本站原创本文是一篇计算机论文范文,关于计算机毕业论文开题报告范文,关于大学计算机基础教学中的计算思维养成相关毕业论文范文。适合计算机及大学计算机基础及信息技术方面的的大学硕士和本科毕业论文以及计算机相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：文章阐述了在大学计算机基础教学中对学生计算思维能力培养的方法和途径,提出在教学的各个环节中融入思维训练,可以使学科知识与计算思维能力互相促进,共同提高,达到提升创新实践能力的目的.
关 键 词：计算思维；大学计算机基础；程序设计思路；实验性学科
0.引言
随着计算机技术的飞速发展和普及,计算机文化知识已经成为当代非计算机专业学生知识结构的重要组成部分.目前,我国大部分地区的中小学都开展了计算机的基础教学工作,高中生在进人大学前已经具备一定的计算机理论知识和操作能力.在大学中开设的计算机基础课程如果还是延续以往的基础知识和上机操作,学生就会出现到课率不高、缺乏学习积极性等现象.
教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会提出了大学计算机基础教学要培养对计算机的认知能力、利用计算机解决问题的能力、基于网络的协同能力和信息社会终身学习的能力.因此计算机基础教学的培养目标,不仅仅要强化基础知识和应用技能,更重要的是在此基础之上培养学生用计算机解决和处理问题的思维和能力,理解计算机在问题解决过程中所发挥的作用,展现计算机学科的思维方式,提升创新实践能力.
1.关于计算思维
美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授认为,计算思维是每个人应必备的基本技能,不仅仅属于计算机科学家.我们在培养学生解析能力时不仅让他们掌握阅读、写作和算术（Reading,wRitingandaRithmetic
3R）,还要学会计算思维.
计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看似困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题,它是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为.计算思维无处不在,当其真正被融入人类活动的整体时,它就成为解决问题的有效工具.比如,女儿早晨上学,她把当天需要的东西放进背包,这就是预置和缓存；儿子弄丢他的手套时,你建议他沿走过的路寻找,这就是回推；在什么时候停止租用滑雪板而自己买一付呢,这就是在线算法；在超市付账时,你应当去排哪个队呢,这就是多服务器系统的性能模型；为什么停电时仍然可用,这就是失败的无关性和设计的冗余性等.在现代生活中,计算思维在海量信息分析处理、大型系统设计、工程组织与实施、自然现象与人类社会行为模拟等方面具有重要的意义.在大学计算机基础课程中有意识地讲述这方面的内容,并加以适当的训练,可以提高学生对计算机科学的理解和认识,形成科学的世界观和掌握科学的方法论.
2.组织教学过程
计算机是一门理论性与实践性都很强的学科,在教学中贯穿计算思维的培养是一个新的跨越和挑战.在传统的计算机基础教学模式中,计算思维是隐藏在能力培养中的,要靠学生自己去领悟,而现在要将其明白地讲出来,让学生有目的地、自主地学习.
南京工业大学开设的大学计算机基础课程内容主要分为两部分：计算机信息技术和程序设计语言.计算机信息技术课程由理论知识和实践操作组成,理论知识部分主要介绍计算机信息处理方面的基本概念、原理和技术,实践操作部分主要训练计算机的操作和常用软件的使用.程序设计语言分语种进行,南京工业大学主要开设了VB、VC和VFP三门语言.由于计算思维教育着眼于思维模式的养成和训练,因此在理论学习和实践操作两个环节都有着与以往教学不同的要求和目标.
2.1信息技术课程的思维培养
教学目标是教学内容设计和实施的出发点和落脚点,对课堂教学的顺利进行起主导作用.为了培养计算思维能力,需要对传统的课程内容重新梳理,以新的组织方式和思路传授给学生,在灌输知识的同时引导学生积极思考,使其逐步建立基于计算的思维方式.大学计算机信息技术的教学内容中有很多隐藏着计算思维的知识点和案例,因此,我们在内容的组织上要按照教学大纲,首先归纳出知识单元,然后梳理出知识中所涉及的计算思维,引出思考点,将知识传授转变为基于知识的思维传授,逐步引导学生建立基于计算思维的知识体系.
我们在课堂教学中尽量采取师生互动讨论的方式,帮助学生回忆以前学过的内容,让每一位学生都参与进来.通过学生讲述、教师引导,归纳出问题所在,最后达到解决问题的目的.每次课都有一条思维主线,教学内容围绕这条主线展开和延伸.例如,在讲授计算机硬件结构时,可以先让学生谈谈计算机所拥有的基本部件,由教师归纳并绘制出经典计算机工作的原理图,同时让学生思考影响系统工作效率的因素及改进方法,进而绘出现代计算机工作的原理图.再如讲授什么是信息技术时,先由概念引出人类获取信息的方式,学生讨论身边有哪些信息技术以及这些技术的作用,进而引出利用计算机来进行信息处理的优势,再来思考计算机是如何进行信息处理,这就涉及文字、图片、声音如何在计算机里表示,进而引出二进制以及如何将我们最熟悉的数值转换成二进制的方法.在讲述操作系统时,首先由学生谈谈所知道的操作系统的作用,由教师总结出几大功能模块,对具体的功能模块展开思考,如CPU的管理,由学生提出提高CPU效率的方法,最后再由教师带领学生共同进行可行性分析以确定合适的管理方法.
