计算思维培养与软件设计论文

摘要：《程序设计》是高等学校理工科专业普遍开设的系列必修课程，对计算机专业具有非常重要的地位。探讨如何通过《程序设计》教学培养本科生，特别是新生的计算思维，提出了五种以计算为训练方式培养计算思维的教学方法，以计算思维为导向的教学改革已经在上海电机学院计算机基础教学部进行了小范围应用并取得一定成果，初步说明通过计算培养计算思维是一种行之有效的教学模式。下面小编整理了一些《计算思维培养与软件设计论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

计算思维培养与软件设计论文 篇1：

计算思维对中小学信息技术课的影响与启示

摘要：目前，我国中小学信息技术课程的实施已进入革新的关键期，尽管仍然存在着不少问题，但是注重培养学生的信息素養已经成为主流，而且得到了进一步的提升和强化。本文提出，强调计算思维的培养正是在这一背景下诸要素通力协作的结果，它进一步明确了中小学信息技术课程的核心价值所在，为信息技术课程改革注入新的活力。

关键词：计算思维；中小学信息技术课；信息素养

我国中小学信息技术课程的前身是各种类型的计算机课程，它的形成发展大致经历了以下四个阶段：第一阶段（20世纪80年代），这一阶段受“程序设计是第二文化”观点的影响，计算机课程在学校中是作为选修或辅修课程开设的，此时计算机教育等同于程序设计学习；第二阶段（20世纪90年代），计算机的普及化和简便化为计算机课程的开设提供了可能性，在“把计算机作为一种工具来应用”的理念下，计算机课程开始成为学校教育里的必修课程，开设计算机课程的目的就是学习将计算机作为一种工具，用来辅助教学、管理以及科研等活动；第三阶段（21世纪的前十年），伴随着计算机网络技术的飞速发展和应用加深，信息加工处理能力成为人们的基本素养之一，培养信息素养逐渐成为此时计算机课程的目标，尤其是在2000年颁布的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》，正式将“计算机课”改为“信息技术课”；第四阶段（2010年以来），计算机教育开始进入到培养计算思维新阶段。计算思维培养的目的就是要培养学生的创新能力、问题解决能力以及动手实践能力等。为此，各国开始加入到对学生计算思维能力培养的深入研究中。计算思维作为人的一种重要思维，它综合了人类进行问题解决的多种思维，毫无疑问，它是每个人都应该拥有的必备技能。[1]计算思维能力的提升可以使人们日常的学习、工作和生活更有效率，可以更好地创新地解决问题。但是计算思维的培养不是一蹴而就的，它如逻辑思维一样需要不断地培养、应用才可以提升，是一个循序渐进的过程。学生一旦掌握了计算思维这项基本技能，将会受用终身。

计算思维的理解与定位

1.计算思维的理解

计算思维并不是什么新兴事物，它其实早就作为一种思维方式存在于人脑中。它和计算机并无直接关系，甚至要远远早于计算机的产生，可以说计算思维是随着人类的发展而发展的，只不过一直未得到人们的重视和深入研究。后来，由于计算机等系列新兴信息技术的产生，人们逐渐意识到这种思维方式和计算机解决问题的方式很相似，所以形象地起名为“计算思维”，换句话说，是计算机的出现强化了计算思维的意义。[2]计算思维真正得到人们广泛关注应该是2006年3月，美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊Communications of the ACM发表学术论文引起的。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。[3]为了让人们更易于理解，又将其进一步解释为：通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看起来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法。虽然在这之前和之后很多业内人士从不同角度对计算思维给予了不同的定义和理解，但是目前来看，周以真教授对计算思维的定义是最清晰明确的。另外，周以真教授认为计算思维有如下几个特性：①概念化，不是程序化；②根本的，不是刻板的技能；③是人的，不是计算机的思维方式；④数学和工程思维的互补与融合；⑤是思想，不是人造物。[4]

