小伙伴们反映都在为论文烦恼，小编为大家精选了《计算思维培养与软件设计论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要：目前，我国中小学信息技术课程的实施已进入革新的关键期，尽管仍然存在着不少问题，但是注重培养学生的信息素養已经成为主流，而且得到了进一步的提升和强化。本文提出，强调计算思维的培养正是在这一背景下诸要素通力协作的结果，它进一步明确了中小学信息技术课程的核心价值所在，为信息技术课程改革注入新的活力。
计算思维培养与软件设计论文 篇1：
面向计算思维的教学模式研究与实践
摘要：文章研究了计算思维的教学模式设计、实践与效果分析，重点介绍了计算思维的基本概念和目前高校对计算思维研究的现状，提出了面向计算思维的教学模式整体思路，并以计算机网络专业的核心课程网络互连技术为例，从课程教学内容构建与教学案例设计角度，系统分析了基于计算思维能力培养的计算机类课程教学模式的具体方法与实践。
关键词：计算思维；教学模式；教学内容；教学案例
收稿日期：2015-03-12
作者简介：邓单（1981-），男，广州番禺职业技术学院高级工程师，博士。研究方向：计算机网络、信息安全。（广东 广州/511483）
基金项目：本文系广州市教育科学“十二五”规划面上一般课题（编号：1201431075）、广东省高教学会云计算与大数据专委会科研课题（编号：GDYJSKT14-06）项目成果。 一、引言
计算思维（Computational Thinking）的概念最早由美国卡内基梅隆大学周以真教授于2006年提出，并进行了系统的定义与分析。随着计算思维概念的提出，工业界与学术界对于计算思维的研究逐渐深入。美国计算机协会（ACM）明确要求在计算机导论课程中讲授计算思维的核心内容。而英国计算机学会（BCS）则组织欧洲的研究学者对计算思维进行研讨与分析，提出了欧洲国家针对计算领域挑战的解决策略。
虽然学术界对于计算思维的准确定义分歧仍然较大，但周以真教授的系统解释获得了国际上最为广泛的认同。周以真教授对计算思维给出如下定义：计算思维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；计算思维涵盖了反映计算机科学之广泛性的一系列人类的思维活动。计算思维所使用的方法有约简、嵌入、转化和仿真等。一方面，通过抽象化和分解化将复杂问题简化为若干个容易描述的小问题来处理；另一方面，通过启发式推理，在不确定性条件中寻找帮助、提出方案、解决问题。
本文探索计算思维的教学模式设计、实践与效果分析，以网络互连技术课程教学为研究对象，以培养学生计算思维为目标，构建课程教学内容，设计典型教学案例，创新课程教学方法。全文结构安排如下：引言部分介绍计算思维的起源与基本概念；第二部分对国内计算思维的研究及应用状况做简要分析；第三部分从整体层面介绍面向计算思维的教学模式设计思路；第四部分基于计算思维能力培养，分别以教学内容、教学案例等角度讨论网络互连技术课程教学模式。第五部分为结论部分。
二、计算思维研究现状
国内相关研究学者也已经将计算思维能力培养的理念应用于计算机及相关领域课程的教学实践中。图1给出了近8年来各年度发表的计算思维相关文献的数量。2007年，周以真教授首次将计算思维的概念引入国内后，初期并没有引发较大反响；2009年国内著名学者完成了计算思维开拓性的工作：国防科技大学朱亚宗教授首次系统阐述了计算思维与实验思维和理论思维的区别与联系；桂林电子科技大学董荣胜则详细描述了计算思维与计算机方法论研究领域的相互促进关系。河北师范大学郭喜凤教授则从理论层面详细对比了计算理论思维 、计算技术思维 和计算工程思维，并将计算思维推广到计算机思维。
图1计算思维文献数量分析
2010年7月发布的九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明，旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务，到此开启了计算思维研究的序幕。2011年之后，相关文献的数量呈爆发式增长。近年来，基于计算思维的研究已经从理论走向实践。崔玲、奎晓燕等研究将计算思维的理念应用于数据库应用课程教学实践。牟琴、谭良、周雄竣等人则基于计算思维提出了任务驱动式教学模型，将教学者、学习者以及教学活动运用数学函数的模型表述，并在教学实践中验证了该模型的可行性。2014年，哈尔滨工业大学战德臣等提出面向计算思维的大学计算机课程教学内容的最小集合与实施方法；基于计算思维能力培养目标，详细分析了各教学模板的必要性与内容构成。龚向坚和艾明晶等提出以培养和强化学生计算思维能力为目标的计算机专业主干课程教学改革方案和教学实施计划，确立了专业培养计划中的能力目标，构建计算机知识与计算思维有机整合的课程体系。袁磊等结合应用型人才培养的需要，提出基于计算思维的探究式教学模式，具体内容包括课程改革，实践环节以及多维评价机制。韩庆龙等以非计算机专业软件设计基础课程为研究对象，从教学模式、计算思维培养切入点及教学案例等角度对课程改革方案进行了初步探索。马莉则分析高职院校当前信息安全课程教学的现状，提出将计算思维应用于课程的培养目标，课程体系及教学模式等各方面。
