谷歌计算思维课程(中文版)Final

中国科学院院士陈国良做题为《计算思维：大学计算教育的振兴科学工程研究的创新》的演讲。

以下为演讲实录：各位领导、各位代表：大家早上好！我讲话不习惯坐着，我喜欢到处走，但是因为有PPT，所以我一会儿站着，一会儿坐着，请大家原谅。

今天不算是报告，就算是闲谈吧，谈谈计算思维。

我为什么讲这个题目，我想大家在座的都是搞计算的，因为我们是计算机大会，我们的计算机科学跟计算机学科的现状是什么样的呢？我们计算科学是很伟大的，为什么？因为计算科学是理论科学、实验科学，被称为推动人类文明进步和科技发展的三大科学，或者三大手段或者叫三大支柱。

注意，计算科学居然有这么高的位置，它当然是伟大的。

但是我们计算机学科，特别是计算机教育，特别是计算机的基础教育它是有问题的。

在社会上，对它存在着误解，在社会上也有不好的形象，甚至我们计算机基础教育的存在性都是有危机的，这就是我们的现状。

那么我们作为计算机教育者和改革者，或者是普及者，我们应该怎么办呢？我们应该积极地改变这种局面，要想改变这种局面，这几年都有一些比较大的术语，面对着我们计算机科学、计算机学科存在的问题，我们要积极行动起来，要纠正社会上对计算机学科的片面理解，要改变计算机学科不需要理论目前只是工具的社会的不良影响，要扭转计算机学科在现在社会上，特别是计算机基础教育认为很有可能存在危机感的错误观念，我们要树立计算科学、计算机科学的研究和在工业革命中的中心位置。

我们要传播计算机科学的魅力，这就是我的关键标语。

我们要改变我们现在的情况，所以，我们要提倡计算思维，我们要提倡计算思维在教育和科学中的作用，我们要把这种思维普适化、大众化，真正融入到人类的一切活动中。

因为计算思维是属于科学思维，所以我现在来进什么叫科学、什么叫思维、什么叫科学思维、科学思维的重要性、科学思维究竟包含了什么内容。

因为，科学思维包含了理论思维、实验思维和计算思维，所以最后就引出了我的报告的正题就是计算思维。

App Inventor-零基础Android移动应用开发教学大纲以Android 的图形化积木式编程软件App Inventor 2 中文版为载体，从零起点开始，以10个精心设计的趣味案列为主线进行项目驱动的教学，培养学生的计算思维，并具备基本的Android应用开发能力。

课程概述移动互联网技术和智能手机发展迅猛，移动应用Apps的开发备受关注。

本课程以Android 的图形化积木式编程软件App Inventor 2 中文版为载体，无需任何编程基础，从零起点开始，通过案例引导和项目驱动的教学方式，培养学生的计算思维能力，并具备基本的Android应用开发能力。

本课程为国家精品在线开放课程、Google精品课程。

授课目标移动互联网技术和智能手机发展迅猛，移动应用Apps的开发备受关注。

本课程以Android 的图形化积木式编程软件App Inventor 2 中文版为载体，无需任何编程基础，从零起点开始，通过案例引导和项目驱动的教学方式，培养学生的计算思维能力，并具备基本的Android应用开发能力。

