论文部分内容阅读
【摘 要】本文阐述了计算思维的概念、特征和计算思维在程序设计和计算机基础教学中的重要意义。着重分析了如何在C程序设计教学过程中的各个环节逐步让同学们形成对计算思维的认识和领悟。并结合具体教学实例进一步说明计算思维的培养是个潜移默化、循序渐进的教学过程。
【关键字】计算思维 C程序设计 教学实践
2010年，教指委明确指出，要旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务[1]。
C语言程序设计是我校理科非计算机专业必修的公共课，是计算机基础教学的重要组成部分。新形势下，其教学目标是让学生掌握问题求解算法和实现算法具体过程，在教会学生计算机编程的同时强化计算思维的培养。因此，如何培养学生程序设计以及计算思维能力，是教学需要思考的一个重要问题。
一、计算思维
（一）概念
计算思维（Computational Thinking）是由美国卡内基·梅隆大学计算机学院主任 Jeannette M. Wing（周以真教授）于2006年提出。
其理论精髓为，充分利用计算机科学的基础概念来分析问题，思考问题从而解决实际问题。它就像逻辑思维能力一样是每个当代大学生必须要具备的一种能力。应用计算思维在实际算法实现时还要充分考虑到计算机的运算速度及内部存储器容量等问题。
（二）重要性
计算思维是人的思维方式，非计算机的。 教学过程是把实际问题转化为算法的过程，要使同学们循序渐进的体会计算思维，从而培养学生的理性思维和形式逻辑能力，培养学生通过计算机算法实现并编写程序，最终领会计算思维。实际教学当中，带领、引导学生使用社会生活中遇到的问题来思考问题，是计算思维重要体现的一个方面。
二、计算思维与C语言程序设计教学
（一）计算思维和算法
对程序设计来说，算法是其精髓。在同学们刚刚接触循环程序设计时，最为经典的例题就是求1到100的所有整数之和。应用计算思维的理论，具体算法为循环变量从1开始，连续累增，直到循环变量首次越界，退出循环。请同学们比较该算法与著名高斯算法的区别，阐明原因。
（二）计算思维和理论教学
在C程序设计教学中遇到的全局变量和局部变量同名时，如何让学生理解什么叫作用域越小越优先原则。可以借助生活中遇到的交通堵塞问题，当既有交通红绿等又有交通警察指挥交通时，作为普通行人和车辆应该听从谁的指挥，同学们异口同声的说“警察”。通过这个实际问题，不但让同学们瞬间掌握了全局变量和局部变量同名时的使用方法，更重要的是从计算思维的理论出发从而带领同学进一步理解计算思维的运用方法。
（三）计算思维与实验教学内容的设计
计算思维的目标是明确的，其培养的核心就是实际问题的求解能力的培养。在C语言程序设计课程的教学过程中，注意培养学生依据已有知识体系，着重强化利用计算思维的方式描述问题和使用机器语言解决问题的训练。因此在C语言程序设计的实验课堂上，教师可以采用任务驱动的方式，启发与引导同学们运用计算思维对问题进行分析和独立求解。同时在程序设计的各个章节，和练习中，不断渗入计算思维的思考问题方式。
例如，在练习三大基本结构所有知识点的“输入银行密码”程序，最能体现出培养学生计算思维的连贯性。采用任务逐步细化、计算思维逐步渐进的方式。“输入银行密码”程序知识点分布如表1 所示。
通过具体实践来领悟计算思维在程序设计中的运用，培养学生分析问题、决策和解决问题的能力。
三、总结
计算思维的精髓就是要培养同学们应用计算机的思维方式，把实际问题转化为切实可行的算法并灵活编程实现。专家指出：“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，不仅仅是计算机科学家，都应热心于它的学习和运用” [6]。
因此，在C语言程序设计课程中注重培养学生的计算思维能力，对于高等教育下培养高素质技术人才的培养目标是十分重要的，这不仅有利于知识的整体把握更有利于他们进行实践和创新。
参考文献：
[1]九校聯盟（C9）.计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学.2010（9）.
[2]jeannette m. wing. computational thinking[J]. communications of the acm.2006.3.
[3]jeannette m. wing. computational thinking and thinking about computing philosophical transactions[J].series A.2008.7.