面向计算思维的教学模式研究与实践 三、面向计算思维的教学模式改革思路
2014年5月，为加快发展职业教育，建设现代职业教育体系，国务院发布了加快发展现代职业教育的决定（国发[2014]19号）；2014年6月，教育部等六部门印发了《现代职业教育体系建设规划（2014-2020）》（以下简称规划）。规划中明确要求：推动教学方法改革，通过真实案例、真实项目激发学习者的学习兴趣、探究兴趣和职业兴趣。
正是在这种形势下，计算思维的教学理念为高职计算机类课程教学改革提供了有益的理论指导。计算思维的核心思想与规划要求完全相符。计算思维的培养核心在于培养学生在已有知识的基础上，主动分析问题、解决问题并进行归纳总结进而推广的能力；它不只是单纯知识点的讲授，也不只是具体技能的培养，而是建立在理论知识与职业技能基础上的思维习惯。计算思维的培养也不只是特定课程的责任，而应该贯穿于整个专业教学体系中。计算思维的训练也是一个长期的过程，需要在教师的指导下有意识地进行训练。
需要特别指出的是，基于计算思维的教学模式，并不需要将已有的教学体系全部推翻重新设计，而应当将具体的计算机知识与计算思维的培养进行适当融合，将计算思维的训练过程融入到课程的教学内容中，通过典型任务、典型案例的设计，潜移默化地将计算思维的思想渗透到学生的思维习惯中。本文将以网络互连技术课程教学为具体研究对象，以培养学生计算思维为目标，构建课程教学内容，设计典型教学案例，创新课程教学方法。
四、面向计算思维的教学模式设计
下文将以网络互连技术课程为例，详细阐述面向计算思维的教学模式设计思路。网络互连技术是高职计算机网络技术专业中的核心课程，该课程以培养学生安装和配置网络设备基本技能为主要教学目标。其先导课程包括计算机网络基础和计算机操作系统，后续课程有网络安全技术、网络系统集成等。传统的网络互连技术课程要求学生熟悉交换机、路由器在网络系统中的作用，通过交换机、路由器的配置来组建、管理和维护中小型网络。
（一）教学内容构建
网络互连技术课程一般包括网络互连概论、交换机原理与基本配置、路由器原理与基本配置、访问控制与地址转换、无线网络原理与配置和广域网原理及配置等若干教学单元。基于计算思维能力培养的课程改革，并不是将已有成熟的教学内容全部推翻；而是将计算思维的培养与网络互连知识有机地整合，在教学过程中强化计算思维。重新构建设计的网络互连技术课程教学内容如表1所示。由表1可见，课程分为6个教学单元。针对各教学单元与计算思维培养的关系，我们将逐一进行详细分析。
第1教学单元网络互连概论中，主要的教学内容包括：网络拓扑层次化结构设计、IP地址的分配和子网划分。本教学单元中，教师需要在讲解网络发展历史过程中，将发展过程中蕴含的计算思维详细剖析，并组织学生进行小组自主讨论分析；在IP地址分配知识点教学过程中，与之对应的是将复杂问题化简优化的计算思维；在子网划分教学内容中，主要涉及的计算思维理念是层次化拓扑结构思维。
第2教学单元交换机原理与基本配置中，主要的教学内容包括：交换机工作原理、交换机管理方法、交换机端口安全、VLAN原理及应用和生成树协议及配置。本教学单元为网络互连技术课程的重点和难点教学内容。其中VLAN原理教学内容对应的是网络化计算思维的培养；生成树协议与配置教学单元则着重强化学生运用计算思维中的递归思想以及数学与工程思维相融合的能力。
第3教学单元路由器原理与基本配置中，主要的教学内容有：路由器工作原理、静态路由与动态路由和路由器配置方法。本教学内容涉及的知识点难度较大，理论深度和数学要求较高，属于本课程教学中的难点内容。在静态路由与动态路由教学内容中，着重讲解两种路由的设计思路，需要让学生理解计算思维中算法设计思维和路由选择设计思维。
第4教学单元访问控制与地址转换中，主要的教学内容有：IP包过滤与防火墙、访问列表的功能与作用、访问控制列表配置、地址转换原理与应用、地址转换配置。在介绍访问控制列表教学过程中，需要将网络安全思维引入教学活动，引导学生使用融合与分解的方法，从不同角度思考加强网络安全的可能性；通过启发式的引导让学生潜移默化地感受计算思维的强大魅力。