课程大纲第一讲很高兴遇见你，App Inventor，梦想启程给移动互联网时代的你，来了解一下这有趣的课程吧Android和App Inventor简介动手啦，见证奇迹的时刻作业1：Hello, 小猫第二讲小机器人安安诞生记安安诞生记案例演示安安诞生记界面和组件设计安安诞生记行为逻辑设计App Inventor开发体系结构（选读）作业2：我的漫画书第三讲安安猜价格安安猜价格案例演示安安猜价格界面和组件设计安安猜价格基本行为逻辑设计数据表达和运算语句和程序结构加强版：机器人猜价格模式作业3：简单计算器第四讲安安爱画画安安爱画画案例演示安安爱画画界面和组件设计安安爱画画基本行为逻辑设计安安爱画画多个屏幕的切换作业4：小画板第五讲安安抓蝴蝶安安抓蝴蝶案例演示安安抓蝴蝶界面和组件设计安安抓蝴蝶基础行为逻辑设计安安抓蝴蝶游戏结果处理和改善作业5：打地鼠第六讲安安历险记安安历险记案例演示安安历险记界面和组件设计安安历险记老虎追安安安安历险记小球参战安安历险记过程-软件开发的核心要素作业6：打飞机第七讲安安爱弹琴安安爱弹琴案例演示安安爱弹琴界面和组件设计安安爱弹琴行为逻辑设计安安爱弹琴有关递归作业7：跟我学弹琴第八讲安安的通讯助手安安的通讯助手案例展示安安的通讯助手界面和组件设计安安的通讯助手自动收发短信安安的通讯助手持久化存储信息课程小测验（作业8）第九讲安安爱成语安安爱成语案例展示安安爱成语单机版的界面和组件设计安安爱成语单机版的逻辑和行为实现安安爱成语开启蓝牙双机对战模式作业9 单机版成语接龙App第十讲安安爱旅游安安爱旅游案例展示安安爱旅游界面和组件设计安安爱旅游指南针的实现安安爱旅游地图安安爱旅游日记簿的设计与实现安安爱旅游拍照作业10 我的足迹App第十一讲安安的股市安安的股市案例展示安安的股市界面和组件设计安安的股市基于Web服务的行为实现安安的股市同时查询多支股票增强版的设计与实现作业11 天气预报App第十二讲安安要毕业安安要毕业课程大作业要求安安要毕业App Inventor挑战赛及获奖作品介绍安安要毕业学生历年优秀作品介绍作业Final 课程大作业预备知识零起点，无需编程基础，会上网，会敲键盘就行。

第十五届百博思国际计算思维主题活动The 15th Bebras International Informatics and Computational Thinking Activity一、活动介绍国际计算思维主题活动（International Challenge on Informatics and Computational Thinking）于2004年由国际计算思维联盟（以下简称Bebras）发起举办，旨在提升青少年和教师的计算思维能力，至今已成功举办十四届，被世界各国公认为是提高青少年综合思维能力最好的主题式活动。

Bebras是信息学领域加速计算思维发展的最大的非盈利组织，其每年的主题活动也成为促进全世界青少年计算思维能力提升最具权威性的平台，对于推动世界各国关注、研究并积极参与计算思维教育，发挥着至关重要的作用。

我国于2017年加入Bebras并作为成员国正式启动将该项活动（中文简称“百博思”）在国内的推广，主题活动官网。

二、主办及支持单位（一）主办单位:百博思国际计算思维主题活动组委会国内外专家成员包括：Valentina Dagienė国际计算思维挑战活动发起人国际计算思维联盟主席立陶宛维尔纽斯大学数学与信息学研究所教授Wolfgang Pohl 德国国家科学竞赛（BWINF）主席Andrej Brodnik 卢布尔雅那大学教授斯洛文尼亚Violetta Lonati 米兰大学教授意大利Panicos Masouras 塞浦路斯计算机学会塞浦路斯Sarah Hobson 联邦科学与工业研究组织（CSIRO）澳大利亚张进宝博士北京师范大学计算思维教育研究中心主任郑勤华博士互联网教育智能技术及应用国家工程实验室副主任孙洪涛博士北京师范大学数据智能与计算思维发展中心主任（二）支持单位：中国科学院、中央电化教育馆、互联网教育智能技术及应用国家工程实验室、北京师范大学、北京航空航天大学、北京工业大学、博鳌教育创新论坛、卡西欧（中国）贸易有限公司、淏祺教育科技（北京）有限公司三、活动项目设置（一）在线主题活动：以学习、生活情境性任务，利用浅显易懂的方式呈现，让学生通过日常积累的综合知识、运用计算思维方式完成挑战。

基于APP Inventor培养高中生计算思维的教学实践――以“我的校服我做主一鸦板板”设计与开发为例一、问题提出1972年，图灵奖得主Edsger Dijkstra曾说过：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响我们的思维能力”。

