将计算思维融入程序设计课程的教学方法研究

计算思维与程序设计

张建莉

【摘 要】面向对象程序设计课程是大学计算机基础教学的核心课程,其中的许多知识点为计算思维提供了很好的诠释和生动的案例.区别于中学计算机教育,本文在大学非计算机基础专业程序设计课程教学中引入计算思维理念,从课堂教学和实践环节探讨了培养学生计算思维的思路与方法,为培养具有科学思维和创新能力的、训练有素的科技人才起到积极的探索作用.%The object-oriented programming

course is the core course of computer basis teaching, many knowledge

points of which provide commendable interpretation and vivid case for

computational thinking. Unlike high school's computer education, this

paper introduced the concept of computational thinking in the teaching of

programming course for non-computer major and discussed the idea and

methods of cultivating students' computational thinking in terms of

teaching and practice, which played an active exploring role in cultivating

well-trained talents with scientific thinking and innovation ability.

【期刊名称】《农业网络信息》

【年(卷),期】2015(000)012

科技信窘　

基于计算思维晌Ｉ页目驱动式　

（（Ｊａｖａ语言程序设计》课程教学梗式搽ｉ刁　

刘全中　杨彩　张阳　

（１．西北农林科技大学信息工程学院２．南阳师范学院计算机与信息技术学院）　

［摘要］《Ｊａｖａ语言程序设计》课程强调学生动手能力培养，以教师为主、学生被动接受的授课方式严重影响其教学质量　本研究提　

出了一种基于计算思维的项目驱动式教学方法，该方法以项目驱动为导向、计算思维为主线，重点培养学生动手能力、运用知识解决　

问题的能力。　

［关键词］计算思维　项目驱动Ｊａｖａ语言程序设计　

１．引言　

Ｊａｖａ语言具有跨平台、易拓展等优点，基于Ｊａｖａ的众多框架使得项　

目的开发周期短、效率高，因此，Ｊａｖａ发展至今，一直受到企业界青睐。　

鉴于市场需求，Ｊａｖａ语言已成为高校信息类专业必修课程。然而，当前　

高校中的Ｊａｖａ教学存在以下问题：　

（１）传统教学方法不适合于Ｊａｖａ　

经调查，大多数高校对Ｊａｖａ教学采用模式为，在规定的学时内讲解　

理论知识，配套相应的实习课时巩固理论知识。这种教学模式是以教　

师讲解为主，学生被动学习，以致学生缺乏创新意识，缺乏工程化意　

识。学习Ｊａｖａ之前，学生已具备ｃ语言程序设计基础，传统的教学方式　

使学生感觉枯燥，缺乏积极性。　

（２）注重知识灌输、忽视思维训练　

学生学习Ｊａｖａ课程后，具有良好的Ｊａｖａ的基础知识；但是，利用Ｊａ—　

ｖａ解决一个实际问题，束手无策，原因是在授课过程中缺乏科学思维的　训练，结果对知识不能做到融会贯通。　

仅讲授知识，忽略科学思维训练对学生将来的长远发展是很不利　

的，具有坚实的科学思维基础才是可持续发展的源泉。在计算机学科　

领域，计算思维已逐渐得到研究界的认同，与理论思维、实验思维构成　

了人类的二三大科学思维－ｔ－。计算思维定义为：运用计算机科学的基础概　

念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广　

度的一系列思维活动　ｎ　。现实中，人类无形中在使用计算思维，计算思　

福建电脑2012年第12期

程序设计实验教学中计算思维的培养模式探索

张志祥1，华进2

（1、南通大学杏林学院江苏南通2260072、南通大学计算机科学与技术学院江苏南通226019）

【摘要】：程序设计课程教学中计算思维的培养非常重要，正确认识实验教学的主要任务和作用，通过改进实验教学的内容设计，有序引导实验过程，并加强算法分析训练，培养学生的计算思维，从而有效地提高学生程序设计水平与应用能力。【关键词】：程序设计；实验教学；计算思维；算法分析；教学改革

