面向计算思维培养的大学计算机基础教学
摘要：针对大学计算机课程的教学特点，探讨以计算思维为核心内容的大学计算机基础课程的教学改革，提出“分类培养、专业融合”的理论教学方法和“两个阶段培养”的实验教学方法，指出该教学改革能有效提高计算机基础教学效果、使学生在获得专业知识与技能过程中，训练和培养计算思维能力，
关键词：计算思维；大学计算机基础；教学改革
1.计算思维是改变大学计算机基础课程现状的核心推力
计算思维（Computational Thinking）是美国卡内基梅隆大学计算机系周以真教授提出的概念，其定义为“运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”。计算思维反映了计算机技术本质特征和解决问题的核心方法，能够提升非计算机专业学生的计算素养，培养学生用计算机处理和解决领域问题时的思维方法和表达形式，对学生有深远影响。2010年陈国良院士提出将“计算思维能力培养”作为计算机基础课程教学改革切入点的倡议，2012年7月，教指委在西安举办了“第一届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”。2013年7月“第二届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”在成都召开。这些都表明，增强计算思维能力的培养已成为非计算机专业计算机课程教学改革的重要方向。
大学计算机基础是大学本科的公共基础课程，通常作为大学第一学期的课程。当前，在该课程教学过程中存在一些问题，已经引起广泛关注：首先，多数教学内容是计算机专业知识的浓缩，缺乏主线，显得多而杂；其次，实践环节侧重软件工具使用，由于不少学生在高中阶段已经掌握这些工具的使用，导致其失去对该课程的学习兴趣。不少专业教师和教育管理者已经针对课程教学中存在的问题进行了有益探索与实践，例如，面向多类专业不同计算机基础的学生，组织了分类教学，收到一定效果，但没有从根本上改变课程现状。而以计算思维教育与训练为核心实施大学计算机基础的改革与创新，能从根本上改变该课程的现状，并有效提升教学质量与效果。
2.大学计算机基础课程教学过程体现计算思维培养
2.1亟待解决的问题
课程的改革目标是让学生在学习计算机核心知识和掌握应用工具的基础上学习运用高效的思维去思考，将无意识的计算思维教学理念提升到有意识、系统性的计算思维教学。力求从根本上扭转目前大学计算机基础课程所面临的教学困境。针对以上目标，需要以计算思维为核心重构教学内容，并通过合适的教学实践手段和方法使得这些重构的内容能够被学生接受和理解。通过分析，提炼出要解决的具体问题如下：
1）在有限课时内需要培养学生哪些具体计算思维要素。
我们的目标是传授给学生基本的计算机核心知识，但是计算机科学作为一门学科包含了复杂的知识体系，并在不断地发展和创新，需要确定哪些知识点能够被定义为该课程教授的核心内容。
2）如何在学生尚未掌握任何一门编程语言的情况下实践所学计算思维内容。
大学计算机基础课程所面临的是大学一年级学生，除个别学生在入校之前有过编程经验，学生普遍没有编程基础。如何在缺乏编程实践的前提下让学生掌握计算思维是决定最终教学效果的关键问题。
3）面向不同基础和专业的学生如何体现不同的计算思维的教育和训练内容。
2.2分类教学、专业融合的教学内容设计
西北工业大学是一所以发展航空、航天、航海工程教育和科学研究为特色，以工、理为主，管、文、经、法协调发展的研究型、多学科性和开放式大学。不同专业对学生的计算机知识的要求不同，存在较大差异。相同专业学生之间的计算机知识也有较大差距，在这种情况下采用分类教学是必要的。例如在程序设计课程中按照文、理科进行分类实践教学，取得了良好的成效，积累了经验，但是在大学计算机基础课程中尚未实施。此次以计算思维培养为核心的大学计算机基础课程教学改革在教学内容设计上除按照文、理分类外，还考虑到特殊方向和专业学生群体的较高计算机教育的需求，将教学内容分为4个方向：（1）面向理工类专业学生；（2）面向文管类专业学生；（3）面向国际班学生全英文计算机教学；（4）面向教育实验学院卓越班。
西北工业大学作为理工科重点院校，大多数学生都归类于方向（1），以2013年数据为例，方向（1）约占62%，方向（2）约占17%，方向（3）约占4%，方向（4）约占17%。在确定每个方向学生教学内容时，遵循“两个融合”的原则，将计算机基础教育与计算思维培养融合，构建以计算思维能力培养为主线的非计算机专业通识教育；将计算机基础知识与学生的专业技术融合，在进行计算机思维培养教学内容选择时，注重计算机基础知识与学生专业方向的融合度。“两个融合”的具体内容包括：
（1）计算思维培养融合，是指将计算机科学中最具有基础性和长期性的计算思想教授给学生，侧重使非计算机专业学生能够领略计算的核心方法，学会如何把问题转化成能够用计算机解决的形式，培养学生从本质和全局来建立解决问题的思路，为其今后的专业学习和应用计算技术打下坚实基础。
（2）专业技术融合，是指根据学生专业特点和需求，在计算思维培养融合的基础上，动态选择课程内容，形成可定制教学模块，实施分类分层教学。
“两个融合”原则体现了具有鲜明特色的非计算机专业大学计算机教学方案，
形成了纵向分类、横向分层的教学内容。每个方向内容由基本理论知识层、计算思维融合层、专业融合层组成。以面向理工类专业学生的方向（1）为例说明各层的含义，如图1所示。
1）基本理论知识层。
该层属于计算机基本知识内容，包括基本概念和基本计算思维模块，在介绍计算机软、硬件的历史和未来发展趋势过程中贯彻计算机基本知识，包括二进制、冯·诺依曼计算机、图灵机、计算复杂性等计算机重要基础概念等。这部分内容比较近似于之前课程中计算机基本知识部分，但我们在教学改革中对其内容重新组织，从计算机重要的“分层”和“抽象”概念出发引导学生学习这部分知识，力图让学生领略到这些技术背后的基本计算思维内涵。通过学习计算机发展历史，让学生对整个计算科学发展有全局了解。2）计算思维层。