第5教学单元无线网络原理与配置中，主要的教学内容有：无线网络架构、无线网络设备简介、无线网络系统的配置。教师在讲解无线网络架构发展过程中，需要有意识地让学生理解有线局域网向无线局域网转化的内在原因与技术驱动，运用启发式推理思维大胆预测未来网络的发展趋势。
第6教学单元广域网原理及配置中，主要的教学内容有：广域网协议原理、广域网认证技术。在本教学单元中，需要让学生理解广域网中分层设计思维的优点以及实际网络中数据加密的原理。
（二）教学案例设计
教学案例是教学内容的重要载体和表现形式。在计算机类课程改革中，可以将计算思维的理念与思想，融入到教学案例的讲解与讨论中，通过真实案例、真实项目激发学生的探究兴趣。本节将以思维互连技术课程中的典型案例设计为例，讨论基于计算思维能力培养的案例教学方法。
如图2所示，基于计算思维的案例教学过程一般分为6个步骤。首先由教师创建描述具体的教学情境，引导学生将教学情境中的需求与问题抽象化，提取其中最根本的概念与知识点；随后将复杂问题进行分解，转化成具体的、可描述的具体问题；再根据已经掌握的知识寻求具体问题的解决方法；当复杂问题解决之后，通过启发式的引导，让学生将本案例进行推广，并总结归纳其中的经验，回顾教学情境中解决问题的整体思路。
图2基于计算思维的案例教学过程分析
在路由器原理与配置教学单元中，单臂路由实验是其中一个重要的知识模块。通过本实验的学习，学生可以深入理解子网划分，VLAN工作原理以及跨VLAN通信原理等多个知识点，具有综合性强，实用性高，难度大等特点。在教学过程中，需要培养学生运用抽象化与分解化的计算思维，发现问题并解决问题。
首先，我们根据实际工作场景创设教学情境，根据中小型网络构建的实际需求引导学生自主地寻求解决方案。在教学情境中，可设计为具体的企业网络场景，并描述企业网络中用户需求：根据不同用户进行子网划分以及跨子网间通信。学生了解具体场景需求后，需要在提问或小组讨论中运用计算思维的方法，将具体问题进行抽象化，并将较为复杂的应用问题分解为几个较为简单的技术问题，即VLAN划分与跨VLAN通信两部分。在此基础上，教师应组织学生在已有网络知识的基础上，对上述技术问题提出解决方案，并在模拟环境或者实体环境中验证方案的可行性。学生经过理论分析和实验验证之后，对具体技术问题已经有了较为全面的认识和理解，此时需要将本次教学情境涉及的技术问题进行推广，以从中找到最为本质性的网络互连知识，并讨论其推广后的应用场景或从中迸发出来的创新的方法与应用。最后需要在教师的带领下，对整体案例学生过程进行总结归纳与回顾，及时指出优缺点并给予具体评价。
同样，基于计算思维能力培养的案例教学，不需要将已有的教学安全完全打破重新设计，而应当从计算思维的基本理念从发，引导学生运用计算思维抽象化分解化的方法解决具体问题，通过启发式推理，提出创新的解决方案。
（三）实践与效果分析
针对面向计算思维能力培养的教学模式设计，我们在2013级两个教学班共计108人次进行了教学实践，达到了预期的教学目的，取得了良好的效果。我们还抽取出教学内容构建中典型的10种具体计算思维能力为教学培养目标，通过问卷调查与测试考核相结合的方式对教学实施前后的效果进行了定量分析。
图3给出教学课程前后各个具体计算思维能力达标的统计数据。由统计数据可以看出，教学实践后的能力成效明显高于教学前。其中本课程中核心的网络化思维能力从教学前的37.04%提升到83.3%；学生普遍反映较难掌握的递归思维也由教学前的8.33%提升到59.26%。整体上分析，10种计算思维能力的平均值从19.26提升到72.41%，教学实践成效明显。
图3基于计算思维的教学模式实施效果对比
五、结论
加强计算思维的能力培养已经成为大学计算机类专业课程改革的共识。本文首先介绍了计算思维的基本概念和目前高校对计算思维研究的现状，提出了面向计算思维的教学模式整体思路；并以计算机网络专业的核心课程网络互连技术为例，从课程教学内容构建与教学案例设计角度，系统分析了基于计算思维能力培养的计算机类教学模式的具体方法与实践。最后从具体化的计算思维能力培养的统计数据角度出发，定量分析了教学模式实施前后的效果对比。统计数据表明，面向计算思维能力培养的教学模式能有效提升学生的学习兴趣和学习成效。
参考文献：
[1] WING J M.Computational Thinking [J].Communications of the ACM， 2006， 49（3）： 33-35.
