计算思维引入程序设计课程教学的探索
基于计算思维的项目驱动式《Java语言程序设计》课程教学模式探讨

J a v a 语言具有跨平 台 、 易拓展等优点 , 基于 J a v a 的众多框架使 得项 目的开发周期短 、 效率高 , 因此 , J a v a 发展至今 , 一直受 到企业界青 睐 。 鉴于市场需 求 , J a v a 语 言已成 为高校信息类 专业必修课程 。然 而 , 当前 高校 中的 J a v a 教学存在 以下问题 : ( 1 ) 传统 教学 方法不适合于 J a v a 经调查 , 大多数高校对 J a v a 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J a v a 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 J a v a 课程后 , 具有 良好 的J a v a 的基础 知识 ; 但是 , 利用 J a — v a 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 维 中启发 式 、 递 归等一 系列 的方 法应 该有 意识地 应用于授 课 中。J a v a 语 言是一种 面向对象语 言 , 面 向对 象设计 的理 念本身就是计 算思维 的 部分, 是计 算思维教学的重点。 “ 项 目驱 动教学法" [ 4 1 1 5 ] 是 为教 学设置一 系列的项 目 , 每个项 目集 成 相 应章节 中重要 的知识点 。该 教学 将以教师为 中心转换 为以学生 为中 心, 充分发挥学生的想象力 , 调动学生 的积极性 , 提高学生的动手能力 。 笔者结合多年 的J a v a 教学 经验 , 针对 J a v a 教学中存在 的问题 , 提出 种基于计算思维的项 目驱动式教学方法 。 2 . 改革 方案 本教学方案 中, 教师 和学生以项 目为纽带 , 利用计算思 维进行 问题 求 解为主线 , 完成 J a v a 教学环节。 2 . 1课程开课前准备
在信息技术教学的实践中提升学生的计算思维

在信息技术教学的实践中提升学生的计算思维计算思维是指以问题为导向,运用计算机科学的原理和方法,进行问题分析、抽象、算法设计、程序编写和问题解决等过程。
在信息技术教学中,培养学生的计算思维能力具有重要的意义。
本文将从以下几个方面探讨如何在实践中提升学生的计算思维。
一、培养问题意识在信息技术教学中,培养学生的问题意识是提升计算思维的第一步。
教师可以通过提出问题、引导学生思考、讨论和解决问题等方式,激发学生的兴趣,让学生认识到计算机科学是解决实际问题的有力工具。
教师还可以引导学生分析问题的关键点,培养学生的细致观察和思考能力,从而帮助学生建立问题意识。
二、开展编程实践编程是培养学生计算思维的重要手段。
在信息技术教学中,教师可以组织学生进行编程实践,让学生亲自动手解决实际问题。
通过编程实践,学生可以学会将问题抽象成计算机可以理解的形式,设计算法并将其转化为程序代码。
学生还可以通过测试和调试程序,培养解决问题和错误排查的能力。
编程实践不仅可以提升学生的编程技巧,更重要的是能够锻炼学生的逻辑思维和问题解决能力。
三、跨学科融合计算思维是一种跨学科的思维方式,可以应用于各个学科领域。
在信息技术教学中,教师可以通过融合其他学科的内容,培养学生的计算思维。
在数学教学中,可以通过编写程序解决数学问题的方式,让学生感受到计算思维在数学中的应用;在科学教学中,可以通过模拟实验的方式,让学生利用计算机模拟现象,培养学生的科学观察和问题解决能力。
跨学科融合的教学可以提升学生的综合能力,培养学生的跨学科思维。
四、教学资源的利用利用教学资源是提升学生计算思维的重要手段。
教师可以利用图书、网络资源、开源软件等各种资源,为学生提供学习材料和编程平台,让学生能够自主学习和实践。
教师可以设计任务和项目,引导学生利用教学资源进行学习和研究,培养学生自主学习和问题解决的能力。
教师还可以利用教学资源提供实际案例和实践经验,让学生感受到计算思维在真实问题中的应用。
以计算思维为核心的编程与数学相融合教学的探索

以计算思维为核心的编程与数学相融合教学的探索作者:刘鲜王继华来源:《中国信息技术教育》2020年第23期自周以真教授首次提出计算思维的概念后[1],计算思维相关研究得到了国内外学者的高度关注。
《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》也明确提出将计算思维作为信息技术学科的一项核心素养,计算思维成为21世纪学习者的必备能力。
● 计算思维与数学建模紧密相关计算思维的本质是抽象和自动化,其中抽象是计算思维能力培养的关键,即将真实世界中的事物或者解决问题的过程通过分解、简化等方式转化为计算机设备可处理的数学模型。
[2]抽象更多的是偏向建模,自动化侧重于程序设计。