包括问题求解方法和算法模块，学生在学习了计算机重要基础知识后，开始深入学习计算系统底层具体思维和运行机制。这部分从系统和算法角度让学生学习计算机解决问题的方法，包括求解框架、典型案例的计算算法、具体思维过程和实现方法等，让学生在计算思维较高层次讨论计算机学科的根本问题和思维方式，深入了解计算机的工作和运行机理。这一部分内容体现了本课程的计算思维培养目标。
3）专业融合层。
最高层的专业融合层完成融合专业知识、提升学生在专业学习中应用计算思维的能力的任务。该部分从数据处理和网络计算角度，让学生领略到计算机目前最广泛的应用模式，从而在自己的专业领域加以运用。这部分模块属于变化较大的模块，目前仍然需要开发和扩充大量与其他专业更为紧密相关的案例和应用模式。
按照图1所示，不同类别学生在基本理论知识层内容是相同的，在第2层上，教育实验学院学生所学的算法和系统内容更为深化和多样，实现了差异化教学。在专业融合层，为理工类和文管类不同专业特色的学生设计了不同模块内容。理工类学生学习数据处理和计算网络知识，而文管类学生侧重学习用计算机处理数据和利用计算知识研究社会关系等。
2.3两阶段培养、可视化计算思维实践的实验环节
一直以来，实验教学通常是理论教学的辅助，和理论教学在章节内容上是对应的。但在我们的教学改革中将实验课程和理论课程定位为“互补关系”，实验课程具有相对独立性，在内容中体现“两阶段培养”的实验教学理念。第一阶段实验为计算机基础知识实践，包括Windows的使用、常用工具软件的使用、常见网络应用等。此阶段目标是培养学生对计算机基本操作技能和常用工具软件的掌握；第二阶段实验是关于计算思维的实验。这部分内容要求学生依据具体应用问题设计程序，实现典型算法。两阶段培养中的第一阶段目标就是要学生熟练掌握
工作和学习中常用的工具类软件，为以后的学习和科研打下基础。
针对在本文2.1节中提出的第2个问题，即此阶段的学生尚未具备程序设计的基本知识和经验，我们认为，采用可视化编程工具是解决这一问题的有效方法。可视化编程工具支持可视化（Visual）程序设计，主要是让程序设计人员利用软件本身所提供的控件，构造应用程序的各种界面，可视化编程技术已经成为当今软件开发的重要工具和手段。
为此，我们在课程实验改革中引入可视化编程工具Raptor，使得尚未具备编程基础的大一学生能够实施算法实践和验证。Raptor是一种可视化的程序设计环境，其将程序设计中的要素以图形符号的方式展现，使得学生在不具备编程知识的基础上可以实践计算机中算法类问题。目前，它已经在卡内基·梅隆大学等世界22个以上的国家和地区的高等院校中使用。
在实验课程中设计了4个学时讲解Raptor工具并要求每个学生至少课堂完成8个基本算法实验任务。在实验课之外，要求学生用Raptor完成算法类大作业并撰写实验报告，以综合训练学生解决算法类问题的能力。教学过程和最后的调查结果表明，引入算法类可视化工具有助于实验教学取得良好效果。
3.改革实践和总结
在2013-2014学年，我们将改革后的教学内容对部分理工类班级开展了试点教学，试点专业涉及材料、自动化、电子信息专业等，在课程末期分别针对任课教师和学生做了教学效果调查，调查结果表明教学效果基本达到预期教学目标。
教师普遍感受为所带课程的难度和以往课程内容相比备课较难，但课堂氛围较好，内容受到学生关注，尤其实验环节引入了Raptor可视化程序设计工具，课堂氛围活跃，学生的学习兴趣和积极性较以往有大幅提高。
部分学生调查结果如图2和图3所示。图2是学生对计算思维认识的调查结果，显示出大多数学生（达到60%以上）理解了计算思维的概念，认识到计算思维和计算机基础课程的重要性，不仅仅只是学习工具应用，而是对今后理解和掌握计算机应用技术奠定基础，从无意识地应用计算机解决问题到有意识地培养自己的计算思维思想。图3为调查学生认为教学内容中哪部分收获最大，19%的学生认为计算思维有最大收获，居第二位置，说明这部分的学习为培养优秀学生的创新能力打下了良好的基础。
4.结语
通过教学改革，对比教师和学生的调查结果以及结合其他调查结果分析，我们总结了经验与不足。首先，计算思维是培养学生创新能力的重要方面，这在大学生全面素质教育和能力培养中承担着重要职责，教学过程和调查反馈显示出课程改革的必要性和方向是正确的，受到了大多数教师和学生的认可；其次，该课程改革具有适应和完善过程，从事该课程教学的教师需要不断地深化对计算思维
的理解以及对典型案例的合理选择，并且要解决在课时少的情况下，如何有效组织教学内容，科学兼顾内容的广度和深度；最后，本次教改中出现的不足之处表明，今后的工作还需要继续推动基于计算思维的大学计算机基础教材建设，进一步探索计算思维的培养方式。
面向计算思维培养的大学计算机基础教学 摘要：针对大学计算机课程的教学特点，探讨以计算思维为核心内容的大学计算机基础课程的教学改革，提出“分类培养、专业融合”的理论教学方法和“两个阶段培养”的实验教学方法，指出该教学改革能有效提高计算机基础教学效果、使学生在获得专业知识与技能过程中，训练和培养计算思维能力， 关键词：计算思维；大学计算机基础；教学改革 1.计算思维是改变大学计算机基础课程现状的核心推力 计算思维（Computational Thinking）是美国卡内基梅隆大学计算机系周以真教授提出的概念，其定义为“运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”。计算思维反映了计算机技术本质特征和解决问题的核心方法，能够提升非计算机专业学生的计算素养，培养学生用计算机处理和解决领域问题时的思维方法和表达形式，对学生有深远影响。