2.计算思维的定位

科学按研究对象的不同分为自然科学、社会科学和思维科学三大类，而计算思维隶属于思维科学。[5]计算思维普遍被认知是解决问题的过程，在这个过程中会涉及许多计算机科学基础概念的运用，如分解问题、二元搜寻法、递归、循环、中断、队列、栈、树等。实际上，这些理论和技术本就存在于人类交流的表达方式中，只不过是随着计算机科学研究的深入，人们对其的认识越来越清晰化。计算思维除了在学习上能更好地促进学生学习相关学科知识，而且在日常生活工作中也常常用到，如如何快速查找资料，超市排队判断最快线路问题等。[6]随着人们对计算思维的认识越来越深刻，运用计算思维解决问题将成为信息技术课程的主要核心，培养学生的计算思维能力以及对计算机科学的兴趣将会成为今后的主流方向。在该课程中，要想使学生对计算思维有清晰的认识，并不断提高运用计算思维的能力，教师应增加更多的实践以及创设适当的情境对学生进行迁移练习，指导其在相关情境中如何更好地运用计算思维。过去说“学好数理化，走遍全天下”，这当然不仅仅是指这三门学科的理论知识，更多的是指通过学习这些课程让学生学会学习方法以及养成科学思维。笔者认为，中小学信息技术课程不是培养中小学生计算思维唯一的课程，但却是最好的课程形式之一。

计算思维对中小学信息技术课程的影响

1.培养计算思维促进中小学信息技术课程回归基础能力培养

目前我国中小学信息技术课程的主要目的是培养学生的信息素养，课程更多的是强调用信息技术工具解决实际问题，课程内容的设置随着技术的改变而改变，没有一个稳定的课程内涵。另外，因为信息技术课程在我国绝大部分地区并未列入中高考必修考试课程，学生不重视和不投入，甚至很多中小学一线信息技术教师自己也不重视，工作重心不是放在如何上好信息技术课上，而是担任学校的“勤杂工”，无休止地帮助其他学科的教师做课件、做考试后扫描试卷等勤杂工作。培养计算思维的提出，使人们清晰地认识到信息技术课程的核心价值和核心内容，因此，重视和着眼于中小学计算思维能力的培养应该成为信息技术教师一切工作的基石。

2.促进现有的信息技术课程改革

从国内开始开设计算机课程到现在的信息技术课程，国家对该课程不断调整改革。随着计算机（信息技术）教育的普适化，计算机（信息技术）几乎人人都会用，因为新软件不断开发，新版本不断升级，所以人们更多地是关注如何使用操作，但现有教材更新慢，课程实施明显落后于时代的发展，这表明现在的信息技术课程已不能满足学生的需求和社会进一步发展的要求。计算思维的明确提出，让广大一线师生能够准确地透过“现象”看到“本质”，能够重新审视我国中小学信息技术课程的系统变革，从教学内容到教学方法，再到教学评价和教学反馈，计算思维为信息技术课程开启了新的创新发展大门。[7]

3.计算思维对教师的影响

目前，我国中小学信息技术课教师专业水平还有待于进一步提高。[8]这几年，虽然各中小学较多地引进了计算机相关专业的毕业生，但他们很多并不是师范院校专门专业毕业的，对教育研究的把握有欠缺，且教龄短，教学经验显著不足，这些都制约着中小学信息技术课程的发展。如今计算思维的明确提出，对中小学信息技术一线教师提出了更专业的要求和提升方向。传统的按照教材进行“讲—练—用”的教学模式显然不能很好地培养学生的计算思维，所以在信息技术课程设计上教师应精心钻研，以培养学生的计算思维为课程实施的基本理念，结合实际情况，灵活采取适合方式，有目的地组织安排信息技术课程中的各种要素，从而形成新型的课程内容体系结构和新的教学方式。[9]

4.计算思维对学生的影响

教师的教与学生的学是一个交流沟通的互动过程，两者之间是密不可分的。素质教育观提倡学生是学习的主体，教师无论如何主导，关键还在于学生。计算思维的提出对学生的学习行为以及学习过程同样会带来很大的影响。目前，中小学信息技术课堂上学生学习大多是采取“听课—操作—应用”的模式，以此来学习使用某种软件。这种枯燥无味的课堂模式使得学生只对计算机这一“休闲娱乐工具”感兴趣（可以利用间隙上网、玩游戏），而对信息技术课毫无兴趣可言。兴趣是学习最好的老师，有目的地培养计算思维将会使学生学习的侧重点不同，从而激发其对学习的兴趣。例如，初中教材中关于Scratch编程的内容，这一部分的学习可以不用传统的学习方式，而关注为达到想要的效果，应该选择何种算法和框架结构去搭建脚本，以“分析问题—自主探究—形成认知”为主要学习过程，这样能给学生提供很大的发挥空间，最大限度地培养学生的创造力和实践动手能力。[10]