程序设计是信息技术学科一项重要的课程内容,也是培养学生计算思维能力的重要途径之一,建模是数学学科一项重要的能力,而几何图形作为数学教学内容中的重要组成部分,对学生的建模思想培养具有重要的意义,因此结合编程与数学几何来培养学生的计算思维非常值得研究。
● 编程与数学相融合的教学流程和策略计算思维的过程要素主要包括分解、抽象、自动化、评估等方面。
美国麻省理工学院媒体实验室(MIT)终身幼儿园研究小组(Lifelong Kindergarten Group)提出了计算思维主要包括计算概念、计算实践和计算观念的三维框架。
[3]其中,计算概念(computational concepts)是指设计者在编程时所使用的概念,学习者在获得该概念后,能够将该计算概念迁移到其他项目和非编程学习的领域,它主要包括顺序、循环、并行、事件、条件、运算符和数据。
计算实践(computational practices)聚焦学习者学习和思考的过程,跟计算概念相比,相当于从关注学到了什么到关注如何学习的这个过程的转变。
这个过程主要包括递增和重复、测试和调试、再利用和再创作、抽象和模块化。
计算观念(computational perspectives)是学习者在经历获得计算概念和计算实践的过程中形成的对这个世界以及对他们自己的认识,主要包括表达、联系和质疑。
基于计算思维培养的中小学编程教育校本课程开发与实践

基于计算思维培养的中小学编程教育校本课程开发与实践随着有关计算思维培养理论与实践的不断深入, 单纯由“信息素养”观念所主导的信息技术教育越来越不适应当前国内的中小学信息技术教育。
重视计算思维培养的发展趋势, 让学生全面理解在信息时代的生活环境, 并利用所学到的技术, 利用学科思维的方式去解决生活中碰到的实际问题。
编程教育作为学校校本课程的内容, 可以很好地补充当前中小学信息技术课程的不足, 满足不同学生的兴趣需求。
在编程的过程中, 掌握一些算法的知识, 扩大学生的视野, 增强问题解决能力, 给学生带来快乐、减轻压力, 使学生在繁重的学习中得到放松。
根据当前信息技术教育学术界主流的思想以及国内外形势的分析, 我们认为, 编程教育对学生在计算思维的培养方面有着得天独厚的优势, 有助于培养学生的问题分析能力和问题解决能力。
《上海市中小学拓展型课程指导纲要》指出, 拓展课程的科目方案的编制, 应充分考虑各年级学生的认知基础、兴趣特点等要素, 以提升学生对科目的关注程度与投入程度。
由此可见, 在中小学开发编程教育校本课程是非常有必要的。
编程教育校本课程开发的策略和方法编程教育校本课程开发, 除遵守基本的校本课程开发要素外, 也要有一定的策略和方法。
1.以项目引领, 注重问题分析、解决通过编程教育发展和培养学生的计算思维, 我们需要改变以往学习编程语言的方法。
很多计算机专业的学生都学习过计算机编程语言, 但是却不能写出一个完整的程序。
原因在于, 其学习过程中, 只是学习表达式、循环、条件判断等命令行, 最终只能学到该编程语言的语法结构, 而不能应用于现实问题的解决。
周以真指出, 计算思维培养的关键是“抽象”和“自动化”, 不孤立地教编程, 一开始就让学生把抽象和实现“自动化”的编程结合起来, 这也是我们开发校本教材的总原则。
编程只是实现问题“自动化”解决的一个部分, 学生通过了解项目中提出的问题和需要解决的问题, 一开始就把解决问题的思路与解决实际问题结合起来。
以计算思维为导引的程序设计实验教学模式研究

21 0 2年第 5期
福 建 电
脑
和“ 。可 以说 . 算 思维 驱 动 了 的练 习之后 .学 生一 般都 能 主动 地感 知链表 和数 计 自觉地 总结 其共 性 和个性 , 从而 在不 同 实验 活动 的展 开 .而实 验活 动又促 进 了人 类计 算 组 的差异 ,
力。 尤其 是对 于“ 程序设 计基 础 ” 课程 而言 , 学 习 维的本 质是抽 象 与 自动 化1 它反 映 了计 算 机 学科 将 4 ] . 目标 确定 成 : ) 习问题求 解 的思路 和方法 , f学 1 即算 最本质 的特 征 和最核 心 的方法[ 5 1 法 。 ) 解计 算机是 如何 具体 实现算 法 的 , f理 2 即如何 才能 有效 的利 用计算 机编 程 课 程 学 习的重 点不
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福 建 电
脑
21 0 2年 第 5期
以计算 思维为导引的程序设计 实验教 学模式研究
卢 玲 .刘 恒 洋
(重庆 理 工大 学 计 算机科 学与 工程 学院 重 庆 4 0 5 0 0 0)
【 摘 要 】 计算 思维作 为 问题 求解 、 : 系统设 计和人 类行 为理 解的一种 思 维方式 , 到 当前计 受 算机 教 育领域 的广 泛关 注。 程序 设计过 程 中的 阅读 、 分析 、 象表达 、 抽 综合创造 等技 能都 需要 计算 思维能 力的 支撑 。该 文分析 了计 算 思维 与程序设 计 实验 的 关 系 , 以程序设 计基 础课 程 为 突破 口.