2010年陈国良院士提出将“计算思维能力培养”作为计算机基础课程教学改革切入点的倡议，2012年7月，教指委在西安举办了“第一届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”。2013年7月“第二届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会”在成都召开。这些都表明，增强计算思维能力的培养已成为非计算机专业计算机课程教学改革的重要方向。 大学计算机基础是大学本科的公共基础课程，通常作为大学第一学期的课程。当前，在该课程教学过程中存在一些问题，已经引起广泛关注：首先，多数教学内容是计算机专业知识的浓缩，缺乏主线，显得多而杂；其次，实践环节侧重软件工具使用，由于不少学生在高中阶段已经掌握这些工具的使用，导致其失去对该课程的学习兴趣。不少专业教师和教育管理者已经针对课程教学中存在的问题进行了有益探索与实践，例如，面向多类专业不同计算机基础的学生，组织了分类教学，收到一定效果，但没有从根本上改变课程现状。而以计算思维教育与训练为核心实施大学计算机基础的改革与创新，能从根本上改变该课程的现状，并有效提升教学质量与效果。 2.大学计算机基础课程教学过程体现计算思维培养 2.1亟待解决的问题 课程的改革目标是让学生在学习计算机核心知识和掌握应用工具的基础上学习运用高效的思维去思考，将无意识的计算思维教学理念提升到有意识、系统性的计算思维教学。力求从根本上扭转目前大学计算机基础课程所面临的教学困境。针对以上目标，需要以计算思维为核心重构教学内容，并通过合适的教学实践手段和方法使得这些重构的内容能够被学生接受和理解。通过分析，提炼出要解决的具体问题如下：
大学计算机基础教学中的计算思维培养 龚沛曾杨志强 2012-06-26 08:58:58 来源：《中国大学教学》 2012年第05期 摘要：首先仔细地分析了计算思维的定义，提出了计算思维由意识、方法和能力三个层次的内容组成；然后指出了计算机基础教学中计算思维的无意识、潜移默化教学的现状；最后提出计算机基础教学课程体系中各门课程联动改革的方案。 关键词：计算思维，大学计算机基础，程序设计 自2006年3月，美国卡内基·梅隆大学周以真教授清晰系统地阐述了计算思维，2010年10月中国科学技术大学陈国良院士在“第六届大学计算机课程报告论坛”倡议将计算思维引入大学计算机基础教学以后，计算思维得到了国内计算机基础教育界的广泛重视。然而，在具体的执行过程中遇到了许多问题，既由于认识上的不足，又由于大学计算机基础教学的特殊性。那么，如何在计算机基础教学中，培养
大学生的计算思维，使大学生学会用计算思维去思考问题和解决问题，对提升计算机基础教学水平、培养卓越人才具有重要的意义。 一、计算思维的内容 计算思维古已有之，而且无所不在。从古代的算筹、算盘到近代的加法器、计算器以及现代的电子计算机，直到目前风靡全球的互联网和云计算，计算思维的内容不断拓展，推动着人类科技的进步。然而，在相当长的时期，计算思维“深藏闺中无人识”，或者不受重视。直到2006年，美国卡内基·梅隆大学周以真教授对计算思维进行了清晰系统的阐述，这一概念才得到人们的极大关注。 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。这一定义高度概括和抽象，难以理解，为此周以真教授将计算思维进一步阐述成七大类方法。然而，大学计算机基础教学的对象是非计算机专业学
大学计算机基础教学中的计算思维培养 大学计算机基础教学中的计算思维培养 计算思维是指通过抽象、逻辑、算法和自动化思维，解决问题的一种思维方式。在当今信息时代，计算机技术是推动社会进步的核心力量之一，而计算思维作为一种能力，对于学习和应用计算机技术至关重要。因此，大学计算机基础课程中的计算思维培养显得尤为重要。 首先，计算思维培养能够培养学生的问题分析能力。在解决问题的过程中，计算思维要求将问题进行抽象化，通过定义问题的输入输出、限制条件和算法等，分析问题的本质。通过计算思维的培养，学生能够更加深入地理解问题，并从多个角度进行思考，找到解决问题的关键步骤和方法。 其次，计算思维培养能够培养学生的逻辑思考能力。计算机领域中的逻辑思考是十分重要的，因为计算机是按照逻辑执行指令的。通过学习计算机基础课程，学生能够了解和掌握逻辑运算符、判断语句和循环语句等。通过这些学习，学生可以培养自己的逻辑思考能力，提高问题解决的效率和准确率。 同时，计算思维培养能够培养学生的算法设计能力。算法是计算机解决问题的核心，也是计算机科学的基础。计算思维要求学生能够基于问题的特性，设计出合适的算法来解决问题。通过大学计算机基础课程的学习，学生能够了解和掌握常用的算法设计方法，如贪心算法、动态规划算法和回溯算法等。通过实践的演练，学生能够培养自己的算法设计能力，提高解决问
题的效率和效果。 此外，计算思维培养能够培养学生的自动化思维能力。计算机程序的编写需要考虑到各种不同情况的处理，而且计算机的执行是自动化的。通过学习计算机基础课程，学生不仅可以了解和掌握编程语言的语法规则等基础知识，还能够学会编写结构良好、逻辑清晰的程序。通过实践的演练，学生可以培养自己的自动化思维能力，学会将复杂的问题分解为简单的步骤，并通过程序实现。这对于解决实际问题和提高工作效率都有着重要的意义。 总之，大学计算机基础教学中的计算思维培养对于学生的计算机学习和科学研究具有重要作用。通过计算思维的培养，学生能够培养自己的问题分析能力、逻辑思考能力、算法设计能力和自动化思维能力。这些能力不仅对于大学生活和学习有着积极影响，还对于将来从事计算机相关工作和研究具有重要的意义。因此，在大学计算机基础教学中，应该注重计算思维的培养，并采取有效的教学方法和手段，以确保学生能够全面地掌握计算思维的基础知识和技能。只有这样，才能够真正培养出具有计算思维能力的优秀计算机专业人才。