5.计算思维对信息技术教学应用的影响

信息技术在教育中的应用主要表现在各种教学软件的研发和恰当学习方式的学习环境设计上。目前在中小学信息技术的课堂上，教学软件只是作为课程的辅助工具，并未达到与课程的深度融合，至于学习环境设计，绝大多数只是基于目前的讲解式和灌输式教学的情境创设，很少出现能够体现学习者探究性和协作性的数字化学习环境设计。计算思维的引入将会使信息技术应用的地位上升，作用将会越来越大。为了更好地培养学生的计算思维，在教学软件的选取和学习环境的选择上一定要以有效完成教学设计为导向，在教学实施过程中，教学软件和教学环境不再是摆设，而是培养学生计算思维的强有力工具。例如，通过学习Scratch编程，不仅能够很好地让学生理解和掌握编程的基本思路和要求，更为重要的是能够促使学生关注自身思维问题，学会如何用计算思维来提升自己的学习效率。[11]

计算思维对中小学信息技术课程的启示

1.计算思维对信息技术课程改革的启示

教材是教学质量生成的基本要素。教材的编排与教学内容的选取有很大关系，目前，信息技术教材从小学到高中，重复性知识比较多，内容设置相对比较乱，体系还存在着不完善的地方。[12]而基于计算思维的培养，编制一套有本学科价值体系内涵的教材很重要，应在原有教材上保留精华，与时俱进，找到恰当的平衡点。比如，硬件、软件、操作系统、计算机发展史、信息的基本知识等偏理论的知识应构成独立的体系，给学生一个清晰的知识表征，形成思维导图，然后再要求学生完成对基本软件的学习。这样，至少能保证学生在学习某软件时知道该软件是如何用来解决实际问题的。同时，对学生学习效果的评价和教学活动的参与性提升等环节也需要建立相应的可操作方法，让学生能够清晰地看到自身思维能力和问题解决能力的不断提升。

2.计算思维对教师教的形式的启示

教师是实施教学设计的关键，教学设计应该处处以培养学生的计算思维为导向，教师只有有精心的教学设计和案例，才能使学生深刻领悟隐藏在知识背后的计算思维思想。同时，提高教师的专业素养是必然的，在职教师可以选择进修学习，利用网络的便利性使自己与国内外的优秀教师交流，并与同科目教师多探讨、多总结、多反思。另外，信息技术课程区别于传统学科，前沿性是最显著的特点，教师作为新课程改革中学生学习的促进者、教育教学的研究者、课程的开发者和建设者，其教学设计不能拘泥于书本上的知识，应及时将信息技术领域最新的动态结合教学实施，每一堂信息技术课的设计都应该利用一切可以利用的资源来培养学生的计算思维能力，教学形式也应灵活多样、延伸拓展。

3.计算思维对学生学的方式的启示

培养计算思维，学生不再是被动地接受学习，而是要自主地发现问题、解决问题，从而建构自己的认知。只有这样，学生的计算思维能力才能得到更好的培养，这也符合新一轮课程改革的素质教育观。计算思维的本质是抽象和自动化，使学生基于可计算的手段，以定量化的方式解决认为不能解决或难解的问题。学生在教师以培养学生的计算思维为导向的精心设计的教学活动下，自主探究、合作学习和积极思维，能够最大程度地发展自身的个性和创造力。在这样的学习过程中，学生的计算思维能力会得到更好的发展。例如，Scratch趣味编程学习，学生在自主探究、合作学习的过程中能更深刻地理解变量、选择结构以及循环嵌套等计算思维。学生只有深刻理解了计算思维，才会在现实生活中更好地解决相关问题和不断地提升自身的动手实践能力。