这就是著名的“工具影响思维”论。

计算机思维已成为人类认识世界和改造世界三大思维方式之一，它不仅仅属于计算机科学家, 包括孩子在内的每一个现代公民都要学会计算思维。

在中小学开设信息技术课是培养学生计算思维的重要途径，但是我们也看到当前信息技术课程中，主要还是面向以知识传授和工具为导向的信息技术课程，在中小学信息技术的教学中，教师主要倾向于基本操作以及软件功能的讲解，尤其是程序设计教学中，教师过于注重语法与语句的细枝末节，往往忽视了学生思维的培养，也影响了信息技术课程对中小学生计算思维思想的培养。

在最新一轮的课程改革中（讨论意见稿）将计算思维作为信息技术学科的核心素养提出，凸显了计算思维在信息技术课程培养中的重要地位。

由于信息技术其自身发展更新迅速的特点，只有让学生掌握了思维方法，才能不受制技术的变化，以不变应万变，因此，信息技术教育需要从“信息技术常识”转向“面向核心素养。

1 2”二、计算思维与APP Inventor（一）计算思维内涵2006年美国卡内基•梅隆周以真教授第一次把“计算思维”作为一个明确概念提出，并对计算思维做了如下定义：指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。

并解释为：“运用约简、转化、嵌入以及仿真等方式方法解决问题；计算思维是一种递归思维；计算思维基于关注点分离（SOC 方法)，通过抽象和分解来完成复杂任务；计算思维是一种在最坏情况下通过纠错来实现系统恢复的思维方法；计算思维利用启发式推理的方式来解决问题。

3计算思维逐渐受到广泛关注，并逐步被引入到课堂教育教学屮。

中学生计算思维培养过程中的问题与对策作者：赵淼孙巍来源：《中国新通信》2023年第17期摘要：计算思维是中学生必备的信息素养之一，如何有效培养中学生的计算思维是值得教育工作者深入探究的。

本文采用文献综述法，对中学生计算思维培养过程中存在的教学模式、教育者、课程和教学环境方面的问题进行了系统分析。

同时，从研究人员、学校和国家的角度提出了相应的解决措施，以期提升中学生计算思维培养水平。

关键字：计算思维；中学生；对策随着人工智能、大数据等新一代信息技术的迅猛发展，计算思维已成为当今社会必备的信息素养之一。

因此，如何培养具备计算思维的人才已成为国内外研究的热点问题。

举例来说，经济合作与发展组织教育（OECD）2030项目将计算思维划分为学习者未来需要具备的六大复合能力之一，并将其内容融入了许多国家的课程改革目标和内容中[1]。

2022年3月，教育部发布的《信息科技课程标准》将计算思维列为信息科技学科的核心素养之一[2]。

这表明，培养中学生的计算思维已成为提高国民信息素养、贯彻实施“教育面向未来”方针以及增强国际竞争力的迫切需求。

然而，目前我国中小学生的计算思维培养和实施层面存在一些问题。

因此，本文从计算思维培养的视角出发，分析了目前在中学阶段计算思维培养所面临的困境，并提出了相应的解决策略，旨在为培养中学生的计算思维提供理论和实践的参考。

一、计算思维的内涵与研究现状（一）计算思维相关研究司马迁在《九章算术》一书中首次提出了计算思维的概念，该定义主要用于解决数学问题。

随着计算机科学的发展，2006年，卡内基梅隆大学的周以真教授（Wing）提出了计算思维的内涵，即：运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及理解人类行为的一系列思维活动，涵盖了计算机科学的广度。

其他学者从不同角度对此进行了补充说明：从综合视角来看，Hemmendinger等认为计算思维是一种跨学科的综合性思维能力；从专业视角来看，Papert等人认为计算思维是与计算机操作相关的能力[3]。