大学计算机基础教学中的计算思维培养 随着信息时代的发展，计算机的应用越来越广泛，计算机科学作为一门基础学科，已经成为现代大学教育的基石之一。大学计算机基础教学中，计算思维的培养至关重要。计算思维是指通过计算机科学的方法和原理对问题进行分析、解决和表达的思维方式。本文将从何谓计算思维、计算思维在大学计算机基础教学中的作用、计算思维的培养策略以及未来计算思维的发展趋势等方面进行探讨。 一、何谓计算思维？ 计算思维指的是以计算机科学的思维方式和方法解决问题的一种思维方式。计算思维并不仅仅指的是计算机程序设计或算法设计，更是一种深入思考问题，通过分析、抽象、说明和自动化问题解决过程的思考方式。计算思维非常重要，因为它能够启发我们更加深入地理解复杂问题的本质，并对我们的思维和行动模式产生积极的影响。 二、计算思维在大学计算机基础教学中的作用 计算思维是计算机基础教学中的一个关键的教学目标。它能够激发学生的创造力和问题解决能力，并且也能够加强他们在计算机领域的自信心。计算思维能够为学生提供如下的好处： 1．问题解决能力的提升 计算思维侧重于分析、抽象和创新性的理解，这种思维方式有
助于学生更清楚地看到问题的本质以及问题的解决方法。学生可以通过计算思维认识到问题的不同层次，从而开创新的创意解决方案。 2．培养计算机相关技能 计算思维是计算机科学领域的基础，因此它是许多计算机相关技能的基础。学生可以通过这种思维方式获得计算机组成原理、网络通信、编程以及算法等方面的技能，进而在未来求职和实践中更加出色。 3．提高逻辑思考水平 计算思维是一种抽象思维，这种思维可以帮助学生开发更深刻的认识方法，培养学生的逻辑思考和表达能力，提高学生思考问题的层次和质量，积极影响学生在不同领域中的表现。 三、计算思维的培养策略 在大学计算机基础教学中，培养计算思维的策略是多种多样的，但下面这些策略是比较重要的。 1．教学目标明确 针对计算思维的培养，教师需要明确有关计算思维与课程内容之间的相关性。将计算思维贯穿于整个课程中，通过先进的方法、实践和案例研究等方式，有助于让学生了解应用计算思维来解决问题的方法及其重要性。
大学计算机基础教学中的计算思维培养 计算思维是一种利用计算机技术解决问题的思考方式，它强调的是系统、抽象和逻辑。计算思维能够让人们更加系统化和自动化地思考，同时也可以帮助人们更好地理解和处理 复杂的问题。在大学计算机基础教学中，培养学生的计算思维能力可以从以下几个方面入手： 一、建立基础的编程思维 编程思维是培养计算思维的基础。在大学计算机基础教学中，编程课程的教学应该从 如何使用编程语言进行代码编写开始。学生需要掌握计算机语言的基本语法，并能够运用 这些语法编写简单的代码。这个过程中，学生需要学习如何思考和分析问题，并将问题转 化为可以编程解决的形式。 二、引导学生进行算法分析 算法是计算思维中重要的组成部分。在大学计算机基础教学中，应该引导学生学习如 何分析和设计算法。通过学习算法，可以帮助学生更好地理解和解决问题，并且能够提高 计算效率。学生需要学习不同的经典算法并实现它们，同时也需要学习如何进行算法分析，来评估不同算法的优劣。 数据结构是计算机科学中的重要概念，它可以对数据进行组织和管理，以便于计算机 进行处理。在大学计算机基础教学中，应该引导学生学习如何使用不同的数据结构来解决 问题。学生需要掌握各种不同的数据结构，包括线性结构、树形结构以及图形结构等，并 且需要学习如何对数据结构进行分析和设计。 四、建立实践与应用的桥梁 在大学计算机基础教学中，应该更加注重实践性的教学。学生需要通过实际的案例来 学习计算思维的基本概念和原则，并且需要掌握一定的应用技能。教师应该引导学生进行 实际的编程和解决问题，鼓励学生发掘自己的创新精神，并将计算思维与实际问题相结 合。 在总体上，大学计算机基础教学应该注重学生的实践操作，同时也要重视教学方法的 改进与创新。只有通过不断的实践和探索，才能够真正提高学生的计算思维能力，让他们 更好地适应现代社会的需求。
大学计算机基础教学中的计算思维培养 同学计算思维的培育在近年来已成为高校计算机基础教学的重点内容。长期教学实践表明，计算机基础教学过程中对同学计算机思维的培育，能够关心同学利用其形成良好的问题思索与解决力量，是提高教学质量与同学综合力量的重要手段。因此对计算机基础教学中同学计算思维的培育具有非常重要的意义。 一、计算思维的基本概述 依据以往学者讨论分析，对计算思维概念界定为基于计算机科学的系统设计、问题思索与求解以及对人类行为理解的一种思维活动。在内容上又可分为计算思维意识、计算思维方法以及计算思维力量。其中计算思维意识可理解为人类所具备的无意识的科学思维活动，要求高校计算机基础教学能够充分挖掘同学这种意识并用于问题解决中。而作为计算思维的核心，计算思维方法可归纳为基于数学与工程的方式以及计算机科学自身的方式。例如，在学习程序设计内容中，将引入相关的递归法、迭代法等，或利用Cache解决缓存与预置问题，以多核处理器实现并行处理。另外，在计算思维力量方面，要求通过计算机应用课程对同学思维力量进行拓展，如相关的数据技术课程与实际应用等。 二、高校计算机基础教学中计算思维培育的现状分析 尽管近年来高校计算机基础教学中同学计算思维的培育并未