4.计算思维对信息技术教学应用的启示

基于对学生计算思维的培养，信息技术在教育教学中的应用地位应得到不断的提升。为此，一方面，数字化教学软件设计要更恰当地配合教学方式改革，教师可不拘泥于教材中推荐的使用软件，可因地制宜地选择其他更为丰富的有效教学资源。例如，在信息技术教材七年级上的通信技术模块中，讲到通信技术时列举的是QQ视频聊天。除此之外，还可以用微信来学习这部分知识，微信是时下主流的社交工具，更易于学生接受和激发学生学习兴趣。另一方面，在教学环境的创设上，教师不仅要利用PPT、计算机等软硬件资源，更需要进行教学模式和教学理念等软科学应用实力的提升与实践。培养学生的計算思维，需要将学生作为学习活动的主体，教师要积极发挥组织者和引导者的作用，教学软件和教学环境不再是课中的摆设，而是积极有效的学习支持系统。只有教师、学生、教学内容和教学环境资源四大因素形成一个良好的互动关系，积极有效的信息技术课教学活动才能得到行之有效的实施，学生的计算思维才能得到重点关注和有效提高。

总之，自新一轮基础教育课程改革以来，我国中小学信息技术课程无论是教学内容体系，还是教学方法都在不断提升之中。但是也应当看到，与飞速发展的技术相比，现有的教学内容体系中还存在一些显著的短板，不能很好地满足学生和社会发展的需要。计算思维的引入为时下中小学信息技术课程改革注入了新的血液，使信息技术课程有了稳定的核心和价值。当然，计算思维的培养不是一蹴而就的，要想成为一个成熟的课程内容主旨，还需要不断地探索和改进。但不可否认的是，这种思维方式一旦形成，就会成为人们必备的基本技能，将会对每个人的学习和生活产生巨大影响，受用终身。

作者：黄雅玉　胡卫星

计算思维培养与软件设计论文 篇2：

《程序设计》课程培养学生思维的实践探索

摘要：《程序设计》是高等学校理工科专业普遍开设的系列必修课程，对计算机专业具有非常重要的地位。探讨如何通过《程序设计》教学培养本科生，特别是新生的计算思维，提出了五种以计算为训练方式培养计算思维的教学方法，以计算思维为导向的教学改革已经在上海电机学院计算机基础教学部进行了小范围应用并取得一定成果，初步说明通过计算培养计算思维是一种行之有效的教学模式。

关键词：计算思维；程序设计；语言；计算；新生

一、《程序设计》课程简介

《程序设计》是高等学校理工科专业普遍开设的系列必修课程。这门课主要讲授用高级语言如C/C++及Java等开发计算机程序的基本知识，培养学生用计算机分析并解决问题的能力，使学生掌握软件设计的基本方法，为后续课程奠定基础。

国内高校普遍将《程序设计》课程按照语言的不同分为多个系列：C语言、C++语言及Java语言等。不同学校及专业根据各自的培养方案为学生开设其中几种，至少有一种语言（一般是C语言）为必修，开设于大一及大二学年，理论课与实验课共60～100课时，持续1～2个学期。各高校也普遍为计算机相关专业高年级学生开设其他流行编程语言如Visual Basic以及更专业化编程语言如Matlab、SQL及HTML等等。这些语言的基本语法与C语言相似甚至是高度相似，程序设计思想相通，因而其教学也高度依赖于低年级程序设计课程的教学效果。

二、面向新生的《程序设计》课程

对计算机及软件等专业的学生而言，《程序设计》是一门专业基础课，这门课程一般开设于本科一年级，因而授课对象主要是本科新生。一方面，大多数计算机相关课程如《数据结构》、《操作系统》及《数据库》等都需要编程语言的基础知识，学生在这门课收获的学习成果对高层次的学习乃至工作都具有非常重要的意义；另一方面，编程语言课程的教学能够直接训练学生的计算思维[1]，计算思维的形成和培养，是目前高等院校计算机教学，甚至包括非计算机专业的计算机基础教学所追求的一个重要目标。在学生刚刚升入本科阶段，而几乎不曾开始学习专业课，专业思维模式尚未形成之前，就逐渐培养其计算思维，又显然是这项任务的重中之重。

高中信息技术课程一般包括Visual Basic等编程语言的知识，但长期以来，受高考指挥棒的影响，全国各省市的小学、初中与高中教育普遍对计算机（信息技术）课程的重视程度不够。在程序设计不作为会考要求内容的省份，一些学校甚至没有开设编程语言课程，或者要不做任何要求，导致在高中阶段，教师与学生的教学兴趣度极低。一个最直接的后果是，即使是计算机相关专业的学生，刚进入大学时，也普遍对程序设计这类课程既陌生又恐惧。