程 序设计 基 础是计算 机专 业 的第 一 门专业基 理 解 的 涵 盖 计 算 机 科 学 之 广 度 的 一 系 列 思 维 活 础课 , 以一种 程序设计 语 言为依 托 . 绍计 算机 动 。 它 介 从计 算机科 学 的角 度看 。 算思 维不 只是 为人 计 解 题 的基 本 思想 , 培养 程序 编写 和调试 的技能 . 培 类社会 呈现 软 硬件 . 更重 要 的是计 算 的概念 。 在人 养 计算 机专业 的信 息素养 。在 程序 设计 过 程 中贯 类 的各项 活动 中 . 计算 的思想无 处不 在 . 它被 人们 穿 阅读 判断 、 析思 考 、 分 工具利 用 、 象表 达 、 合 用来 求解 问题 、管 理 日常 生活 以及进 行 交流 和互 抽 综 创 造 等多项 技能 .对计算 机 专业 人才 素质 的 培养 动等活 动 。计 算思 维通 过约 简 、 人 、 化 和仿 真 嵌 转 至 关 重 要 I 1 1 。 等方法 .把一 个看 来 困难 的问题 重新 阐释 成一 个
将计算思维融入程序设计课程的教学方法研究

将计算思维融入程序设计课程的教学方法研究将计算思维融入程序设计课程的教学方法研究计算思维是一种以问题解决为中心的思考方式,注重分析问题,设计算法,并将算法转化为计算机程序的能力。
将计算思维融入程序设计课程的教学是培养学生编程能力和问题解决能力的重要途径。
以下是一些相关参考内容,介绍如何将计算思维融入程序设计课程的教学方法:1. 强调问题分析和解决:在程序设计课程中,学生首先需要学会将问题转化为计算机程序。
教师可以引导学生从问题的具体场景出发,明确问题的输入和输出,通过分析问题的特点和要求,设计出相应的算法和程序。
2. 教授基本算法和数据结构的概念:算法和数据结构是计算机程序设计的基础,也是培养计算思维能力的关键。
教师可以通过讲解各种常用算法和数据结构的原理和应用,让学生理解它们的特点和运行原理,并能熟练运用到实际程序设计中去。
3. 强调抽象和模块化:在程序设计过程中,抽象是一种重要的思考方式,教师可以引导学生将复杂的问题抽象为更简单的模块,并在程序设计中使用函数、类、对象等模块化的思维方式,将程序分解为更小的、独立的部分,使得整个程序更加清晰可读,易于维护和扩展。
4. 促进学生解决问题的能力:教师可以提供一些实际的问题,要求学生在课程中进行解决。
这些问题可以是从生活中的具体场景抽象而来,或是一些实际应用中的问题,让学生能够将计算思维运用到实际问题的解决中去。
5. 提供项目驱动的学习方式:引入项目驱动的学习方式可以让学生从理论学习转向实践操作,通过完成一个个项目的设计和实现,学生将得到更多的实际编程经验,并能更好地理解计算思维的应用和意义。
6. 定期进行编程实践和代码审查:为了提高学生的编程能力,教师可以安排定期的编程实践,让学生亲自动手解决问题和实现算法。
同时,教师可以对学生的代码进行审查和批评,指出其在编程思维方面的不足和改进方向。
7. 鼓励自主学习和深入研究:计算思维是一种需要不断探索和提高的能力,教师可以引导学生从课程以外的资源中寻找更多的学习材料和实践机会,鼓励他们自主学习和深入研究,提高自己的编程能力和解决问题的能力通过将计算思维融入程序设计课程的教学,可以培养学生的编程能力和问题解决能力,使他们能够更好地应对实际编程工作中遇到的各种问题,并且能够创造性地提出解决方案。
计算思维导向的高级语言程序设计教学改革与实践

; 冯博琴学者
提出任课教师是课程改革的关键因素, 在课程中培 养计算思维能力的关键是要提炼并展现隐藏在知识 背后的计算思维的光芒
[3]
; 唐培和教授提出 “计算思