取得肯定的成效，但从教育部门所颁布的一系列文件如《计算机基础课程教学基本要求》、《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》等都间接的提出对同学计算思维的培育。例如计算机基础课程中基础性计算思维办公软件的应用、解决计算机自身问题的操作系统、数据库或动画的设计以及现阶段机具典型的网上购物、网上检索等计算思维活动。然而其中也存在肯定的不足之处，详细表现在：第一，忽视计算思维的重要性。作为人类三大思维中与试验思维、理论思维并驾齐驱的计算思维，是信息化时代对计算机人才要求具备的技能，但大多院校并未真正从战略高度上去熟悉其重要性。其次，忽视计算机基础教学中思想层面的教学。由于计算机课程本身作为实践性较强的学科，其涉及很多系统与软件，教学过程中大多老师将教学内容更集中于应用与技术学问方面，导致计算机应用的思维被忽视。 三、高校计算机基础教学计算思维培育的策略分析 （一）重视计算思维意识的培育 计算机思维的培育必需充分利用基础课程教学平台，引导同学从初步熟悉直至把握计算机思维。针对计算思维培育的现状，首先要求院校及老师充分重视计算思维的重要性，可在计算机基础教学内容中进行学问内容的划分，将其中所蕴含的思维有意识的深化教学中。其次，转变传统单一的教学方式。在培育同学计算思维意识的同时还需注意引导同学将其应用于详细操作中。例如，关于数据结构内容学习过程中，可将能够进行数据描述的存储结构作为导向，并对树形结构或线性结构数据存储过程中隐含的计算思维进行讲解。同学在习得
计算思维能力在计算机基础教学中的培养 计算思维能力是指通过计算，将问题分解为更小的、可操作的部分，并利用适当的算法、数据结构和程序来解决问题的能力。计算思维能力的培养是计算机基础教学中的一个 重要目标。 计算机基础教学是指从计算机硬件、操作系统、编程语言、数据结构、算法等方面介 绍计算机的基本知识和技能的教学过程。在这个过程中，计算思维能力的培养至关重要。 计算思维能力的培养可以从以下几个方面进行： 一、问题解决能力。计算机基础教学应该注重培养学生的问题解决能力。为了解决问题，学生需要能够将问题分解为更小的、可操作的部分。这要求学生具备分析问题的能力，能够利用适当的算法、数据结构和程序解决问题。问题解决能力的培养需要教师注重教学 实践，引导学生运用计算思维的方法分析和解决实际问题。 二、模式识别能力。计算思维能力的一个重要方面是模式识别能力。学生需要能够识 别不同问题的共性和差异性，并能找出问题的模式。在计算机基础教学中，教师可以通过 提供不同的样例和练习，帮助学生提高模式识别能力。通过模拟真实场景的情况，提高学 生调试和解决实际问题的能力。 三、算法思维能力。算法思维能力是计算思维能力的核心。学生需要能够理解和分析 不同算法的时间和空间复杂度，并选择合适的算法来解决问题。在计算机基础教学中，可 以通过选择不同算法的实践操作，来帮助学生提高算法思维能力。 四、逻辑思维能力。逻辑思维能力是计算思维能力的基础。学生需要能够遵循严谨的 逻辑思维模式，将问题表达清晰，将解决过程描述准确，充分考虑边界条件和异常情况。 教师可以通过提供不同的练习和案例，培养学生逻辑思维能力。 总之，计算思维能力的培养是计算机基础教学中不可或缺的内容。通过系统化的计算 思维能力培养，可以提高学生的问题解决能力、模式识别能力、算法思维能力和逻辑思维 能力，从而全面提高学生的计算机素养和实际应用能力。
计算思维与大学计算机基础教学设计背景 计算机科学作为一门日益重要的学科，越来越受到社会的关注和重视。计算机基础是计算机科学的基础，是学习计算机科学的第一步。大学计算机基础教学是计算机科学专业的入门课程，也是计算机素养培养的重要组成部分，对学生的专业能力和未来职业发展都具有重要的意义。 计算思维是计算机科学的核心思维，是一种适用于计算机科学领域的思维方式和思考方法。计算思维不仅仅是为了编写代码，更是为了解决实际问题和提高思维能力。因此，将计算思维引入到大学计算机基础教学中，可以提高学生的计算思维能力，促进学生对计算机科学的理解和掌握。 教学设计思路 引入计算思维 在大学计算机基础教学中，引入计算思维可以通过以下方式实现： 1.从实际问题入手，引导学生分析问题、描述问题、制定解决问题的算 法和程序。 2.引导学生学习程序设计，通过具体的程序设计案例，引导学生运用计 算思维分析问题、设计方案，并通过编程实现。 3.引导学生使用计算工具，如Python、Java等，通过编写程序解决实 际问题，进一步提高学生的计算思维能力。 理解计算思维 在大学计算机基础教学中，理解计算思维可以通过以下方式实现：
1.讲解计算思维的基本概念和原理，如分治思想、递归思想等。 2.引导学生探究计算思维与工程实践之间的关系，例如数据结构与算法、 软件设计与开发等领域。 3.引导学生思考计算思维与创新教育之间的联系，尤其是在计算机科学 领域中的应用和发展。 应用计算思维 在大学计算机基础教学中，应用计算思维可以通过以下方式实现： 1.引导学生从实际应用中发现计算思维的特点与优势，并逐渐理解计算 思维在现代社会中的广泛应用。 2.帮助学生理解计算思维与创新之间的联系，培养学生创新思维，并引 导学生在实际应用中通过创新发挥计算思维的作用。 3.引导学生通过编程实现计算思维的应用，如数据可视化、大数据分析、 机器学习等。 教学方法 在大学计算机基础教学中，引入计算思维可以采用以下教学方法： 1.讲授课堂理论知识，采用互动式教学方法，通过简单的案例引导学生 理解计算思维的基本概念和应用。 2.结合课程设计，让学生自己设计程序，解决实际问题，并逐渐提高计 算思维的应用能力。 3.科普宣传，通过普及计算科学知识，让更多的学生认识和理解计算思 维的重要性。
计算思维视角下的大学计算机教学探析 在当今数字化世界，计算机技术的应用正在变得越来越广泛。无论是企业、政府还是个人，都需要掌握基础的计算机知识来提高工作效率。因此，计算机教学的重要性也日益显现。随着互联网技术的发展，计算机教学也在不断地改进和创新，不断适应现代数字化的需求和要求，其中计算思维视角的引入，为大学计算机教学探索提供了一种新的思路和方法。 1. 计算思维 计算思维是指一种类似于数学思维的思考方式，强调了抽象化的概念、组合方法和算法设计的重要性。计算思维涉及到了许多方面，包括信息科学、数学、统计学、工程学等。计算思维的特点是强调抽象化、系统化、自动化和算法化结构，能够帮助计算机科学家解决复杂的计算问题。其中，算法是计算思维的核心，是计算机科学家描述计算机处理过程的方式。 2. 计算思维视角下的大学计算机教学 计算思维的引入，对大学计算机教学提出了更高的要求。大学计算机教育不能仅仅局限于软件的使用，而应通过计算思维的培养，使学生更好地掌握计算机的使用方法和知识，能够更好地理解计算机背后的原理和运作机制。具体来说，大学计算机教学需要关注以下几个方面： （1）编程基础的培养
