計算思維在計算機程序語言類課程中的探討

1、計算思維在計算機程序語言類課程中的討論計算思維在計算機程序語言類課程中的討論一、引言計算思維是當(dāng)前國際計算機界廣為關(guān)注的一個重要概念，也是當(dāng)前計算機教育重點研究的重要課題。在國外計算思維得到美國教育界的廣泛支持。美國計算機協(xié)會A2022年在網(wǎng)上公布對2001S2001進展的中期審查報告S2001InteriRevie草案中，明確將計算思維與計算機導(dǎo)論課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計算思維的本質(zhì)；2022年，美國國家計算機科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會STA在網(wǎng)上發(fā)布了得到微軟公司支持的?計算思維：一個所有課堂問題解決的工具?報告。在國內(nèi)，計算思維在教學(xué)和培訓(xùn)中的應(yīng)用與推廣正在逐步展開，一些計算機教育者

2、在教學(xué)過程中推進計算思維才能的培養(yǎng)。中國科技大學(xué)陳國良教授、桂林電子科技大學(xué)董榮勝教授、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所所長李國杰、自動化所的王飛躍教授、國防科技大學(xué)的朱亞宗教授等多位計算機知名專家學(xué)者在這方面都做了一些有益的探究。在基于計算思維的課程教學(xué)改革方面，何明聽在軟件工程課程中引入計算思維的關(guān)注點別離方法，并指出：作為最重要的計算思維原那么之一，關(guān)注點別離是計算科學(xué)和軟件工程在長期理論中確立的一項方法論原那么。廖偉志等就如何在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生利用計算思維去解決離散數(shù)學(xué)中的相關(guān)問題進展了討論。李芳等結(jié)合教學(xué)理論及目前人才市場的需求，討論了當(dāng)前圖像處理課程教學(xué)中存在的問題，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方

3、法、理論教學(xué)等幾個方面，闡述了計算思維在該課程教學(xué)中的理論及應(yīng)用。盡管在教學(xué)過程中引入計算思維獲得一定的成績，但對于什么是計算思維的研究還不夠，如計算思維的根本組成部分及特征與表現(xiàn)是什么？如何在計算機程序課程教學(xué)中培養(yǎng)計算思維才能仍處于一個探究階段，還沒有形成一套完好的方法體系。二、核心概念定義1.計算思維計算思維是運用計算機科學(xué)的根底概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。就像讀、寫、算一樣，計算思維是每個人的必須具備的根本技能。2.計算機程序語言計算機程序語言通常是一個能完好、準確和規(guī)那么地表達人們的意圖，并用以指揮或控制計算機工作的符號系統(tǒng)

4、。它是一組用來定義計算機程序的語法規(guī)那么，是一種被標準化的交流技巧，用來向計算機發(fā)出指令。能讓程序員準確地定義計算機所需要使用的數(shù)據(jù)，并準確地定義在不同情況下所應(yīng)當(dāng)采取的行動。三、計算思維的根本組成部分當(dāng)今是信息時代，計算思維的提出源于計算機這個工具的普遍程度，利用計算思維求解不同領(lǐng)域的應(yīng)用問題也是必然、有效的，將對人們的行為方式產(chǎn)生深化影響，它的根本組成部分包含三個方面。1.抽象思維是計算思維的一個組成部分計算思維中的抽象思維是指利用計算機理論知識從眾多事物中抽取出共同、本質(zhì)的特征，而舍棄非本質(zhì)特征的一種思維方式。這種方式化使問題復(fù)雜度降低，容易理解，問題更容易處理。例如在面向?qū)ο蟪绦蛘Z言中