[2]冯博琴.九校联盟计算机基础教学发展战略联合声明[EB/OL].http：//www.edu.cn/jgdt_10806/20100930/t20100930_526545.shtml.
[3]战德臣， 王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教学， 2014（7）： 59-66.
[4]龚向坚， 邹腊梅， 胡义香.以培养学生计算思维能力为目标的计算机专业主干课程教学改革探讨[J].高等教育研究，2014（1）.
[5]艾明晶，李莹.以计算思维能力培养为核心的大学计算机课程改革[J].计算机教育， 2014（5）： 5-10.
[6]袁磊，宁彬，谷琼.计算思维在计算机应用型人才培养中的应用探索[J].计算机时代， 2014（4）： 62-63.
[7]韩庆龙，李瑛，王凤芹.计算思维培养与软件设计基础课程改革初探[J].计算机教育， 2014（16）： 35-38.
[8]马莉.计算思维在信息安全课程改革中的应用[J].广西教育，2014（1）： 52-54.
[9]崔玲，王全民，吴丽影.基于计算思维的数据库技术及应用课程教学研究[J].计算机教育，2013（18）： 48-51.
[10]奎晓燕，杜华坤，王小玲.数据库应用基础课程计算思维能力培养[J].计算机教育， 2013（18）： 24-26.
[11]牟琴，谭良，周雄竣.基于计算思维的任务驱动式教学模式的研究[J].现代教育技术，2011（6）： 44-50.
[12]朱亚宗.论计算思维——计算思维的科学定位、基本原理及创新路径[J].计算机科学， 2009（4）：53-58.
[13]董荣胜， 古天龙.计算思维与计算机方法论[J].计算机科学，2009（1）：1-5.
[14]郭喜凤，孙兆豪，赵喜清.论计算思维工程化的层次结构[J].计算机科学，2009（4）： 64-67.
责任编辑何丽华
作者：邓单
计算思维培养与软件设计论文 篇2：
计算思维对中小学信息技术课的影响与启示
摘要：目前，我国中小学信息技术课程的实施已进入革新的关键期，尽管仍然存在着不少问题，但是注重培养学生的信息素養已经成为主流，而且得到了进一步的提升和强化。本文提出，强调计算思维的培养正是在这一背景下诸要素通力协作的结果，它进一步明确了中小学信息技术课程的核心价值所在，为信息技术课程改革注入新的活力。
关键词：计算思维；中小学信息技术课；信息素养
我国中小学信息技术课程的前身是各种类型的计算机课程，它的形成发展大致经历了以下四个阶段：第一阶段（20世纪80年代），这一阶段受“程序设计是第二文化”观点的影响，计算机课程在学校中是作为选修或辅修课程开设的，此时计算机教育等同于程序设计学习；第二阶段（20世纪90年代），计算机的普及化和简便化为计算机课程的开设提供了可能性，在“把计算机作为一种工具来应用”的理念下，计算机课程开始成为学校教育里的必修课程，开设计算机课程的目的就是学习将计算机作为一种工具，用来辅助教学、管理以及科研等活动；第三阶段（21世纪的前十年），伴随着计算机网络技术的飞速发展和应用加深，信息加工处理能力成为人们的基本素养之一，培养信息素养逐渐成为此时计算机课程的目标，尤其是在2000年颁布的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》，正式将“计算机课”改为“信息技术课”；第四阶段（2010年以来），计算机教育开始进入到培养计算思维新阶段。计算思维培养的目的就是要培养学生的创新能力、问题解决能力以及动手实践能力等。为此，各国开始加入到对学生计算思维能力培养的深入研究中。计算思维作为人的一种重要思维，它综合了人类进行问题解决的多种思维，毫无疑问，它是每个人都应该拥有的必备技能。[1]计算思维能力的提升可以使人们日常的学习、工作和生活更有效率，可以更好地创新地解决问题。但是计算思维的培养不是一蹴而就的，它如逻辑思维一样需要不断地培养、应用才可以提升，是一个循序渐进的过程。学生一旦掌握了计算思维这项基本技能，将会受用终身。
计算思维的理解与定位