计算思维视角下，编程基础的培养是计算机教育的核心。编程是计算机科学的基础，可以帮助学生培养计算思维和解决问题的能力。在大学计算机教育中，应该注重编程基础的培养。从基础的语法到算法设计，都应该追求深入和广泛的涵盖，让学生掌握更多的编程知识和技巧。 （2）提高计算思维水平 计算思维水平是大学计算机教育的另一个重点。教师应该通过讲解案例、引导学习等方法，提高学生的计算思维水平，帮助学生更好地理解计算机编程与思维的关系，更好地适应日益数字化的世界。 （3）应用技能的培养 除了纯粹的基础知识培养，计算机教育也应该注重应用技能的培养。学生应该掌握如何使用计算机技术解决实际问题，并在实践中不断提升自己的能力。应该把重点放在计算机应用技术的实践中，注重实操，并将实践和理论相结合。 （4）培养创新能力 计算思维的核心是算法设计，算法设计需要具备一定的创新思维。因此，大学计算机教育也应该注重培养学生的创新能力，通过大量实践，帮助学生在实际的应用场景中发现问题和挑战，进而提高解决问题的能力。 3. 总结
基于计算思维的大学计算机基础教学探讨
任丹+丁函+杨凡 摘要：随着我国社会经济的建设与发展，信息处理技术被广泛地应用在人们工作生活的各个方面。教师在计算机教学中，要注意加强对学生计算思维的培养。本文主要研究计算思维在计算机基础教学中的体现，通过几个不同的思维方式，尝试将计算思维引入实际教学中。关键词：计算机；基础教学；计算思维 中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）01-0261-02 一、引言 自2006年周以真（Jeannette M.Wing）教授提出了计算思维的概念起，国外的大学开始在基础课程中增加计算思维的内容。2010年以来我国高校也在探讨如何提高计算机基础的教学质量问题，此时计算思维进入了人们的视野。目前我国高校都在积极改进计算机基础课程体系，修订教学内容，将计算思维作为计算机基础教学改革的一个重点。近两年我校也在大力提倡教师们对各专业的基础课程进行改革，加入计算思维的内容，尝试将计算思维引入课堂教学。 二、什么是计算思维 周以真（Jeannette M.Wing）教授指出“计算思维是涵盖了计算机科学领域中所采用的最广泛的心理工具，是对问题解决、系统设计、人类行为理解的综合能力反映”[1]。我们在与计算机有关的课程教学中也经常这样对学生们说，把你们自己当成计算机去运转，这实际就是所谓的计算思维了。在日常的学习生活中，学生们在遇到某个难题时，首先是分析问题，对问题进行建模，然后开始考虑哪些方法可以解决这个问题，其中哪种方案是最佳方法，经过层层分析，这个难题就可以转换成我们知道如何解决的问题了，这个过程就是计算思维。 三、计算机基础教学现况 我国大多数高校要求大学生进校首先必修《计算机基础》课程。这门课程的目标是引导学生使用计算机，以期在将来的学习工作生活中能够利用计算机去解决各种问题。随着互联网的广泛发展，这门课程还要帮助学生学会利用计算机在广博的互联网信息中搜索出自己所需的各种资料。在现行的计算机基础课程中，办公自动化的内容占了一半，这些内容主要是为了培养学生良好的交流表达能力和团队合作能力。虽然我们在教学中已经在运用计算思维的方式培养学生的各种能力，但是并没有重视学生计算思维的培养，没有有意识地去培养学生的计算思维。
面向计算思维培养的大学计算机基础教学 作者：张敬瑜 来源：《大东方》2016年第01期 摘要：大学中计算机课程在教学中有其独特的特点，本文主要探讨以计算思维作为主要内容的大学计算机基础课程中的教学改革，并提出一些教学方法，主要有分类培养与专业融合的教学理论与分两个阶段进行培养的实验教学方法，证明此教学改革中可以有效提高计算机基础教学的效果，让学生在取得专业知识与技能的同时，也能够培养学生对计算与思维的能力。 关键词：面向计算；思维；基础教学 最早提出计算思维的是美国的卡内基梅隆大学计算机系的周以真教授，具体的定义是，使用计算机科学的基本概念去求解问题，设计系统与理解人类的行为，涵盖了计算机科学之广度的一系列的思维活动。计算机思维反应的是计算机技术本质的特征与解决问题的核心办法，可以提升非专业的学生的计算素养，能够培养学生使用计算机处理与解决领域问题的思维方法与表达形式，会对学生产生深远的影响。 一、需要解决的问题 改革的最终目的是能够使学生在对计算机核心知识的学习以及在可以使用应用工具的基础上能够运用高效的思维去思考，把无意识的计算思维教学理念提高到有意识、系统性的计算机思维教学。达到从根本中解决当前大学计算机基础课程中面临的教学困境，根据以上的目标，需要通过计算思维作为核心然后对教学内容进行重构，然后通过合适的教学实践使这些重构之后的内容能够让学生接受。通过分析，得出了如下的几个具体的问题： 在有限的课时之内培养学生哪些具体的计算思维要素；怎样在学生还没有掌握一门编程语言的时候实践所学到的计算思维的内容；面对不同基础与专业的学生该怎样体现不同的计算思维教育与训练内容。 二、分类教学与专业融合的教学内容的设计 西北工业大学是一所发展航空航天航海工程与研究为特色，以工科理科为主，将管理、文学、经济、法律协调发展的研究型、多学科与开放式的大学。其中对于不同专业的学生的计算机知识的要求也各不相同，其中也存在比较大差异，就算是相同专业的学生的计算机水平也是存在差异的，针对这种情况，来进行分类教学是非常有必要的。比如在程序设计的过程中依据文理科进行分类实践教学并取得了非常好的效果，也积累了一定的经验，这种方法在大学的计算机基础课程的教学中却还没有实施。而这次计算机思维培养为核心的大学计算及基础课程的教学改革除了在教学内容上按照文理分工之外，还要考虑特殊方向与专业学生群体的计算机教