整个课堂教学由学生发言→教师引出思考→学生提出解决方案→共同进行可行性分析→教师总结归纳几个环节构成.在教学设计中,教师要引导学生对问题进行抽象、分析,使其掌握所涉及的计算原理,形成问题求解的思路.特别要设计好师生互动环节,给学生提出问题的机会,同时还要善于引导学生积极有效地思考、讨论,鼓励学生积极回答问题、探索问题的求解方法,使学生能在学习中思考,在思考中逐步培养计算思维.
2.2程序设计课程的思维培养
在现有课程设置条件下,在程序设计课程上如何培养学生的计算思维能力?程序设计课程的重点应放在讲思路,讲如何对问题进行抽象,讲如何从计算机的角度去解决问题的步骤.以往的程序设计语言课效果欠佳的主要原因是过于注重语句语法,学生满脑子都是语句,却不能自主编出一个程序,无法达到课程设置的目的和要求.在程序设计教学中应避免照本宣科地向学生讲授语法规则、程序结构等,应从生活中的现象作为切入点,激发学生的学习兴趣,积极引导学生思考问题,不要过早地被那些深奥晦涩的语句和语法搞得一头雾水.例如,在讲到选择法排序时,可以随机抽取若干名学生到讲台上排队,通过对排队过程的步骤分解,找出解决问题的形象化方法,使学生切身感受到排序在计算机中实现的机制,理解计算机解决问题的方式和方法.在学生理解了选择法排序的过程之后,可以适当引入其他排序算法,通过对比时间与空间复杂度进行算法的效率分析,要求学生能根据所要解决的问题,选择一种适当的排序法.也就是说,要改变目前的程序设计课程思路,以发现问题→分析问题→寻求多种解决方案→各种解决方案对比→实现解决方案作为程序设计训练方法,探索不同算法在效率和性能方面的影响,理解实用的基本程序设计原则,尽可能接近解决实际问题的模式.
再如,讲到VC++中链表的内容时,可以形象化地与生活中的“顺藤摸瓜”这种结构对应起来,由此引申至计算机的非顺序存储结构及其所带来的有效利用存储空间的优势.这样就在原有的单纯教会学生编程序的基础上更进了一步,通过这种方法可以逐步培养学生形成理性的逻辑思维和严谨的思维习惯,让学生成为问题的解决者而不仅仅是程序设计员.
2.3实践环节的计算思维培养
大学信息技术的实践环节,主要侧重于学生对常用软件的学习和使用.这部分内容教师在课堂上不做讲授,只在实验时进行辅导,由学生自己根据实验指导书的要求完成实验内容.在实验中,教师可以适当结合理论课的内容和上机操作,要求让学生就某一个知识点完成一篇科技小论文或就一个主题写一篇综述,通过以上要求不仅可以锻炼学生的上机操作和信息检索能力,而且可以使学生对课程中相关的知识有更加全面和整体的认识.由于目前各高校对计算机基础课程课时都进行了删减,在课堂教学中有些内容无法涉及,通过科技小论文和总结性的综述可以引导学生进行自主学习.
程序设计课程属于实验性学科,让学生按部就班地上机调试教材中的程序,不是实验教学的真正目的.实验的目的不仅是验证程序是否正确可行,也是培养学生的问题求解和机器实现能力的手段,并逐步养成计算思维能力.在学生动手编写程序代码之前要求用文字写下求解问题的实现步骤,这样可以帮助学生理解计算机解决问题的方法和实现过程,在分析确认了实现步骤可行之后,再根据所使用程序设计语言的语法规则对应到具体的实现语句上,形成最终的程序代码.因为程序设计语言是一种确定性的符号系统,学生在编程调试过程中出现的任何错误,都会在编译、链接和运行时表现出来,而通过检错和纠错的过程,就可以逐步培养学生形成理性的逻辑思维、严谨的行为习惯和科学的实证精神.
3.结语
计算机课程是一个理论性与实践性都很强的科学.从计算能力培养到计算思维养成,是一个新的跨越和挑战.在现阶段的课程设置条件下,有针对性和系统性地对教学各个环节进行组织和设计,是培养学生计算思维能力的重要途径,也’是大学计算机基础教学改革的目标之一.然而,思维培养是一个综合性很强的要求,仅通过一两门课程是无法实现目标的.因此,计算机基础教学课程尽管可以很好地训练相关内容,但是真正意义上的计算思维培养还要从教育体系的全方位来实施.
（编辑：郭田珍）