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关于思维论文范文 基于计算思维的计算机基础类课程教学方法探究相关论文写作参考文献

分类:论文范文 原创主题:思维论文 更新时间:2024-03-13

基于计算思维的计算机基础类课程教学方法探究是关于对写作思维论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文思维论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。

[摘 要]近年来,随着“计算思维”的提出,培养大学生的计算思维已经成为大学生培养计划的一项基本要求.在计算机基础类课程中,渗入计算思维传授给学生具有先天的可行性.具体为在大学计算机基础课程中讲解计算思维的概念及意义,使学生认识理解什么是计算思维.在程序设计课程中通过对经典算法的分析,讲解计算思维的具体体现,强化学生的计算思维.使学生理解计算机的实现机制和约束,并学会用计算机的思维方式解决实际问题.

[关键词]计算思维;大学计算机基础;程序设计;教学方法

一、研究背景

2006年3月,美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授提出“计算思维”,从此计算思维成为当前国际计算机界广为关注的一个重要概念,如何在大学公共基础课计算机类课程中培养学生的计算思维,成为了计算机基础课教学的一个重要课题.在教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会的推动下,通过各高校的教学改革实践及各种论坛的广泛交流,当前已经形成了“大学计算机”课程核心价值就是培养学生的计算思维,应该以计算思维为导向进行“大学计算机”课程改革的共识.然而,如何落实这种共识,切实有效地将计算思维融入到大学计算机课程中,就必须思考几个问题:计算思维到底是什么?在大学计算机课程中教授的计算思维具体又有哪些?在什么课程上采用什么方式才能更好的让学生接受这种思维?现在大学基础必修课程中开设的计算机类课程有大学计算机基础和c语言程序设计基础.本文将对这两门课程中的具体教学内容和教课方式上进行探究和论述.

二、研究现状

计算机类基础课程的现状不容乐观.大学计算机基础传统的教学方案是以等级考试一级计算机基础与MSOffice应用为导向,根据等级考试一级大纲要求组织教学内容,注重于培养学生对相关软件的熟练应用.然而,随着计算机技术与技能的普及,很多大学新生在初、高中阶段已经了解,甚至基本掌握了这些内容,课程效果不明显.计算机程序设计课程在大部分高等院校中,不仅是计算机学科学生的专业必修课和入门课,同时也是非计算机专业学生的一门必修课和基础课.但是实际效果并不理想:在社会对计算机专业人才需求量很大的今天,计算机专业毕业生理想就业只是少数.非计算机专业学生虽然学习了c程序设计、VB程序设计等课程,但很多学生在处理问题时,不能利用计算机作为一种不可或缺的工具进行思维、表达,仍未建立起程序设计的计算思维模式,不会用计算机意识去思考问题,不会应用计算机技术去解决专业问题.

三、认识和方法

(一)计算思维

周以真教授提出计算思维是(包括、涉及)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.它包括了反映计算机科学领域之广度的一系列思维活动(智力工具、技能、手段).也就是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为,包括约简、嵌入、转化、仿真、结构化程序设计、并行处理、分解、自动化等一系列方法.由此可见,计算思维可以分为两部分,即使用计算机的方法理念和求解生活中的问题.其中隐含着一层将实际问题计算机化,可以类比数学建模.其中我们必须注意:并不是要求人类像计算机那样机械式地思考.根据事先设定好的流程,一成不变的去解决问题.而是运用人类丰富的想象力,把不同的问题归纳为统一的模式求解,或者同一问题采用不同的模式进行解答,以不变应万变.因而遇到问题时不能简单的只是进行模式化的思考,而需要同实际世界之间进行互动,从而能够让计算机方法和现实世界更好地实现互补和融合.

计算思维体系的樹形结构如图1,“0和1”程序“递归”三大思维最重要,为基础树根.“计算之树”的树干一通用计算环境的进化思维,

“计算之树”的树枝一计算与(社会/自然)环境的融合思维,计算之树”交替促进与共同进化的问题求解思维一算法与系统.

(二)在大学基础计算机类课程中培养计算思维

计算思维的培养是个长远而艰难的任务,基于上文的分析,笔者认为计算思维的培养需要先理解计算思维的思想理念,然后通过计算机程序实例强化学生用计算思维解决问题的意识.大学基础课程计算机类有大学计算机基础和c语言程序设计,基于课程课时和学习内容,笔者认为应在大学计算机基础课程中以计算思维的讲解为中心,让学生初步认识并理解计算思维.在接下来的c语言程序设计中在对计算机程序语言基础语法、算法的讲解中结合对所用到的计算思维进行具体解说,一遍一遍加深学生对计算思维的理解,是学生将计算思维与实际问题相结合,逐渐掌握对计算思维的应用.

