大學計算機基礎課程中的計算思維教學實踐

黃晶晶 賈凌

摘要：提出了一種在大學計算機課程中，把概念抽象、專業性強而又非常重要的計算思維知識點如何生動有趣的講授給學生的方法。

關鍵詞：計算思維;教學方法;互動式教學方式

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）36-0170-02

1概述

計算機已經成為我們生活不可分割的一部分。無論工作、學習、生活時時刻刻，寸步不離。由此科學家提出了計算思維的概念。自從計算思維被提出后，就受到人們的廣泛關注。已經成為計算機領域的熱點之一，計算機科學專家、教師、學者等大力倡導計算思維，認為它是現代人們必須具備的素質之一[3]。因此計算思維已經成為大學計算機基礎課程中最重要的知識章節之一。

大學計算機課程是在大學生進入大學后的必修課。一方面該課程教學內容豐富，所涉及的知識點多，另一方面該課程所分配的課時并不多，而且學生來自四面八方，基礎參差不齊。如何在這樣的狀態下把該課程的知識點講清楚非常重要，尤其對于計算思維這樣的領域就更是如此。

筆者在教學實踐中總結出以下幾種方法，借此拋磚引玉。

2互動式教學實踐

2.1承上啟下引入知識點

計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。這個定義周以真教授給出了5種詳細的解釋[2]。

為了更好地闡釋上述概念，首先對上一章的知識進行總結并水到渠成的引出計算思維的概念。從第一章最后的知識點可計算性的概念引出計算思維的概念：在可計算性的問題中，計算機是怎么做的。

2.2使用實例敲開計算思維之門

為了使計算思維的概念更加淺顯易懂，先拋出一個實例。

首先給出問題：如何判斷一個整數是否為素數。

然后組織課堂討論，經過激烈的討論，大部分同學給出的結果都是根據定義判斷。然后讓學生寫出自己的步驟。大部分同學都只會說不會寫。然后和同學們一起把判斷步驟梳理一遍，目的是為后面的算法分析奠定基礎。

接著給出下一個問題：判斷任意的一個整數是否為素數？由此引出計算思維的概念：計算機是怎么做的。

接著給出該問題的算法分析步驟，如圖l所示：

給出該問題的C語言代碼：

main0

{intm，i;

printf'（“請輸入一個數：＼n”）;

scanf'（”%d”，&m）;

i=2;/{以i做除數*/

while（i<=m-l）

{if（m%i==0）

break;

else

i++;

}

if（i>m-1）

printf'（“%d is prime＼n”，m）;

else

printf'（”%d is not prime＼n”，Iu）;）

在有了上面的實例后，繼續分析計算思維的概念、計算思維的本質以及特點就顯得輕而易舉了。

淺顯易懂的實例可以提高學生的學習興趣，但本課程的目標是講清楚計算思維，所以計算思維的本質和特點的講解一方面結合本實例來講解，更重要的還要把專業的知識講清楚。比如針對計算思維的六大特點全面且深刻的講解，讓學生真正明白了計算思維是一種概念，是人的思維，而不是計算機的思維，是一種思想，而不是人造品，他其實并不陌生，他就在我們的生活中，任何人，任何地方都可以使用計算思維。以此激發學生對計算思維的興趣并在理論上建立起計算思維的概念，對此有了一定程度的理解。

2.3生活中的計算思維

在學習了計算思維的定義、本質及特點后，為了加深印象，也為了檢驗學習效果，又提出一個討論題：生活中有哪些計算思維。從微波爐到音樂、美術大師、從智能手機到飛機訂票，學生討論得非常熱烈。

然后又給出了一個實際性的問題：如何在一個成績列表sl，s2，…，sn中查找考號為1001 1087的學生的成績。計算機是怎么做的。

對問題分解如下：

（1）期末考試結束后，從全班200位同學中查找該成績的方法。

（2）高考結束后，從全省近60萬考生中查找該成績的方法。

學生按照男女生分兩組進行討論：

（1）男生考查逐一對比法：在200個同學的查找范圍中，平均比較次數是100次;依此類推，60萬同學的查找范圍比較30萬次。大家還得出了結論：如果全部同學都查到成績，要進行1800億次比較。大家都明白了，為什么高考查分時那么卡。

（2）女生考查二分查找法：在200個同學的查找范圍中，平均比較次數是8次（因為28=256），在60萬同學的查找范圍中僅需比較20次，相對于沒采用算法策略時，提高了1.5萬倍。

這個實例基本是師生通過互動的形式，教師扮演指導者，真正的計算、思考以及得出結論的都是學生。通過對前面引導實例的學習以及相關理論的理解，并通過該實例的思考，學生對計算思維有了深刻的掌握和認識。

2.4知識拓展

計算思維之所以這么神秘，是因為他所涉及的范圍很廣，不僅生活在我們周圍，還在各學科的前沿領域中發揮著舉足輕重的作用。比如在生物領域中，科學家利用計算機模擬細胞間蛋白質的交換。生態學家利用計算機技術構建模型以研究全球氣候變暖問題。不僅我們熟悉的銀行排隊服務（協同策略與機制）、圖書擺放（局部性與緩存）、查找、斐波那契數列（遞歸）、二維碼及應用中存在著計算思維，在智能交通控制、天氣預報、疾病的流行趨勢分析與控制、計算生物學等眾多領域的研究者都在其研究工作中運用著計算思維。

3小結

通過對教學實例的選擇和講解，利用互動式教學方式，讓學生對計算思維技術有了形象的理解，讓他們對計算機有了深刻的認識，產生了濃厚的興趣，為以后的學習和生活奠定了良好的基礎。

參考文獻：

[1]郭美.計算思維與“大學計算機基礎”課程教學改革[J].福建電腦，2019（2）：81-82.

[2]李業剛.大學計算機[M].北京：高等教育出版社，2017.

[3]張廣兵.計算思維再反思[J].計算機教育，2018（2）：140-144.

【通聯編輯：王力】

收稿日期：2019-09-25

作者簡介：黃晶晶（198 0-），女，山東聊城人，碩士研究生，主要研究方向為計算機應用技術;賈凌（1980-），女，山東青州人，碩士，主

要研究方向為計算機應用技術。