[4]jan cuny， larry snyder， jeannette m. wing. demystifying ct for non-computer scientists[J]. work in progress.2010.
[5]李廉.计算思维——概念与挑战[J].中国大学教学.2012（1）.
[6]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社.2009.
【关键字】计算思维 C程序设计 教学实践
2010年，教指委明确指出，要旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务[1]。
C语言程序设计是我校理科非计算机专业必修的公共课，是计算机基础教学的重要组成部分。新形势下，其教学目标是让学生掌握问题求解算法和实现算法具体过程，在教会学生计算机编程的同时强化计算思维的培养。因此，如何培养学生程序设计以及计算思维能力，是教学需要思考的一个重要问题。
一、计算思维
（一）概念
计算思维（Computational Thinking）是由美国卡内基·梅隆大学计算机学院主任 Jeannette M. Wing（周以真教授）于2006年提出。
其理论精髓为，充分利用计算机科学的基础概念来分析问题，思考问题从而解决实际问题。它就像逻辑思维能力一样是每个当代大学生必须要具备的一种能力。应用计算思维在实际算法实现时还要充分考虑到计算机的运算速度及内部存储器容量等问题。
（二）重要性
计算思维是人的思维方式，非计算机的。 教学过程是把实际问题转化为算法的过程，要使同学们循序渐进的体会计算思维，从而培养学生的理性思维和形式逻辑能力，培养学生通过计算机算法实现并编写程序，最终领会计算思维。实际教学当中，带领、引导学生使用社会生活中遇到的问题来思考问题，是计算思维重要体现的一个方面。
二、计算思维与C语言程序设计教学
（一）计算思维和算法
对程序设计来说，算法是其精髓。在同学们刚刚接触循环程序设计时，最为经典的例题就是求1到100的所有整数之和。应用计算思维的理论，具体算法为循环变量从1开始，连续累增，直到循环变量首次越界，退出循环。请同学们比较该算法与著名高斯算法的区别，阐明原因。
（二）计算思维和理论教学
在C程序设计教学中遇到的全局变量和局部变量同名时，如何让学生理解什么叫作用域越小越优先原则。可以借助生活中遇到的交通堵塞问题，当既有交通红绿等又有交通警察指挥交通时，作为普通行人和车辆应该听从谁的指挥，同学们异口同声的说“警察”。通过这个实际问题，不但让同学们瞬间掌握了全局变量和局部变量同名时的使用方法，更重要的是从计算思维的理论出发从而带领同学进一步理解计算思维的运用方法。
（三）计算思维与实验教学内容的设计
计算思维的目标是明确的，其培养的核心就是实际问题的求解能力的培养。在C语言程序设计课程的教学过程中，注意培养学生依据已有知识体系，着重强化利用计算思维的方式描述问题和使用机器语言解决问题的训练。因此在C语言程序设计的实验课堂上，教师可以采用任务驱动的方式，启发与引导同学们运用计算思维对问题进行分析和独立求解。同时在程序设计的各个章节，和练习中，不断渗入计算思维的思考问题方式。
例如，在练习三大基本结构所有知识点的“输入银行密码”程序，最能体现出培养学生计算思维的连贯性。采用任务逐步细化、计算思维逐步渐进的方式。“输入银行密码”程序知识点分布如表1 所示。
通过具体实践来领悟计算思维在程序设计中的运用，培养学生分析问题、决策和解决问题的能力。
三、总结
计算思维的精髓就是要培养同学们应用计算机的思维方式，把实际问题转化为切实可行的算法并灵活编程实现。专家指出：“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，不仅仅是计算机科学家，都应热心于它的学习和运用” [6]。
因此，在C语言程序设计课程中注重培养学生的计算思维能力，对于高等教育下培养高素质技术人才的培养目标是十分重要的，这不仅有利于知识的整体把握更有利于他们进行实践和创新。
参考文献：
[1]九校聯盟（C9）.计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学.2010（9）.
[2]jeannette m. wing. computational thinking[J]. communications of the acm.2006.3.
[3]jeannette m. wing. computational thinking and thinking about computing philosophical transactions[J].series A.2008.7.
[4]jan cuny， larry snyder， jeannette m. wing. demystifying ct for non-computer scientists[J]. work in progress.2010.
[5]李廉.计算思维——概念与挑战[J].中国大学教学.2012（1）.
[6]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社.2009.