1.计算思维的理解
计算思维并不是什么新兴事物，它其实早就作为一种思维方式存在于人脑中。它和计算机并无直接关系，甚至要远远早于计算机的产生，可以说计算思维是随着人类的发展而发展的，只不过一直未得到人们的重视和深入研究。后来，由于计算机等系列新兴信息技术的产生，人们逐渐意识到这种思维方式和计算机解决问题的方式很相似，所以形象地起名为“计算思维”，换句话说，是计算机的出现强化了计算思维的意义。[2]计算思维真正得到人们广泛关注应该是2006年3月，美国卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊Communications of the ACM发表学术论文引起的。周以真教授认为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，以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。[3]为了让人们更易于理解，又将其进一步解释为：通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看起来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法。虽然在这之前和之后很多业内人士从不同角度对计算思维给予了不同的定义和理解，但是目前来看，周以真教授对计算思维的定义是最清晰明确的。另外，周以真教授认为计算思维有如下几个特性：①概念化，不是程序化；②根本的，不是刻板的技能；③是人的，不是计算机的思维方式；④数学和工程思维的互补与融合；⑤是思想，不是人造物。[4]
2.计算思维的定位
科学按研究对象的不同分为自然科学、社会科学和思维科学三大类，而计算思维隶属于思维科学。[5]计算思维普遍被认知是解决问题的过程，在这个过程中会涉及许多计算机科学基础概念的运用，如分解问题、二元搜寻法、递归、循环、中断、队列、栈、树等。实际上，这些理论和技术本就存在于人类交流的表达方式中，只不过是随着计算机科学研究的深入，人们对其的认识越来越清晰化。计算思维除了在学习上能更好地促进学生学习相关学科知识，而且在日常生活工作中也常常用到，如如何快速查找资料，超市排队判断最快线路问题等。[6]随着人们对计算思维的认识越来越深刻，运用计算思维解决问题将成为信息技术课程的主要核心，培养学生的计算思维能力以及对计算机科学的兴趣将会成为今后的主流方向。在该课程中，要想使学生对计算思维有清晰的认识，并不断提高运用计算思维的能力，教师应增加更多的实践以及创设适当的情境对学生进行迁移练习，指导其在相关情境中如何更好地运用计算思维。过去说“学好数理化，走遍全天下”，这当然不仅仅是指这三门学科的理论知识，更多的是指通过学习这些课程让学生学会学习方法以及养成科学思维。笔者认为，中小学信息技术课程不是培养中小学生计算思维唯一的课程，但却是最好的课程形式之一。
计算思维对中小学信息技术课程的影响
1.培养计算思维促进中小学信息技术课程回归基础能力培养
目前我国中小学信息技术课程的主要目的是培养学生的信息素养，课程更多的是强调用信息技术工具解决实际问题，课程内容的设置随着技术的改变而改变，没有一个稳定的课程内涵。另外，因为信息技术课程在我国绝大部分地区并未列入中高考必修考试课程，学生不重视和不投入，甚至很多中小学一线信息技术教师自己也不重视，工作重心不是放在如何上好信息技术课上，而是担任学校的“勤杂工”，无休止地帮助其他学科的教师做课件、做考试后扫描试卷等勤杂工作。培养计算思维的提出，使人们清晰地认识到信息技术课程的核心价值和核心内容，因此，重视和着眼于中小学计算思维能力的培养应该成为信息技术教师一切工作的基石。
2.促进现有的信息技术课程改革
从国内开始开设计算机课程到现在的信息技术课程，国家对该课程不断调整改革。随着计算机（信息技术）教育的普适化，计算机（信息技术）几乎人人都会用，因为新软件不断开发，新版本不断升级，所以人们更多地是关注如何使用操作，但现有教材更新慢，课程实施明显落后于时代的发展，这表明现在的信息技术课程已不能满足学生的需求和社会进一步发展的要求。计算思维的明确提出，让广大一线师生能够准确地透过“现象”看到“本质”，能够重新审视我国中小学信息技术课程的系统变革，从教学内容到教学方法，再到教学评价和教学反馈，计算思维为信息技术课程开启了新的创新发展大门。[7]