计算思维与大学计算机基础教育摘要：文章首先介绍了大学计算机基础课程的重要性，分析了教学中存在的问题，指出了“狭R，r-具论”的危害。

然后从推动人类文明进步、科技发展三大科学思维之一的“计算思维”入手，阐述了计算思维对培养学生创新能力的重要性。

最后按计算思维主要内容，即问题求解、系统设计和人类行为理解，探讨了大学计算机基础课程设置，强调了课程结构设计的重要性，给出了一种以“计算思维”为核心的大学计算机基础课程教学的最小集，为大学计算机基础教育提供了一种以提高学生计算思维能力为目标的新模式。

关键词：计算思维；大学计算机基础教育；计算思维导论一、大学计算机基础课程的重要性对于计算科学的重要性，在美国总统信息技术咨询委员会(PITAC)2005年6月给美国总统提交的报告《计算科学：确保美国竞争力》(Computational Science：Ensuring America’s Competitiveness)有明确的阐述。

报告认为，虽然计算本身也是一门学科，但是其具有促进其他学科发展的作用。

报告认为，21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的前沿研究都有可能通过先进的计算技术和计算科学而得到解决。

尽管报告用的是“都有可能”，但是对于我们学科来说，这个论述已相当到位。

那么，为其他学科培养掌握先进计算技术的大学计算机基础课程就显得非常重要。

从国家层面，对这门课程的定位就是基础课程，也就是与数学、物理相同地位的基础课程。

既然是基础课程，课程的教学方法就应该像数学与物理一样，讲授学科的基础概念。

二、大学计算机基础课程教学存在的问题目前，在大学计算机基础课程的教学中出现了一些问题，主要是“狭义工具论”的问题。

”狭义工具论”就是认为计算机基础教学就是教学生怎么将计算机作为工具使用。

应该说这种认识对计算机的教育非常有害，这样会使学生对计算学科的认识淡化，无助于计算技术中最重要的核心思想与方法的掌握。

作为“狭义工具论”显然不好，但在过去一段时间里，在高校中的确某种程度上存在这种倾向。

的处理包括分析、抽象、综合、概括等。

科学的重要性在于，它是真理，推动着人类文明进步和科技的发展。

科学思维是什么呢？它一般包括理论思维、实验思维和计算思维。

理论思维又称推理思维，以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。

实验思维又称实证思维，以观察和总结自然规律为特征，以物理学科为代表。

计算思维又称构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表。

国科发财〔2008〕197号文《关于创新方法工作的若干意见》认为“科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点，而且始终贯穿于科学研究和技术发展的全过程，是创新的灵魂”。

科学思维的含义和重要性在于它反映的是事物的本质和规律。

计算思维计算思维的定义：它是运用计算的基础概念（Fundamental Concept ）去求解问题、设计系统和理解人类行为的一种方法（Approach ），是一类今天我主要谈谈计算思维。

我报告的题目是：“计算思维：大学计算教育的振兴，科学工程研究的创新”。

为什么讲这个题目，因为是计算机大会，在座的都是搞计算机的。

那么我们的计算机科学与计算机学科的现状是什么样的？计算思维将如何成为振兴大学计算教育的途径？计算思维与技术创新又是什么关系？计算科学是很伟大的，理论科学、实验科学、计算科学被称为推动人类文明进步和科技发展的三大科学，或者叫三大支柱。

但是我们的现状是什么呢？计算机学科，计算机教育，尤其计算机的基础教育是有问题的，甚至计算机基础教育存在着危机。

作为计算机教育者和改革者，我们应该积极地改变这种局面，纠正社会上对计算机科学的片面理解。

要改变计算机学科不需要什么理论的错误观点，要扭转“计算机只是工具”的社会不良形象，要消除计算机学科特别是计算机基础教育“可有可无”的影响，要积极传播计算机科学的魅力、愉悦和力量。

要改变现在的情况，就要提倡计算思维，宣扬计算思维在教育和科研中的作用，并把这种思维普适化、大众化，真正融入到人类的一切活动中。

科学与思维什么是科学？达尔文曾经给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。

《计算思维基础》第1章 计算思维概述　山东省临沂第一中学&临沂大学信息科学与工程学院联合开发内容提要1计算工具与思维方法2计算思维的发展3计算思维的概念4计算思维的结构5学习计算思维的必要性人类进行运算时所运用的工具，也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展变化。