维” 教育的基本核心是让学生具有这样一种能力, 即 毕业以后能利用计算学科的方法与技术解决自己所 从事的专业领域里面最基本的一些问题[4]。这些专 家教授提出的改革思路和方法, 都具有可借鉴的作 用。笔者提出了通过问题的转换算法描述来训练和 提高学生计算思维能力的教改思路[5]。下面提出从 培养和提高计算思维角度采用一题多解、 举一反三
else if (x==0) else y=1;
y=2*x+1;
printf ( “y=%10.3f\n” , y) ; return 0; }
y=2*x-1;
方法 2: 采用双分支 if/else if, 单分支 if 实现 算法主要过程描述如下: 1) 定义变量 x, y; 2) 输入 x; 若 x=0, y=1; 3) 双分支 if/else if 实现: 若 x>0, 则 y=2x+1, 否则 4) 单分支 if: 若 x<0, 则 y=2x-1; 5) 输出 y。 实现程序如下: #include<stdio.h> int main ( ) { float x, y;
第 32 卷第 4 期 2017 年 8 月
广 西 科 技 师 范 学 院 学 报 Journal of Guangxi Science & Technology Normal University
Vol.32 No.4 Aug.2017
计算思维导向的高级语言程序设计教学改革与实践
陈 刚, 王日凤 , 李
[2]
程序设计实验教学中计算思维的培养模式探索

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。
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科技风2017年3月上科教论坛 〃
D01:10.19392/ki.l671-7341.201705037计算思维引入程序设计课程教学的探索
刘雯
内蒙古电子信息职业技术学院内蒙古呼和浩特010010
摘要:在计算机课程中,程序设计课程实践性比较强,教师在程序设计的课程教学中,将计算思维引入其中,既能够培养学生解决和分析问题 的能力,又能够将学生的信息素养得以有效地提升,教学的效果也会得到很大地提高。
关键词:计算思维;程序设计;课程教学;探索
最近几年,计算机已经在各个领域被广泛地应用和普及,特别在各 大高等院校,有效应用计算机,对于学生的学习及发展都有至关重要的 作用,同时,还能够将学生信息素质得以有效地提升1]。
一、提升上机实验教学的地位
在计算机课程中,程序设计课程实践性比较强。
从当前来看,很多 高等院校对于实验教学没有重视起来,重视的只是理论教学,将实验教 学看成是程序设i十课程中一个辅助环节。
传统的教学策略提倡,先对程 序进行讲解,然后,再上机进行实验操作。
这并不能将学生计算的思维 能力进行提升,只能将学生对程序感性的认识得以增加[%学生在机 算机上,循规蹈矩地对已经设计好的程序进行验证,没有真正起到实 验教学的作用。
上机实验教学的宗旨,对于程序设计课程的教学而言,是一个主题,是学生在计算思维中实践的关键,能够对学生进行有效 地培养。
教师在程序设计的教学过程中,应该将实验的课时增加,适当地将 理论的课时减少,从而将上机实验教学的地位得以提升。
同时,也是培 养学生i十算思维能力的过程。
教师在程序设计的课程教学中,将i十算思 维进行引入,不但能够培养学生解决和分析问题的能力,还能够将学生 的信息素养得以有效地提升,从而提升程序设计课程教学的效果。
二、培养学生程序设计的能力
编程能力在程序设计的课程中,是计算技能与思维的综合体现。
上 机进行实践,在程序设计中让学生动脑和动手的过程,所以,对于学生 必须要进行理性思维与实践相结合,对于实践的环节必须要强化['对
于题目中的问题,教师应该让学生通过上机编写程序的方式,将问题进 行解决。
这样才能够使学生灵活性和综合性地对知识的运用,得以有效 地体现。
