、本质及应用，掌握计算机的基本工作原理，掌握人工智能学科的基本知识，熟悉计算机求解问题的基本方法，熟悉典型的计算机操作环境及工作平台，具备使用常用软件工具处理日常事务的能力。该课程应培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力，并为学生学习计算机的后续课程打下坚实的基础。二、课程内容、要求及学时分配主要教学内容

5 第5章大数据与云计算 1）理解大数据的特点。 2）了解大数据对于科学研究和思维方式的影响。 3）理解大数据应用案例。 4）理解云计算的概念。 5）了解云计算的关键技术。 6）理解云计算的应用。 2 6 第6章计算机求解问题基础 —算法 1）理解算法的概念。 2）了解如何设计算法。 3）掌握算法的主要描述工具。 4）掌握枚举算法的基本原理。 5）掌握递推算法的基本原理。 6）了解递归算法的基本原理。 7）熟练运用枚举算法和递推算法解决实际问题。 8）理解冒泡排序、选择排序算法。 6 7 第7章人工智能概述1）了解智能、人工智能的概念； 2）了解人工智能的发展历程； 3）理解图灵测试的基本原理； 4）了解人工智能当前主要的应用领域； 5）理解人工智能+的概念； 4

谷歌计算思维课程(中文版)Final

Google面向教育者的计算思维课程课程目录目录一、计算思维简介 (4) 1-1什么是计算思维？ (4) 1-1-1计算思维（CT：Computational Thinking） (5) 1-1-2计算思维要素 (6) 1-1-3将计算思维应用在未来课堂中 (6) 1-2课程如何运作 (8) 1-2-1课程结构 (8) 1-2-2 其他内容 (9) 二、算法探究 (10) 2-1 概述 (10) 2-1-1 计算机科学：旅行 (11) 2-1-2 人文学科：与时俱进的字词 (14) 2-1-3 数学：元胞自动机 (17) 2-1-4 科学：基因组学 (21) 2-2 课程反思 (24) 三、模式发掘 (26) 3-1概述 (26) 3-1-1 计算机科学：数据压缩 (27) 3-1-2 人文学科：音乐 (32) 3-1-3 数学：小海龟几何 (35) 3-1-4 科学：分类 (40) 3-2 课程反思 (44) 四、算法开发 (46) 4-1概述 (46) 4-1-1计算机科学：汉诺塔 (47) 4-1-2人文学科：聊天机器人 (51) 4-1-3数学：计算器 (54) 4-1-4科学：弹力球 (60) 4-2课程反思 (63)

五、应用计算思维 (66) 5-1项目概要 (66) 5-2 反馈、评估、评分 (66) 5-2-1项目，第一部分 (66) 5-2-2项目，第二部分 (66) 5-3样例项目 (67) 5-4 总结 (68)

课程简介本课程的目标是帮助教育工作者学习计算思维（CT：Computational Thinking），了解它与计算机科学的区别，以及理解如何将其整合到不同的学科中。在课程学习过程中，你将深化对于计算思维的认知，探究计算思维与特定学科相结合的案例，参与将计算思维应用到特定学科领域的综合实践活动，制定一个计划将计算思维整合到你自己的课程中。本课程分为五个单元，每个单元的要点如下： ● 计算思维简介：什么是计算思维，它出现在哪里？它为何需要你的关注？以及它是被如何应用的？ ● 算法探究：课程带你亲历学科领域中的算法实例。认识到算法是一种可以提高学习者做事能力的强大工具，同时认识到技术对于实现算法和完成算法的自动化是非常有用的。 ● 模式发掘：探索学科案例中蕴含的模式例子，通过模式识别形成一套自己独有的、探究问题的流程。 ● 算法开发：增强你在解决问题过程中应用算法过程的信心，并了解算法是如何清晰地表达一个过程或规则。 ● 课程项目：应用计算思维。撰写一份如何将计算思维应用到你的学科中的计划，陈述如何将计算思维整合到你的日常工作和课堂教学中。

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