計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言類課程中的探討

1、計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言類課程中的討論計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言類課程中的討論一、引言計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)際計(jì)算機(jī)界廣為關(guān)注的一個(gè)重要概念，也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育重點(diǎn)研究的重要課題。在國(guó)外計(jì)算思維得到美國(guó)教育界的廣泛支持。美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)A2022年在網(wǎng)上公布對(duì)2001S2001進(jìn)展的中期審查報(bào)告S2001InteriRevie草案中，明確將計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計(jì)算思維的本質(zhì)；2022年，美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)STA在網(wǎng)上發(fā)布了得到微軟公司支持的?計(jì)算思維：一個(gè)所有課堂問題解決的工具?報(bào)告。在國(guó)內(nèi)，計(jì)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(jì)算機(jī)教育者

2、在教學(xué)過(guò)程中推進(jìn)計(jì)算思維才能的培養(yǎng)。中國(guó)科技大學(xué)陳國(guó)良教授、桂林電子科技大學(xué)董榮勝教授、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)李國(guó)杰、自動(dòng)化所的王飛躍教授、國(guó)防科技大學(xué)的朱亞宗教授等多位計(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)算思維的關(guān)注點(diǎn)別離方法，并指出：作為最重要的計(jì)算思維原那么之一，關(guān)注點(diǎn)別離是計(jì)算科學(xué)和軟件工程在長(zhǎng)期理論中確立的一項(xiàng)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(jì)算思維去解決離散數(shù)學(xué)中的相關(guān)問題進(jìn)展了討論。李芳等結(jié)合教學(xué)理論及目前人才市場(chǎng)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(gè)方面，闡述了計(jì)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(guò)程中引入計(jì)算思維獲得一定的成績(jī)，但對(duì)于什么是計(jì)算思維的研究還不夠，如計(jì)算思維的根本組成部分及特征與表現(xiàn)是什么？如何在計(jì)算機(jī)程序課程教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維才能仍處于一個(gè)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(jì)算思維計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的根底概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。就像讀、寫、算一樣，計(jì)算思維是每個(gè)人的必須具備的根本技能。2.計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言通常是一個(gè)能完好、準(zhǔn)確和規(guī)那么地表達(dá)人們的意圖，并用以指揮或控制計(jì)算機(jī)工作的符號(hào)系統(tǒng)

4、。它是一組用來(lái)定義計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)法規(guī)那么，是一種被標(biāo)準(zhǔn)化的交流技巧，用來(lái)向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令。能讓程序員準(zhǔn)確地定義計(jì)算機(jī)所需要使用的數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確地定義在不同情況下所應(yīng)當(dāng)采取的行動(dòng)。三、計(jì)算思維的根本組成部分當(dāng)今是信息時(shí)代，計(jì)算思維的提出源于計(jì)算機(jī)這個(gè)工具的普遍程度，利用計(jì)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(duì)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(gè)方面。1.抽象思維是計(jì)算思維的一個(gè)組成部分計(jì)算思維中的抽象思維是指利用計(jì)算機(jī)理論知識(shí)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(yǔ)言中

5、，類本文由論文聯(lián)盟搜集整理的設(shè)計(jì)表達(dá)了抽象思維應(yīng)用。2.矛盾論的哲學(xué)思想也是計(jì)算思維組成部分在處理問題時(shí)，計(jì)算思維采用別離各個(gè)因素，分清主次的方法。由于各個(gè)因素混雜在一起會(huì)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(lái)，分清主次，分別處理，問題的復(fù)雜性就會(huì)明顯降低。在計(jì)算機(jī)算法與程序語(yǔ)言中采用這種方法，例如面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的封裝和類，把解決的問題別離成各個(gè)獨(dú)立的部分。業(yè)務(wù)邏輯同特定領(lǐng)域問題的關(guān)系通過(guò)側(cè)面來(lái)封裝、維護(hù)，這樣本來(lái)復(fù)雜的應(yīng)用可以通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)。3.理論論的哲學(xué)思想也融入計(jì)算思維中計(jì)算思維的理論論是指理論是檢驗(yàn)計(jì)算思維認(rèn)識(shí)正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)方式對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)具有反作用，

