计算思维与大学计算机基础教育[20101106]-陈国良

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1、计算思维与大学计算机基础教育2010.11月陈国良董荣胜摘要：本报告首先讲述了《大学计算机基础》课程的重要性，分析了教学中存在的问题，指出了“狭义工具论”的危害。然后从推动人类文明进步、科技发展三大科学思维之一的计算思维入手，阐述了计算思维对学生创新能力培养的重要性。最后按计算思维主要内容，即问题求解、系统设计和人类行为理解，探讨了大学计算机基础课程设置，强调了课程结构设计的重要性，给出了一种以“计算思维”为核心的大学计算机基础课程教学的最小集，为大学计算机基础教育提供了一种以提高学生计算思维能力为目标的新模式。2目录大学计算机基础课程的重要性大学计算机基础课程教学存在

2、的问题计算思维在美国产生的背景科学与科学思维计算思维计算思维在我国计算机科学导论：计算思维课程的总体框架计算机科学导论：计算思维课程的内容规划结论感谢3一、大学计算机基础课程的重要性大学通识教育是大学人才培养的重要任务大学教育不能局限于基本知识传授，要培养学生的理性思维能力学生对科学精神的追求学生的高尚人格通识教育三大特征（复旦杨玉良校长）通识教育要同时传递科学精神和人文精神通识教育要展现不同文化、不同学科的思维方式通识教育要充分展现学术的魅力计算思维能力培养是大学通识教育的重要组成部分国家明确定位计算机基础课程是和数学、物理等同地位的基础课程。计算机不仅为不同专业提供

3、了解决专业问题的有效方法和手段，而且提供了一种独特的处理问题的思维方式。熟悉使用计算机及互联网，为人们终生学习提供了广阔的空间以及良好的学习工具与环境。4二、大学计算机基础课程教学存在的问题(1)我国的情况“狭义工具论”的课程：“狭义工具论”认为教计算机基础就是教些计算机工具及其使用方法。“浓缩版”的教材：教材基本上是有关领域的浓缩版，学生进入大学后，对第一门计算机课程兴趣不大，逃课率相当高。计算机基础课教学学时被压缩，教学资源配置不充分，课程面临被裁减的危机美国的情况(1)学生学习计算机课程情况：2003年11月，美国NavalPostgraduateSchool的P

4、eterDenning教授在CACM上发表《GreatPrinciplesofComputing》一文介绍了这种情况：在大学第一门计算机课程（主要指“程序设计语言”作为第一门计算机课程）的学习过程中，有35-50%的学生中途放弃。另外，不少的学生还通过抄袭或者是作弊的方式来完成课程。5二、大学计算机基础课程教学存在的问题(2)美国的情况(2)毕业生的工资情况：2005年11月，美国《ComputingResearchNews》刊登的一篇名为《科学与工程专业毕业生的工资》的报告：2003年，在美国科学领域各学科中，计算机与信息科学专业毕业生的平均年工资最高，学士人均年工资

5、为45，000美元，硕士人均60，000美元。学生主修计算机专业情况：加州大学洛杉矶分校发现学生对计算专业的兴趣波动很大，2001后普遍下降。具体数据如图所示：6三、计算思维在美国产生的背景(1)2005年6月美国的PITAC报告2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会（PITAC）给美国总统提交了报告《计算科学：确保美国竞争力》（ComputationalScience:EnsuringAmerica’sCompetitiveness）。报告写道，虽然计算本身也是一门学科，但是其具有促进其他学科发展的作用。报告还写道，二十一世纪科学上最重要的、经济上最有前途的研究前

6、沿都有可能通过熟练的掌握先进的计算技术和运用计算科学而得到解决。报告认为，如今美国又一次面临了挑战，这一次的挑战比以往来得更加广泛、复杂，也更具长期性。报告认为，美国还没有认识到计算科学在社会科学、生物医学、工程研究、国家安全，以及工业改革中的中心位置。报告认为，这种认识不足将危及美国的科学领导地位、经济竞争力以及国家的安全。报告建议，将计算科学长期置于国家科学与技术领域中心的领导地位。7三、计算思维在美国产生的背景(2)2005年底至2006年初美国四大区的报告及建议针对“计算学科与日俱增的重要性与学生对计算学科兴趣的下降”，美国NSF组织了计算教育与科学领域，以及其

7、他相关领域的专家分四个大区（东北、中西、东南、西北）进行研讨，形式四份重要报告：ReportofNSFWorkshoponIntegrativeComputingEducationandResearch(ICER)NortheastWorkshopReportofNSFMidwestRegionWorkshoponICER:PreparingITGraduatesfor2010andBeyondReportfromtheSoutheastRegionWorkshoponICER:PreparingITGraduatesfor2010and