0、引言目前，高校理工类专业普遍开设了程序设计类的计算机课程，如VB、C、C++语言等。学好一门程序设计语言对大学生们来讲非常有意义，既可以提高学生的信息素养和计算机应用能力，也对其日后专业方面的学习、研究提供有力的帮助和支持。但在程序设计教与学的过程中却总会存在各种各样的问题，最典型的就是一些学生课程学习结束了，但解决实际的程序设计问题时却无从下手。究其原因主要在于学生缺少一种正确的计算思维。培养学生计算思维的一个重要途径就是上机实验，本文将探讨如何在实验教学中进行计算思维的培养。1、计算思维对程序设计教学的意义美国卡内基·梅隆大学的周以真(J.M.Wing)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，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，即通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个复杂的问题阐释为如何求解它的思维方法。程序设计是将人们分析问题的过程翻译成计算机能理解的某种语言表达的可控制的有序步骤，从而达到用计算机解决实际问题的目的。在程序设计的教学中，让学生掌握通过相关算法并采用一种计算机语言来解决实际问题的方法，对计算思维的认识、理解和运用就显得非常关键。教师要在教学过程中加强对学生计算思维的培养和训练，使学生在解决程序设计问题时能够较快地理清问题求解的思路，采用合适的算法，以规整、严谨的逻辑思维实现问题的求解。2、实验教学环节在程序设计课程中的任务和作用程序设计课程的教学一般分为理论教学和实验教学两部分，理论教学通常是教师在多媒体教室进行知识讲授，而实验教学是在计算机房以学生操作训练为主。如果教师将实验教学当做理论教学内容的演练和结果验证的话，实验的过程就如同机械地完成一些代码的录入任务，长此以往学生容易失去对程序设计内容学习的兴趣，学习效果会大打折扣。程序设计实验教学的主要任务：一是通过实践操作理解、运用新学知识，掌握程序设计的基本技能和技巧；二是加深对程序设计语言、语法及思想的理解和运用能力，并运用程序设计的思维解决实际问题。因此，实验教学虽然所占课时不多，但却是程序设计课程教学中的一个非常关键的环节。学生在可视化编程环境里将实际的数学问题转化成程序，并反复运行调试，直至输出正确的运行结果，这远比课堂上讲解语法规则、语句结构等知识要有趣得多，而程序编码、调试直至得出结果的过程也会激发学生学习程序设计的兴趣。在学习程序设计的开始阶段，学生通过上机操作理解程序代码的运行、功能与作用，有助于他们计算思维的启蒙与培养。同时，实践操作锻炼了动手和编程能力，实现了理论和实践知识的有机结合，使学生的计算思维得到进一步锻炼。可以说，实验教学是开展探究性学习和自主合作性学习的前提和保证，是培养学生信息素质、提高综合能力的重要途径。3、实验教学模式改革对学生计算思维的培养贯穿于整个程序设计的教学过程中，下面仅就程序设计实验教学模式方面的改革和尝试进行一些探讨。3.1改进实验教学内容设计1802012年第12期福建电脑

以计算思维能力培养为导向的程序设计教学研究

[摘要]针对计算思维培养的重要性和计算机教学在该方面教学的不足，本文在分析了计算思维的特点之后，探讨了在任务驱动的程序设计教学中融入计算思维的基本概念和方法。实施的教学案例表明该教学方法能促进学生专业知识的学习和计算思维能力的培养。

[关键词]计算思维 程序设计 任务驱动法

一、引言

自从周以真教授2006 年发表了题为“计算思维” 的论文以来，计算思维引起了强烈的反响和重视，立即成为国内外计算机教育届进行计算机教育改革的焦点[1,2,3,4]。在计算机教学中引入应用计算思维及其推广正逐步展开，一些教育者正探索改革计算机教学模式，尝试在教学过程中推进计算思维能力的培养[5,6]。由于计算思维本身是一个抽象的概念，如何理解计算思维的本质和内涵，如何确定计算思维的内容和体系，以及如何着手培养学生的计算思维等，还需要不断的探索。

二、计算思维

计算思维[1]就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。进一步定义为：通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的方法；是一

种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法；是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法；是一种选择合适、容储、纠错的方式，并从最坏情况下的规划`学习和调度的思维方法；是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。

随着信息技术的飞速发展和深远的影响，作为信息技术基础的计算机科学和教育受到越来越多的重视，在计算机教育领域如何培养计算思维能力是关键。如何培养“计算思维”？计算机教育界正在摸索不同的方法，例如，有些研究者在专业课程中引入计算思维的培养；在计算机基础的教学中，比如计算机导论的课程进行改革，从教学内容和方法上进行改革，培养学生的计算思维[4]。