由于这类课程本身的深度与难度，本科新生，特别是在高中阶段没有学过程序设计，甚至几乎不曾接触过计算机的新生，往往承受较大的学习压力，如果不能很好地掌握程序设计的思维与方法，学生很容易丧失学习计算机相关课程的兴趣与信心，从而影响整个大学阶段的专业学习，因而承担大一新生程序设计课程的教师也同样承受较大的教学压力。如前所述，这个问题产生的直接原因固然是高中信息科学知识储备的不足，但根本原因还是学生在从多年来已经习惯的数理化式的定义与公式学习模式转变为以计算机学科为代表的设计与实验的学习模式时产生了障碍，或者说学生没有能够形成学习计算科学应具有的思维模式。因而解决这个问题的关键即是，要通过程序设计课程的教学使学生形成并逐渐强化计算思维。

三、计算思维的内涵及重要性

按照卡内基·梅隆大学Jeannette M. Wing教授提出的广义概念[1]，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。而具体到程序设计这门课，计算思维可以理解为编写高级语言程序的方式解决问题的思维活动。由此可以看出，程序设计课程是培养学生的计算思维最重要的方式之一，而培养学生的计算思维也是程序设计课程最重要的目的之一。

计算思维这一重要概念被提出后，引起高等教育界的广泛注意。关于如何在程序设计课中培养本科生的计算思维能力这一问题也成为高校计算机教学中普遍关注的问题。文献[2-4]讨论了如何通过计算机基础教学培养计算思维，文献[5-7]讨论了通过程序设计课程培养计算思维，文献[8]讨论了如何通过程序设计培养学生的多种思维能力，文献[9；10]提出以计算思维为导向开展程序设计教学，文献[11-13]提出了基于计算思维的程序设计教学改革方式，文献[14；15]讨论了通过程序设计课程培养计算思维的具体实践方式，文献[16]探讨了如何以计算思维为训练目标设计程序设计案例，文献[17]讨论了如何通过非计算机专业的程序设计课程培养计算思维。但围绕如何针对新生开展高效程序设计课程教学[18]，以及如何培养新生的计算思维这些方面的研究却还很少。

计算思维，顾名思义，即“一切皆为计算的思维”，可以把它理解为一种将复杂的实际问题都转换为可以用计算机解决的思维模式，而计算机解决任何问题的本质，显然都是通过各种计算来完成的。掌握用计算机解决问题的方法，是当今社会中最重要也是最基本的技能之一。要实现这一目标，就要靠计算思维的长期渐进式培养与发展，这主要涉及两个方面的任务：（1）需要了解计算机求解问题所使用的计算方式。只有了解计算机计算的方式，才能判断一个问题是否可以直接被计算机求解，也才能将待求解的问题转换为计算机可以求解的形式；（2）需要掌握用计算机求解问题的设计方法。只有能够设计出让计算机求解问题的计算方法，即算法，才算真正掌握了计算机科学。在众多计算机相关课程中，程序设计是能够实现以上两个任务的重要载体课程，而计算，作为计算机解决问题的终极形式，又显然应该是实现培养计算思维这一目标的核心训练手段。

四、以《程序设计》培养计算思维的实践策略

本人所在基础教学部承担上海电机学院全校非计算机专业及计算机专业本科一年级学生的程序设计课程教学任务，包括C/C++语言及Java语言，分两个学期授课，理论课共64学时，实验课共32学时。从字面意义就不难看出，“计算思维”的核心思想是计算的能力和技巧。在教学中，我们以计算作为最重要的训练方式，贯穿于整个教学环境中，尝试以计算促进计算思维的形成。具体地，我们主要采取以下方法：

1.用计算问题让学生快速开始程序设计。学生都经过从小学到高中的数学训练，普遍对各种基本数学问题非常熟悉。用一些最简单的计算问题例如“从键盘输入数值，计算其和差积商”可以使学生迅速上手，开始学习编写程序。一方面，这样可以避免在学习初就因受困于复杂的问题本身而影响编程语言语法规则的学习；另外一方面，也使学生通过解决简单的计算问题获得学习新课的成功感和自信心，提高对后续课程学习的兴趣。