5、，類本文由論文聯(lián)盟搜集整理的設(shè)計表達了抽象思維應(yīng)用。2.矛盾論的哲學(xué)思想也是計算思維組成部分在處理問題時，計算思維采用別離各個因素，分清主次的方法。由于各個因素混雜在一起會導(dǎo)致問題的復(fù)雜性大大增加，所以把不同的因素別分開來，分清主次，分別處理，問題的復(fù)雜性就會明顯降低。在計算機算法與程序語言中采用這種方法，例如面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的封裝和類，把解決的問題別離成各個獨立的部分。業(yè)務(wù)邏輯同特定領(lǐng)域問題的關(guān)系通過側(cè)面來封裝、維護，這樣本來復(fù)雜的應(yīng)用可以通過程序?qū)崿F(xiàn)。3.理論論的哲學(xué)思想也融入計算思維中計算思維的理論論是指理論是檢驗計算思維認識正確與否的唯一標準。計算思維的認識方式對科學(xué)實驗具有反作用，

6、在理論中認識、完善、開展計算思維理論。例如在算法的優(yōu)化與設(shè)計過程中，最優(yōu)化算法的提出不是基于直觀或經(jīng)歷，而是采用計算機理論知識和數(shù)學(xué)理論知識及其它相關(guān)知識反復(fù)理論后構(gòu)造出的一種最優(yōu)算法。四、計算思維的特征表現(xiàn)計算思維不是計算機科學(xué)獨有，隨著信息化的推進，利用計算思維能更好的推動科技進步，詳細特征表現(xiàn)為以下三個方面。1.計算思維的普遍性計算思維是一種科學(xué)思維，與理論思維、實驗思維一起構(gòu)成人類的三大思維。計算思維并不是一種新的創(chuàng)造，而是早已存在的思維活動，是每一個人都具有的一種技能，而計算思維的方法將有助于人們運用計算機解決各自領(lǐng)域的問題。計算思維普遍存在，只是每個人的思維科學(xué)性、才能的上下有所不

7、同。2.計算思維的重要性雖然計算思維不是計算機科學(xué)所特有的，但正是由于計算機的出現(xiàn)，讓理論上的實現(xiàn)過程變成了實際上可以實現(xiàn)的過程，并實現(xiàn)了全過程的自動化，充分顯示出計算思維的重要性。從而促使人們對計算思維的研究和探究，充分意識到計算思維方法的重要性，大大拓展了人們認識世界、改造世界以及解決領(lǐng)域問題的才能范圍。在教育界，特別是在高等院校，有理由將計算思維納入教學(xué)改革的范疇。3.計算思維的層次性每個人都具備計算思維，但程度不同，層次不同。計算思維具有分級分層性，其層次可以分為四層：高級計算思維、中級計算思維、初級計算思維、根底級計算思維。高級計算思維內(nèi)容涵蓋研究生根底課、專業(yè)課，中級計算思維涵蓋本

8、科計算機根底課、專業(yè)課，初級計算思維表達在大學(xué)計算機根底課程中，根底級計算思維指的是具備計算機根底理論知識。層級之間沒有明顯的邊界，僅僅是為了說明計算思維才能的上下。五、計算機程序語言類課程中的反思在傳統(tǒng)的計算機程序語言教學(xué)過程中，教師非常注重語言語法規(guī)那么的講解。面對程序設(shè)計語言中繁雜的語法規(guī)那么，部分學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)的興趣，而且動手才能普遍較差，這也是計算機專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量無法到達市場要求的重要因素之一。假設(shè)在計算機程序語言類課程教學(xué)中融入計算思維的理念，在教學(xué)過程中將教學(xué)重心從語言語法規(guī)那么的講解轉(zhuǎn)移到計算思維的培養(yǎng)；在考慮問題時，能主動地、自主地、習(xí)慣地采用計算思維解決計算機應(yīng)用問題；構(gòu)建以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，教學(xué)內(nèi)容為載體，計算思維培養(yǎng)為目的的創(chuàng)新型教學(xué)形式。將會激發(fā)學(xué)生對計算機程序語言及計算思維的學(xué)習(xí)興趣，有助于構(gòu)建師生雙方主動參與的互動型課堂，形成和諧的師生關(guān)系；有助于讓學(xué)生體會計算之美、編程之美，將極大進步學(xué)生認知才能及動手才能；有助于進步人才培養(yǎng)質(zhì)量。六、總結(jié)計算思維是人類的普遍思