《计算思维与实践》课程教学大纲

《计算思维与实践》课程教学大纲

英文：《Computational Thinking and Practice》

一、课程基本信息

课程代码：/

课程名称：计算思维与实践

课程类别：通识课

理论课学时：8学时/16学时

实验课学时：8学时/16学时

总学时：16/32

学分：1/2

适用对象:非计算机类各学科本科学生

考核方式：课程设计

二、课程简介

中文简介

计算思维是运用计算学科的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解的思维活动，计算思维是的培养是信息时代对人的基本要求，因此在大学本科阶段开设这门课程是十分重要和必要的。《计算思维与实践》课程是一门计算机类通识型课程，也是高等学校计算机基础教学公共课程之一。该课程从培养学生科学认知能力出发，让学生理解和建立“信息、计算、智能”这三大核心科学概念；围绕计算思维的精髓培养学生掌握以“合理抽象、高效实现”为特征的构造性过程的能力；让学生了解学科发展，展示计算之美。初步达到传承计算文化、弘扬计算之美、培养计算思维的目的。

英文简介

This course of computational thinking and practice is about computational disciplines of basic concepts of problem solving, system design, and human behavior understanding of thinking activity, computational thinking is the training is basic requirements of the information age to, therefore in the undergraduate stage opened this course is very important and necessary.

The course is a normal computer course, but also one of the basic public course of Computer Science in Colleges and Universities. The purpose of the course is for the cultivation of students' cognitive ability and make students understand and establish the core scientific concepts：information, computing, intelligent and so on. The course is around the calculated the essence of thinking to train the students to master the reasonable abstraction, efficient implementation feature construction process; It make students understand discipline development, showing computational beauty. The purpose of the course is inheriting the culture of calculating, carrying forward the calculation of the United States, and cultivating the computational thinking.

三、课程性质与教学目的

本课程除了需要介绍计算思维理论，还需要处理好理论和实践之间的关系。在理论上有一定的深度和难度，如何利用实践教学的环节帮助学生掌握理解基本概念和基本原理是教学的重要环节。只有通过精心设计的实验才能使学生掌握信息、计算、智能基本概念，以及掌握求解问题的基本思路和能力。

本课程的教学目的是通过作为轻语法程序设计典型代表的Python语言为载体，重点训练学生理解并实践计算思维，掌握解决计算问题的能力。主要培养过程包括如下四个阶段：

第一阶段：计算机的组成与工作原理，包括计算机的起源、计算机的特征、计算机的工作过程、计算机程序、程序设计语言、计算机程序中数的表示等，加深学生对计算机的理解

第二阶段：计算思维的思想与方法，包括计算思维概念理解，基本的程序设计方法、Python语言基本语法等，训练学生通过程序设计理解计算问题求解。

这部分涉及的计算思维概念包括：抽象、自动化、程序、算法等。这些概念讲解融入Python语言语法和程序设计基本方法中，包括用Python语言实现分支结构和循环结构，函数调用以及数组与字典的实现方法。

第三阶段：问题的抽象与算法设计。进一步丰富计算思维的内涵和外延。训练学生从问题求解的高度理解计算思维。

这部分涉及的计算思维方法包括：穷举法、递归法、分治法、回溯法和贪心法等。

第四阶段：复杂计算问题的求解过程和算法比较。通过几个类型实例运用计算思维，结合算法分析和比较等训练学生运用计算思维求解复杂计算问题。

四、教学内容及要求

第一章计算机的组成与工作原理

(一)目的与要求

1.认知目标：使学生认识、了解计算机系统的组成及简单工作原理。

2.技能目标：培养学生独立思考和寻求求解方法的能力。

3.能力目标：培养和激发学生学习程序设计的兴趣，促进其个性发展。

(二)教学内容

第一节计算机的起源

1.主要内容

(1)第一代电子管计算机

(2)第二代晶体管计算机

(3)第三代集成电路计算机

(4)第四代大规模集成电路计算机

(5)第五代超大规模集成电路计算机

(6)下一代计算机

2.基本概念和知识点

电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路。

3.问题与应用

问题：生活中，计算机无处不在，可什么计算机能做这么多事情？

要求学生完成本节学习后，对计算机的发展过程有个初步的了解。

第二节计算机的特征

1.主要内容

(1)计算机工作原理

(2)计算机组成

(3)计算机的工作过程

2.基本概念和知识点

运算器、控制器、存储器、输入输出设备、存储程序、执行指令、数据总线。

3.问题与应用

问题：计算机各组件主要的功能分别是什么？

要求学生完成本节学习后，对计算机组成和特征有个粗略的了解。

第三节计算机程序设计

1.主要内容

(1)什么是计算机程序

(2)程序设计语言

(3)各种程序设计语言的对比

(4)Python语言的特点和优势

(5)计算机程序中数的表示

(6)Python的简单语法和基本结构

2.基本概念和知识点

程序设计语言的语法和语义、程序设计语言的特点、两类高级语言的差异、设计程序的过程、脚本语言、Python语言初识。

3.问题与应用

问题：为什么要学习程序设计？

要求学生完成本节学习后，对程序和程序设计语言有个初步的认识并熟悉其操作界面。

(三)思考与实践

让学生课后通过浏览一些网页来了解计算思维的基础知识；并通过实践掌握简单使用Python语言设计程序来解决问题的方法。