基于计算思维意识和能力培养的大学计算机基础课程创新教学模式研究 一、问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值。 1.1 问题的提出：《大学计算机基础》是大学本科阶段接触到的第一门通识类计算机基础课程，对于学生计算机基本概念、思维模式和应用能力的培养具有重要的作用，近年来在新形势下课程的教学理念、课程设置、教学内容组织和教学方法上面临诸多挑战。比如在教学理念上，长期以来存在着“计算机就是一种生产工具”、“计算机就是编程”、“计算机应用能力等同于掌握计算机操作能力”等“狭隘工具论”观点，造成教师主要教学精力集中在计算机概念、应用软件的操作上，反而忽视了如何培养学生利用计算机来解决本专业问题的意识和能力。在课程教学内容设置上存在各个专业采用统一的教学目标和内容的设置，没有将专业的需求与教学内容紧密结合起来；计算机基础课程的教学内容涉及面广，而课时又在不断地缩减，造成教学内容和学时的矛盾日益突出，学生反映内容太多无法消化，老师反映没有时间深入和串联知识。在教学方法上由于“非计算机专业的计算机基础教学就是教会学生如何使用计算机”、“计算机专业的计算机基础教学就是教会学生如何编程”等片面思想的影响，存在着传统的“填鸭式”灌输教学，忽视培养学生实践能力、创造性和计算思维意识等问题。因此如何有效地提升大学生信息技术的基础素质，培养利用计算科学解决专业课程中所遇到问题的能力，养成计算思维的意识，应当作为计算机基础课程教学的核心组成部分。围绕计算思维，改革、创新大学计算机基础课程教学内容体系和方法，将学生计算思维意识和能力的培养引入到课程的教学中来。 1.2 课题界定：本课题所做的研究主要是围绕着课程教学目标、内容和方法的创新，对象是大学新生接触的第一门计算机课程——《大学计算机基础》，希望达到培养学生计算思维的意识和能力，提高学生实际动手能力和创新性的目的。 1.3 国内外研究现状综述：计算思维重要性的认识和概念提出源于美国，2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会PITAC给美国总统提交了报告《计算科学：确保美国竞争力》认为：虽然计算机本身也是一门学科，但是其具有促进其他学科发展的作用，二十一世纪科学上最重要的、经济上最有前途的研究前沿都有可能通过熟练地掌握先进的计算机技术和运用计算机科学而得到解决。2006年3月，美国卡内基•梅隆大学周以真教授在《Communications of the ACM》杂志上清晰、系统地阐述了计算思维，将原来一直存在并使用的抽象概念给出了具体定义。之后美国国家科学基金会针对计算机科学教育领域出现的问题，于2007年启动了CPATH（Pathways to Revitalized Undergraduate Computing Education，大学计算教育复兴的途径）计划，认为目前美国大多数的大学计算教育仍然沿袭的是几十年前的教学模式，希望在计算机教育改革中加强计算思维的培养，因为计算机科学并不仅仅提供一些技术、硬软件和系统，还提供一种思维的模式，它对所有的领域、职业都是适用的，都是能够从中受益的，目前已有70多所大学参与到此项目中。在国内，2009年，由李国杰院士任组长的中国科学院信息领域战略研究组撰写的《中国至2050年信息科技发展路线图》中对“计算思维”给予了足够的重视，认为计算思维的培育是克服“狭义工具论”的有效途径，是解决其他信息科技难题的基础。2010年7月在西安，全国9所“985工程”建设高校（C9联盟）召开了首届计算机基础课程研讨会，会议上研讨了国内外计算机基础教学的现状和发展趋势，并就大学如何在新形势下提高计算机基础教学的质量、增强大学生计算思维能力的培养，进行了充分的交流和认真的讨论，形成了这些共识：把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教育的核心任务；进一步确立计算机基础教学的基础地位，加强队伍和机制建设；加强以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程体系和教学内容的研究。2010年11月在济南第六届大学计算机课程报告论坛上，中国科学技术大学
面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系 面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系通常包括以下方面： 1. 编程基础：这是计算机课程的核心部分，涵盖编程语言（如Python、Java等）的基本语法、数据类型、控制流程和函数等。学生将学习如何使用编程语言来解决问题，培养编写代码的能力。 2. 数据结构与算法：这一模块旨在教授学生如何设计、分析和实现高效的数据结构和算法。学生将学习各种数据结构（如数组、链表、栈、队列、树、图等）和算法（如排序、搜索、图算法等），并了解它们在解决实际问题时的应用。 3. 操作系统与网络：该模块涵盖操作系统原理、网络通信和安全等内容。学生将学习操作系统的基本原理、进程管理、内存管理和文件系统等，以及网络协议、网络安全和网络编程技术。 4. 数据库系统：这一模块介绍数据库的基本概念、数据模型、查询语言和数据库管理系统等。学生将学习如何设计和管理数据库，以及如何使用SQL进行数据查询和操作。 5. 软件工程：这部分教授学生在开发大型软件项目时需要的软件工程原理和实践。包括需求分析、软件设计、编码规范、测试与调试、版本控制和项目管理等。 6. 人工智能与机器学习：这一模块介绍人工智能和机器学习的基本概念、算法和应用。学生将学习机器学习的基本原理、常见算法（如决策树、神经网络、支持向量机等）和应用（如图像识别、自然语言处理等）。 7. 计算机图形与可视化：该模块介绍计算机图形学和可视化技术。学生将学习2D 和3D图形编程、图像处理、计算机动画和可视化技术，学习如何设计和实现图形界面和可视化效果。 8. 软件测试与质量保证：这一模块教导学生如何设计和执行软件测试，以确保软件的质量和稳定性。学生将学习测试策略、测试方法、自动化测试和质量保证技术。 除了以上内容，还可以根据具体课程和学校的要求，结合最新的行业趋势，加入其他相关内容，如云计算、大数据分析、物联网等。此外，还可以包含实践项目、实习或实训环节，帮助学生应用所学知识解决实际问题，培养实际技能和团队合作能力。整个教学内容体系旨在培养学生的计算思维能力、问题解决能力和创新能力。