6、在理論中認(rèn)識(shí)、完善、開展計(jì)算思維理論。例如在算法的優(yōu)化與設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)算機(jī)理論知識(shí)和數(shù)學(xué)理論知識(shí)及其它相關(guān)知識(shí)反復(fù)理論后構(gòu)造出的一種最優(yōu)算法。四、計(jì)算思維的特征表現(xiàn)計(jì)算思維不是計(jì)算機(jī)科學(xué)獨(dú)有，隨著信息化的推進(jìn)，利用計(jì)算思維能更好的推動(dòng)科技進(jìn)步，詳細(xì)特征表現(xiàn)為以下三個(gè)方面。1.計(jì)算思維的普遍性計(jì)算思維是一種科學(xué)思維，與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維一起構(gòu)成人類的三大思維。計(jì)算思維并不是一種新的創(chuàng)造，而是早已存在的思維活動(dòng)，是每一個(gè)人都具有的一種技能，而計(jì)算思維的方法將有助于人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決各自領(lǐng)域的問題。計(jì)算思維普遍存在，只是每個(gè)人的思維科學(xué)性、才能的上下有所不

7、同。2.計(jì)算思維的重要性雖然計(jì)算思維不是計(jì)算機(jī)科學(xué)所特有的，但正是由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，讓理論上的實(shí)現(xiàn)過(guò)程變成了實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的自動(dòng)化，充分顯示出計(jì)算思維的重要性。從而促使人們對(duì)計(jì)算思維的研究和探究，充分意識(shí)到計(jì)算思維方法的重要性，大大拓展了人們認(rèn)識(shí)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(jì)算思維納入教學(xué)改革的范疇。3.計(jì)算思維的層次性每個(gè)人都具備計(jì)算思維，但程度不同，層次不同。計(jì)算思維具有分級(jí)分層性，其層次可以分為四層：高級(jí)計(jì)算思維、中級(jí)計(jì)算思維、初級(jí)計(jì)算思維、根底級(jí)計(jì)算思維。高級(jí)計(jì)算思維內(nèi)容涵蓋研究生根底課、專業(yè)課，中級(jí)計(jì)算思維涵蓋本

8、科計(jì)算機(jī)根底課、專業(yè)課，初級(jí)計(jì)算思維表達(dá)在大學(xué)計(jì)算機(jī)根底課程中，根底級(jí)計(jì)算思維指的是具備計(jì)算機(jī)根底理論知識(shí)。層級(jí)之間沒有明顯的邊界，僅僅是為了說(shuō)明計(jì)算思維才能的上下。五、計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言類課程中的反思在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中，教師非常注重語(yǔ)言語(yǔ)法規(guī)那么的講解。面對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中繁雜的語(yǔ)法規(guī)那么，部分學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)的興趣，而且動(dòng)手才能普遍較差，這也是計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量無(wú)法到達(dá)市場(chǎng)要求的重要因素之一。假設(shè)在計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言類課程教學(xué)中融入計(jì)算思維的理念，在教學(xué)過(guò)程中將教學(xué)重心從語(yǔ)言語(yǔ)法規(guī)那么的講解轉(zhuǎn)移到計(jì)算思維的培養(yǎng)；在考慮問題時(shí)，能主動(dòng)地、自主地、習(xí)慣地采用計(jì)算思維解決計(jì)算機(jī)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(jì)算思維培養(yǎng)為目的的創(chuàng)新型教學(xué)形式。將會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言及計(jì)算思維的學(xué)習(xí)興趣，有助于構(gòu)建師生雙方主動(dòng)參與的互動(dòng)型課堂，形成和諧的師生關(guān)系；有助于讓學(xué)生體會(huì)計(jì)算之美、編程之美，將極大進(jìn)步學(xué)生認(rèn)知才能及動(dòng)手才能；有助于進(jìn)步人才培養(yǎng)質(zhì)量。六、總結(jié)計(jì)算思維是人類的普遍思