计算的需求推动着计算工具的发展，计算工具的发展使得计算更科学、更先进。

反映了人类认识世界、改造世界的艰辛历程和广阔前景。

算盘纳皮尔算筹计算尺机械计算机 帕斯卡加法器 机械计算机 帕斯卡加法器乘法器雅各织布机差分机分析机1.4 思维与计算思维•思维活动的具有三个关键特点：•1）思维活动的载体是语言和文字，不通过语言和文字表达出来的思维是无意义的。

•2）思维的表达方式必须遵循一定的格式，需要符合一定的语法和语义规则。

只有符合语法和语义规则的表达才能被其他人所理解。

•3）为了使别人相信自己的思维结论，必须采取合理的表达方式，说明获得结论的理由，以使别人不去重复思维的过程而相信你的结论。

这就是思维逻辑。

•符合这样三条原则的思维模式大体上可以分为三种：•1）以观察和归纳自然（包括人类社会活动）规律为特征的实证思维。

•2）以推理和演绎为特征的逻辑思维。

•3）以抽象化和自动化为特征的计算思维。

计算思维中的抽象化与数学（逻辑思维）的抽象化有不同的含义。

• 计算思维的抽象化不仅表现为研究对象的形式化表示，也隐含这种表示应具备有限性、程序性和机械性。

有的学者也把形式化、程序化和机械化作为计算思维的特征。

这三种思维模式各有特点，相辅相成，共同组成了人类认识世界和改造世界的基本科学思维内容。

• 实证思维起源于物理学的研究，集大成者的代表是伽利略、开普勒和牛顿。

开普勒是现代科学中第一个有意识地将自然观察总结成规律，并把这种规律表示出来。

伽利略建立了现代实证主义的科学体系，强调通过观察和实验（实验是把自然现象单纯化，以保证可以仔细研究其中的一个局部）获取自然规律的法则。

《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。

计算思维培养在K-12阶段的应用研究牟亚周雄俊摘要为了全面地了解计算思维在基础教育阶段的应用情况，阅读与分析相关文献，研究可知，当前国内计算思维培养研究正逐渐将关注的重心从大学转向K-12阶段，主要讨论计算思维的内涵与应用方面;国外计算思维培养的研究主要关注K-12阶段，侧重于计算思维培养实践和评估。

在对计算思维培养在中小学阶段的应用情况进行分析的基础上，结合思维培养提出计算思维培养的教学策略，以期为教师进行计算思维培养提供借鉴与参考。

关键词计算思维;K-12;信息技术;核心素养;Scratch;AppInventor中圖分类号：G652 ：B：1671-489X（2019）13-0077-031 引言计算思维不是一个新的概念，从早期的计算到现代的算法思维、程序思维，都蕴含计算思维的概念。

1980年，麻省理工学院的西摩派伯特·帕尔特教授在《头脑风暴：儿童、计算机及充满活力的创意》中首次提出计算思维一词。

1996年，派伯特首次对计算思维进行了简单的定义，认为计算思维是使用计算的特点来清晰地表达观点和想法的过程。

在此之前，计算思维不被研究者关注与重视，直到2006年，周以真教授在计算机权威期刊《美国计算机协会通讯》中第一次明确定义了计算思维，认为计算思维是使用计算机科学领域的思想和方法思考问题、解决问题等一系列的思维过程[1]。

自此之后，计算思维受到国际计算机界和教育界的广泛关注。

在中国知网搜索题名为“计算思维”的核心期刊文献和博士、硕士学位论文，检索截至2018年12月31日，共检索出150篇核心文献，59篇博士、硕士学位论文。

经过整理去除无关文献后，将剩余的203篇作为本研究的有效期刊文献样本。

国外文献的收集，通过挖掘文献的参考文献的方式获得。

分析得知，国内计算思维培养的研究还较浅显，理论方面，主要探讨了计算思维的理解、特点与应用价值等;实践方面，是在高校中以编程类课程为主进行教学实践，中小学涉及相对较少。