2.用计算问题使学生了解程序设计实现计算的规则。在讲授选择结构程序设计时，我们使用了“数学年份，输出各月天数”的例子。一年中的各个月份天数不同，仅需分为三种情况；二月份的天数需要根据该年是否是闰年来判断，而闰年的判断是小学生都非常熟悉的：即年份能被400整除；或能被4整除但不能被100整除。为了用编程语言描述这种判定规则，就需要引入逻辑运算符表示“与”和“或”的关系并且要准确理解运算符的优先级。这样就可以通过一个例子充分了解分支结构程序的设计规则和逻辑计算的规则。

3.用计算问题使学生了解用计算机解决问题所需要考虑的额外因素。在进行一般的数学计算时，除了有些情况要求数值只能是整数，我们一般不必考虑一个数是整数还是小数。但是用高级语言处理数据，除了比较特殊的Python等语言不区分数据类型，一般的高级语言如C和Java都是严格区分数据类型的。在数学上，我们可以很自然地书写x=1，y=0.5，但是在编程语言中，如果x被定义为浮点型，那么整数转换为浮点数，涉及表示方式的转换，可能会丢失精度；如果y是整数，将浮点数转换为整数会丢失小数部分。而后者，在类型严格的语言如Java语言中甚至是不允许的。虽然单纯的数学计算几乎不涉及整数和浮点数类型转换的问题，但数据的类型转换却是程序设计中最容易出错的。通过编写测试性程序验证0.1+0.2不等于0.3，学生的印象会非常深刻，并且能够更直观地了解在用计算机计算时，数据类型精度是一个必须要考虑的因素，从而形成一种思维模式，在设计计算方法时能够处处考虑类型与精度的相关问题。

4.通过计算加深对计算中特殊规则的理解，强化计算思维。在教学中，我们会让学生编程练习求“3斤2元的蔬菜，6斤多少钱”这样看似极其容易的问题。大多数学生会因为按照数学的习惯书写2/3*6这样的表达式而得到看似荒谬的答案0，这样的错误在程序设计中非常普遍地存在，并且在调试代码时这类错误隐蔽性极大，不容易被发现。只有通过大量这类的计算练习，才能让学生充分理解程高级语言（C/C++/Java等）中/的特殊运算规则，即整数除法的结果还是整数，如果要得到比较准确的结果，至少要把被除数和除数中的一个转换为浮点数，对于变量需要使用强制类型转换，对于常量，除了强制类型转换，还可以在后边添加.0，及2和2.0在计算中是截然不同的两个数，产生的计算结果也是全然不同的。由此可以进一步强化对数据类型转换的理解。

5.用计算问题使学生了解纯粹的数学思维和计算思维的差别。在讲解循环结构时，我们让学生编程计算两个数的最大公约数和最小公倍数。大多数学生会受困于小学数学中学过的短除法方法：用一个一个公因子依次去除两个数，直到商是互质的。对于手工计算，这种方法当两个数都不太大，公因子比较容易找且不都太大的情况是非常容易且直观的。但是用计算机套用这种思路编程时就会遇到麻烦：手工计算式公因子是直观“看”出来的，而计算机是没有办法一下子猜到一个公因子的。但是利用循环，这个问题就迎刃而解。按照定义，最大公约数，就是最大的可以整除两个数的数，最大不会超过两个数中较小的一个，只要用循环，从两个数的最小值开始，一个一个尝试，每次减1，找到一个能够同时整除两个数的数，就是答案而不必继续找，而各种高级语言普遍都提供了求余的运算符。当两个数变得很大时，这种方法的效率很低，于是可以利用循环实现更快寻找最大公约数的辗转相除法；对最小公倍数的练习，也同样可以强化循环的学习效果。通过这些例子可以使学生清楚地意识到，数学中的计算方式转换为计算机的求解过程需要一定的转换，而这种转换正是计算思维的关键所在。

对以上几种计算训练模式，一个重要的环节是让学生在实验时犯错误，通过在计算中发生看似怪异的错误，而运算过程在数学上看来又无懈可击，才能通过仔细的错误分析与代码调试，发现按照一般思维无法发现的，由于计算机编程语言处理问题的特殊性而导致的错误，这样才能使学生对这类错误的印象更深刻，从而尽可能减少今后出现同类错误的可能。

五、结语

在程序设计的教学中，我们利用学生普遍具有长期打下的良好的数学基础这一特点，通过采取以上几种方法，让学生在解决计算问题时学会设计计算方法，逐步形成计算思维模式、加强计算思维方法，最终培养其计算思维能力。目前，课程教学改革正在持续进行阶段，已初步取得一定成果，但还缺乏更久更大范围的理论研究和实践论证。我们希望能够以这些改革措施改进理工科《程序设计》课程的教学效果，为大一学生学习后续课程打下良好的基础，使他们受到全面的计算思维训练，具有良好的信息素养，最终提升他们在走出校园进入当今信息社会时的核心竞争力。

