摘要:计算思维是近年来被普遍倡导的一种科学素养,如何在课堂教学中培养大学生的创新能力和计算思维能力,已成为“数据结构”课程教学改革的任务之一。文章首先详细分析计算思维的定义和特征,然后说明计算思维和数据结构的相通之处,最后给出几个相关的教学案例。
关键词:计算思维;数据结构;算法设计。
0.引言。自2023年3月美国卡内基·梅隆大学周以真教授提出“计算思维”以来,在国内外教育界引起了很大的反响。
周教授清晰系统地阐述了计算思维的概念,并认为计算思维是每个人的基本技能,不仅属于计算机科学家,应当使每个学生在培养解析能力时除掌握阅读、写作和算术外,还要学会计算思维。既然是每个人都必须掌握的思维能力,那么作为最“接近”计算思维的计算机专业的学生来说,该如何培养学生具有这种思维方式呢?这个任务显然不是某一门课程能独立完成的,它需要渗透到每一门专业课程中。
这就要求任课教师本身就应该具有计算思维的教育理念,唯有这样才能把计算思维渗透到每门课程中,最后把这一抽象的思维方式融到学生的生活和今后的工作中去。
笔者将以计算机专业的基础课程——“数据结构”的教学经验为载体,详细介绍如何在课程中传授计算思维,使大学生学会运用计算思维去思考问题、解决问题,提升他们的计算素养,使其成为卓越人才。
1.计算思维的定义和特征。
计算思维不是新生事物,从古代的算盘到近代的加法器、计算器以及现代的电子计算机,直到目前风靡全球的互联网和云计算,计算思维的内容在不断丰富,推动着人类科技的进步。虽然计算思维一直都在被人们应用,但是却没有明确地被人们用系统的理论来揭示。直到2023年,周以真教授在计算机权威期刊communicationsd,theacm上指出:
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、人类行为理解等的一系列思维活动。周教授系统地给出了计算思维的6个特征:
1)概念化,不是程序化。计算机科学不是计算机编程,像计算机科学家那样去思维意味着远不止能为计算机编程,还要求能够在抽象的多个层次上思维。
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