面向计算思维的大学计算机基础教育教 学改革 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 0引言 随着计算机技术、互联网技术和人工智能技术的快速发展，大学计算机基础教学在人才培养中发挥着越来越突出的作用。美国卡内基·梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授于2006年提出了计算思维概念[1]，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。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会（以下简称教指委）于2010年7月发表了联合声明[2]，正式提出：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，加强课程体系和教学内容的研究，要让学生像计算机科学家那样去思维。 计算思维为计算机基础教学提出了新的机遇和挑战，有了计算思维的课程指导思想后，很多教育专家开始研究计算思维的落地问题[3-5]，专家们普遍认为：计算思维的落地就是如何在计算机教学内容与教学方
法上提高学生用计算机解决实际问题的能力，即问题的求解、系统设计以及人类行为理解等[6]。基于此，構建适合引导和驱动计算机教学的项目和寻找更能激发学生兴趣、积极性的案例成为我们必须面对的问题。 1计算机博弈项目是计算思维培养的重要载体 在2016世界人工智能科学诞生60周年之际，谷歌公司的AlphaGO围棋软件与世界围棋冠军李世石上演了“世纪人机大战”。2017年伊始，Master围棋网测又取得了60场全胜的战绩，随后，卡内基·梅隆大学的Libratus在德州扑克比赛中轮流击败了4名顶尖人类高手，人工智能再次引发了世界范围内的研究与开发热潮。目前很多学者认为：人类社会正在从“互联网+”向更高阶的“人工智能+”跃迁，智能科学与技术已经成为促进所有学科发展的重要因素，计算机博弈是人工智能领域的重要研究方向[7]。 计算机博弈项目涉及的方法主要包括：博弈问题的提出、棋盘的数据描述、棋面的评估模型、搜索算法的选择、算法的实现与优化、人机交互处理等方面，这些内容刚好与计算思维的思想相一致，非常适合培养学生的计算思维能力。 一段时间以来，学生网游上瘾困惑着家长和教育工作者，以何种方式引导青年学生远离网游以及网游
计算思维能力计算机基础论文-计算机基础论文-计算机论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 1.面向培养学生计算思维的大学计算机基础教育 有关计算思维的认识和理解对广大的计算机基础课教师是一个循序渐近的过程。有关计算思维的一些例子都是一些和计算机处理问题相关的思维方法。新的计算机基础教育侧重点应当是对这些方法的介绍，并能够让学生深入的理解这些思维的方法，从而培养学生能灵活应用这种思维方法去创造性的解决一些实际的问题。这样的培养目标，和教育理念，更多注重的是思维技能的训练，学生通过计算机基础课程，接触计算机，并利用计算机完成一些任务，这些都只是让学生进行计算思维训练的一种手段，我们的目标是让大学生形成良好的计算思维方面的能力。当然这并不是说现有的计算机基础教育的框架，现有的计算机基础教育框架仍然很重要，比如，学生仍需要掌握一些计算机软件的使用方法，仍然需要去了解什么是计算机程序设计语言，以及能够去设计一些简单的计算机程序。但这些是培养学生计算思维能力的手段，不应当再是目标了。具体的计算思维能力包括如下例子： （1）通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题阐释
成如何求解它的思维方法 （2）采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计 （3）利用启发式推理寻求解答，即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。等等，这些都属于计算思维能力的范畴。由上面的例子可以看出，计算思维能力的培养是一个巨大的，艰难的任务。许多的思维能力的培养和训练已深入到了计算机科学的前沿。但是，通过计算机基础教育的学习，应当让学生能够了解、并理解计算思维的思考方法，计算思维能力的养成不是一朝一夕能够实现的，需要伴随着人们的不断学习才能养成的技能。 2.计算机基础教育中计算思维能力培养途径探讨 之前已提到，计算思维能力的培养并不是完全打破现有的计算机基础教育的课程体系，而是通过现有的课程体系，引导学生思考计算的本质，了解计算机在解决一些实际问题的时候所采用的思想和方法等。所以，在计算机的基础教学中，融入计算思维，主要是教学方法、教学理念的改革，和教学的内容变更关系并不是非常大。当然，也可能需要在教学内容中适当变更，比如增加计算的本质，可计算性理论等内容。但这些内容的引入，在计算机基础教育中不应当是重点。在教