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作者：任远 吉顺如 林志杰

计算思维培养与软件设计论文 篇3：

大学计算机基础教学与学生的计算思维培养研究

摘 要：计算思维作为一种非常著名和有效的学习思维，目前已经逐步引入到教学实践中。大学生计算机基础课是一门通用学科，而在大学计算机基础教学中引入计算思维无疑会起到很大的作用，学生一旦形成这种计算思维，便会对以后各科的学习产生巨大的推动作用。本文介绍了大学计算机基础课的现状，并阐释了计算思维的内涵，从个人实践角度提出了在大学生计算基础课中培养计算思维的方法。

关键词：高校；计算机基础；计算思维；教育

1 高校计算机基础课的现状

目前各大高校都开设了计算机基础课，然而目前各大高校的教学现状并不容乐观。在教育部颁布的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》中，“使学生在各自的专业中能够有意识地借鉴、引入计算机科学中的一些概念、技术和方法……利用计算机认识并处理计算机应用中可能出现的问题”成为高校学生学习计算机的一大目标。

然而，这一目标看似简单，实行起来却并不简单，从目前很多高校的教学现状来看，仍然存在很大差距。当然这与各个学科之间存在较大的不同，以及每个学生的计算机基础素养有很大关系。

目前大学计算机基础课的问题主要是体现在，课程仍然以枯燥、单调的技能介绍为主，向学生进行填鸭式的知识灌输，而缺乏引导和启发，学生在课堂上能学到的多是些刻板的公司、难懂的符号，对课程的被动型较大，接受新知识的积极性明显不高，进而导致学生对计算机基础课的兴趣索然无味。而在处理实际的计算机基础问题上又陷入茫然的境地，

这与很多教师在课堂上只重视理论而忽视与计算机基础实践的关联有很大的关系。久而久之，学生与现实实践相脱节，无法成功的将计算机知识运用到实践中去。其实，这里面真正的原因，就是教师在授课过程中，忽略了对学生计算思维的培养，学习过程需要学习思维，计算思维就是计算机基础课的学习思维，通过这种思维的培养可以让学生建立起自己的计算机基础课体系，能自主的参与学习，获得知识，这种计算思维的培养已经是当务之急。

2 计算思维的内涵

计算思维最早是由周以真教授第一次提出来的，2006年，正在美国卡内基大学任教的周以真开始研究计算机基础课的教学，她提到了计算思维，她第一次对这一概念做了精炼 的概括，她将计算思维解释为运用据算计科学的概念来对计算机问题进行解答和设计的行为的一种理解。它尽可能的涵盖了计算机科学中的许多活动。周以真教授将这种思维解释成一种获得新知识，求得真理的一种途径，而此种思维特别适合运用到计算机基础课程的教学当中。

根据研究表明，这种计算机思维特别容易融入到计算机基础的教学中，在计算机基础问题的求解过程中，这种思维能很好解决学生的问题，让学生变得求知向上，并能根据计算机思维的问题提出自己的见解，并运用到实践问题的解决中去。这种思维是一种处理问题的思维，周以真对这一理论贡献甚大，而此理论一经提出就受到很多人的追捧。很多学校，将计算思维的培养作为计算机基础课程的重要目标，同时反过来，这种计算思维一旦形成就会对计算机基础课产生很大的作用，可以让学生的计算机基础课水平不断提高。

3 培养计算思维的策略

计算机思维的培养几乎已经成为很多高校的一项共识，在计算机的基础教学中，培养大学生的计算思维甚至成为计算机基础课程的重要一部分。为了培养这种计算思维，笔者根据自己多年的研究，從理论角度出发，并联系计算机基础课的实践，提出以下计算思维的培养策略，希望大家能批评指正。

3.1 要从主观角度重视计算思维的培养

大学计算机基础课目前虽然在几乎所有高校都有开设，但是大学生对这一课程不够重视，甚至学校领导对这一课程也不够重视。至于计算思维的培养，大学生计算机基础课时培养这种思维的重要平台，通过这一平台能很好的培养大学生的计算思维。让学生从计算思维的萌芽到成熟，一步步，发挥着十分重要的意义。