1.大学计算机基础课程中讲解计算思维

在这门课程中要达到的目标是讲解计算思维.因此应在教课内容,互动讨论等多个教学环节中渗透“计算思维”的思想和概念.具体分为以下几点.

(1)在教学内容中加入“计算思维”概念及分析内容,给学生一个最原始、最直观的概念和认识.讲解“计算思维”重大意义,使学生认识到学习它的重要性和深远影响.

(2)深入分析计算思维,在讲解计算机基础组成中渗透计算思维.对于计算机基础理论部分的内容,不再局限于等级考试大纲要求的基础知识与常识,而是要求学生能够理解计算机系统的实现方式和基本原理.因此教学内容应包括计算机实现思想,计算机软硬件结构和工作原理,和常用应用技术.着重讲解为什么要这么设计其中有着怎样的计算思维,要知其然,更要知其所以然,培养学员理解计算机系统的能力,并以此展示和解释“计算思维”的基本内涵和方法.

(3)减少对软件应用的讲解课时.课程内容中,对具体的工具软件只是简单介绍或提到工作原理,不在讲授具体软件使用的操作.对于应用软件可以采用选修课的形式授课,同时可以较好的解决学生计算机基础知识参差不齐的问题.

以“计算机码制”一节的内容为例,具体教学设计如下:(1)提出问题:如何在计算机中存储一个整数.(2)描述问题:如何解决符号(正负)在计算机中的表示.(3)方法1:原码,最高位表示符号,其余位为整数的数字部分.(4)方法1分析:以0的原码和原码的加法运算引导学生发现原码的缺点.(5)方法2:反码,最高位表示符号,其余位为整数的数字部分取反.(6)方法2分析:以带进位的反码加法运算引导学生发现反码的缺点.(7)方法3:补码,最高位表示符号,其余位为整数的数字部分取反再加1.(8)方法3分析:编码唯一,运算简单.(9)总结原、反、补码编码方式及优缺点.

2.c语言程序设计中强化计算思维

程序设计课程中通过对常用算法的讲解强化学生的计算思维,并使学生在自己的程序编写中切实体会计算思维的应用.

(1)扎实学习程序设计基础知识.对于程序设计的概念,数据表示,数据类型及规则,基本语句等基础知识要扎实学习.对于没有接触过计算机编程语言的学生来说,只有掌握了基础程序设计语言才能理解之后的算法,懂得其中的计算思维理念.

(2)对于程序设计方法学中成熟的理论和方法进行讲解,通过认识程序设计的基本框架,强化计算思维.如结构化程序设计方法、基于功能抽象的程序设计方法(自顶向下逐步求精的程序设计方法、自底向上程序设计方法)、递归程序设计、面向对象程序设计方法等用通俗易懂的语言描述出来.

例如,“递归”的思维的讲解.递归是计算思维中基础的三大思维之一,是用有限的步骤描述实现近于无限功能的方法.具体实现为:在有限步骤内,根据特定法则或公式,对一个或多个前面的元素进行相同运算得到后续元素,以此确定一系列元素的方法.从前往后的计算方法,即依次计算第1个元素值(或过程),根据第1个元素之计算出第2个等依次计算出一系列元素.另一种是通过“调用一返回”计算模式,即第n个元素的计算调用第n-1个元素的计算,第n-1个元素的计算调用第n-2个元素的计算,直到调用第1个元素的计算才能得到值,然后返回去计算第2个元素值,第3个元素值,等,直至得到第n个元素的值,这种构造方法被称为递归方法.递归被广泛地用于构造语言、过程、算法和程序,用于具有自相似性的近于无限事物(对象)的描述,用于自身调用自身、高阶调用低阶的算法与程序的构造中,是实现问题求解的一种重要的计算思维.

(3)具体编程试验中,根据计算思维的思考方式对学生编程思想进行引导.根据提出问题,描述问题,分析问题,解决方法,验证判断,和改进的流程,编写程序代码.

四、结语

培养大学生的“计算思维”已经成为大学生培养计划的重要一项.教学设计时主动地、有意识地将计算思维培养融人到理论教学和实践教学的各个环节,可以很好的让学生有层次的理解了计算机的实现机制和基础原理,同时培养了学生用计算机学科的独特思维方式来求解问题的能力,对提高学生的计算机知识理论和解决问题的思考方式有积极的作用.

总结:此文是一篇思维论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。

参考文献:

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