教师应该将学生学习的兴趣激发起来,才能够将学生的程序设 计能力得以有效地提升。
提升学生的实际操作能力,才是训练学生的最 终目的。
三、培养学生分治策略的能力
在编程问题上,学生感到比较复杂,也感到困难比较大。
教师应该 引导和帮助学生,正确运用分治的策略,来将复杂问题简单化。
在我们 的工作及日常生活中,分治策略都是解决问题的一个有效的方法。
分治 策略对于计算思维而言,具有普遍使用的思维方法,学生在编程问题 上,如果遇到既复杂规模又大的问题,应该利用分治策略,运用掌握的 规模小、简单的求解方法对问题进行解决。
例如,函数的章节,利用实验 教学,将一个比较复杂而抽象的问题提出来,然后,引导和帮助学生分 成几个有联系的小问题,利用递归的方式,将这些问题进行求解,再将 原问题的解,利用合并子问题的方法得到。
四、打破思维定局,启发学生的思考
时代在飞速地发展,只靠知识已经跟不上时代了,我们不但要拥有 知识,还要会运用,对于问题,要发现,又要解决[4]。
在进行实验的教学 中,教师应该重视培养学生的思维能力,让学生在实验的教学中,不但 会发现问题,还能够自己解决问题;教师还应该在教学中,启发学自己提出问题,解决问题。
例如,S=l+2+3…+n,学生掌握以后,在这个基础
上,教师应该引导学生将等比数列和等差数列及类似的数列问题,通过
适当变化进行解决。
五、提倡题解多样化,培养创新思维
在程序设计的课程中,解决问题的思路和算法思想的掌握,是更为
重点的。
关键就是学生能够利用计算机进行编程,将计算的思维得以有
效地形成。
计算思维是有限的既定步骤组成的,是解决问题过程的思
维,并可以将特定的问题进行解决。
确定和发现问题以及求解问题,都
在计算思维的范围之内。
在传统的实验教学中,都是比较重视结果,而
轻视了形成结果的过程,对于解决问题的过程没有重视,对于训练及培
养学生的思维方式忽略了。
教师在实验教学中,应该培养学生计算思维和探索精神,以及解决
问题和创新能力。
对于同一种问题,鼓励学生开通思维,寻找多种解决
问题的方法。
对于程序,让学生互相交换阅读,交换改写,将学生多样化
的计算思维方式进行培养。
组织学生对创新型的方法及思想进行研究
和i寸论。
教师在对实际的问题进行情境的创设时,也要尽可能采用一题
多解。
例如,■于s w itc h及i f语句,在进行实验的教学时,可以将托送的
行李,根据重量,按里程进行计费,将这样一个问题情境创设出来,每一
个学生学习的方法不同,思维的方式也不一样,这样,每一个学生所编
出的程序结构也是不一样的。
对于每一个学生所编的各种结构的程序,
让学生们进行研究和讨论,教师对于学生研究和讨论的结果进行总结,
给每个学生以不同的评价。
六、总结
综上所述,在程序设计的课程中,将实验教学的课时进行增加,理
论课时适当地减少,能够将实验教学的地位得以有效地提升,教师在程
序设计的课程教学中,将计算思维引入其中,能够培养学生解决和分
析问题的能力,又能够将学生的信息素养得以有效地提升,教学的效果
也会得到很大地提高。
参考文献:
[1] 许丽娟,黄冬梅,王爱继.以计算思维为导向的非计算机专业程序 设计课程创新教学〇].计算机教育,2015, (12) :31-34.
[2] 吴蕾,钦明皖,杨勇.基于计算思维能力培养的程序设计基础课程 教学新模式计算机教育,2015,(07):1-3.
[3] 姚天昉.在程序设计课程中引入“计算思维”的实践Q].中国大学 教学,2012,(02):61—62+76.
[4] 刘光蓉.以计算思维能力培养为导向的C程序设计实驗教学[].实验技术与管理,2013,(01):154-156+191.
[5] 彭慧玲.在计算思维模式下《算法与程序设计》教学实践[D].四川 师范大学,2013.
作者简介:
刘雯(1979-),女,汉族,辽宁铁岭人,本科,讲师,计算机科学与技
术专业D。