因此，要培养大学生的计算思维，就要从主观性上重视大学生计算机基础课的教学，有机的将这种思维融合到教学中去。教师要针对培养计算思维，努力的设计出适应计算思维培养的课程，在教学内容的选择上，要有目的性，不能一味贪图而嚼不烂。要将课程内容模块化，并列出明确的教学目标，让学生在上课之初就明白学习目标是什么。

教师要敢于摈弃传统的老套的教学手法，而寻找一种适合计算思维培养的学习方法。教师在授课中要重点知识重点讲，难点疑点反复讲，化繁为简，化整为零，设计教学的基本线索，让学生一步步的进行，不要自乱了阵脚。久而久之逐渐建立起一种循序渐进，学生由被动接受变为主动汲取知识。这样学生就能逐渐形成一种学习的思维，慢慢接近这种计算思维。

3.2 要将计算思维与实践相互结合

目前，计算机基础课不仅向计算机专业的学生开设，也在想非计算机专业的学生开放，其目的就是让各个学科的学生能在学习计算机基础课的过程中找到计算机基础课与其他学科之间的关联，并未其它学科所服务。

在解决专业问题时，利用好计算机基础课的技术，为专业问题的解决提供基础，是各大高校面向所有学科计算机基础课的出发点和共识。

基于这一点，在很多计算机基础课面向不同学科的学生时，都需要建立一定的典型案例或者说模型，以供不同学科的学生来学习。因此，设计这样使用不同专业的案例，能有效的培养学生的专业思维，这种思维形式其实就是一种计算思维，这种思维能音带学生逐步形成解决问题的思维，通过案例来透视问题的关键，并抓住哦解决问题的根本，把脉专业的动向。更为重要的是，这种与实践结合的计算思维能帮助学生解决实践中遇到的问题。为学生的实践打下了牢固的基础。甚至有些学生在学习中还会积极探索新的学习方法。

3.3 通过实验法培养学生的计算思维

实验法目前在理科，尤其是化学、物理、医学方面应用较为广泛，而在大学生计算机基础课程却运用的较为稀少。实验方法能够让学生形成一种计算思维，在做实验前会做出大胆的猜测，而在实验中会小心求证，并最终将实验得出的结论与最初的预测结果进行比对，这样一个过程，可以培养出学生客观、系统的计算思维。

综上所述，如果能将这种实验法运用到大学生计算机基础课程中去，便能很好的培养学生的计算思维。在中实验法中，教师要引导学生积极的破除实验教学必须严密一幅理论的陈旧模式，让学生根据一定的依据大胆做出推测。并在实验中，综合运用自己此前所学到的知识，而能因此形成一种全面的计算思维，学习能力也能大大提高。

3.4 汇聚和整合教学资源

要创造适合培养学生计算思维的环境，必须要大力整合教学资源，为计算思维的培养和开展创造一定的物质条件。

比如说，在现代化的信息化的时代背景下，提供网络技术和信息技术的支持自然是必不可少，要充分运用多媒体技术为学生营造出一种适合培养计算思维的氛围来，让学生能自由轻松的学习，通过各种案例开拓自己的眼界，提供多元的发展条件，学生可以利用技术上的优势结合自身的特点，寻找适合自己的多元发展目标。这样能很大的激发学生的潜能，让每个学生都形成属于自己的计算思维。

教师要积极的投身到教学中，为学生搭建一个颇具指导性的框架，同时也不要束缚学生发展，让学生感到束手束脚，相反要利用现代化的信息、网络优势让学生自己对周边的资源进行一定力所能及的整合，不断拓展自己的发展空间。

参考文献：

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[2]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：7-11.

[3]牟琴，谭良.计算思维的研究及其进展[J].计算机科学，2011（3）：10-15.

[4]朱勇，张芳，李晓辉.农业院校大学生“计算思维”意识的培养[J].高等农业教育，2012（3）：89-91.

[5]龚沛曾，杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012（5）：51-54.

作者简介：赵阳（1978-），男，山东微山人，硕士，山东工程学院信息科学与工程系讲师，主要研究方向为计算机应用技术、软件设计。

作者单位：山东农业工程学院信息科学与工程系，济南 250100

作者：赵阳