3.计算思维对教师的影响
目前，我国中小学信息技术课教师专业水平还有待于进一步提高。[8]这几年，虽然各中小学较多地引进了计算机相关专业的毕业生，但他们很多并不是师范院校专门专业毕业的，对教育研究的把握有欠缺，且教龄短，教学经验显著不足，这些都制约着中小学信息技术课程的发展。如今计算思维的明确提出，对中小学信息技术一线教师提出了更专业的要求和提升方向。传统的按照教材进行“讲—练—用”的教学模式显然不能很好地培养学生的计算思维，所以在信息技术课程设计上教师应精心钻研，以培养学生的计算思维为课程实施的基本理念，结合实际情况，灵活采取适合方式，有目的地组织安排信息技术课程中的各种要素，从而形成新型的课程内容体系结构和新的教学方式。[9]
4.计算思维对学生的影响
教师的教与学生的学是一个交流沟通的互动过程，两者之间是密不可分的。素质教育观提倡学生是学习的主体，教师无论如何主导，关键还在于学生。计算思维的提出对学生的学习行为以及学习过程同样会带来很大的影响。目前，中小学信息技术课堂上学生学习大多是采取“听课—操作—应用”的模式，以此来学习使用某种软件。这种枯燥无味的课堂模式使得学生只对计算机这一“休闲娱乐工具”感兴趣（可以利用间隙上网、玩游戏），而对信息技术课毫无兴趣可言。兴趣是学习最好的老师，有目的地培养计算思维将会使学生学习的侧重点不同，从而激发其对学习的兴趣。例如，初中教材中关于Scratch编程的内容，这一部分的学习可以不用传统的学习方式，而关注为达到想要的效果，应该选择何种算法和框架结构去搭建脚本，以“分析问题—自主探究—形成认知”为主要学习过程，这样能给学生提供很大的发挥空间，最大限度地培养学生的创造力和实践动手能力。[10]
5.计算思维对信息技术教学应用的影响
信息技术在教育中的应用主要表现在各种教学软件的研发和恰当学习方式的学习环境设计上。目前在中小学信息技术的课堂上，教学软件只是作为课程的辅助工具，并未达到与课程的深度融合，至于学习环境设计，绝大多数只是基于目前的讲解式和灌输式教学的情境创设，很少出现能够体现学习者探究性和协作性的数字化学习环境设计。计算思维的引入将会使信息技术应用的地位上升，作用将会越来越大。为了更好地培养学生的计算思维，在教学软件的选取和学习环境的选择上一定要以有效完成教学设计为导向，在教学实施过程中，教学软件和教学环境不再是摆设，而是培养学生计算思维的强有力工具。例如，通过学习Scratch编程，不仅能够很好地让学生理解和掌握编程的基本思路和要求，更为重要的是能够促使学生关注自身思维问题，学会如何用计算思维来提升自己的学习效率。[11]
计算思维对中小学信息技术课程的启示
1.计算思维对信息技术课程改革的启示
教材是教学质量生成的基本要素。教材的编排与教学内容的选取有很大关系，目前，信息技术教材从小学到高中，重复性知识比较多，内容设置相对比较乱，体系还存在着不完善的地方。[12]而基于计算思维的培养，编制一套有本学科价值体系内涵的教材很重要，应在原有教材上保留精华，与时俱进，找到恰当的平衡点。比如，硬件、软件、操作系统、计算机发展史、信息的基本知识等偏理论的知识应构成独立的体系，给学生一个清晰的知识表征，形成思维导图，然后再要求学生完成对基本软件的学习。这样，至少能保证学生在学习某软件时知道该软件是如何用来解决实际问题的。同时，对学生学习效果的评价和教学活动的参与性提升等环节也需要建立相应的可操作方法，让学生能够清晰地看到自身思维能力和问题解决能力的不断提升。
2.计算思维对教师教的形式的启示
教师是实施教学设计的关键，教学设计应该处处以培养学生的计算思维为导向，教师只有有精心的教学设计和案例，才能使学生深刻领悟隐藏在知识背后的计算思维思想。同时，提高教师的专业素养是必然的，在职教师可以选择进修学习，利用网络的便利性使自己与国内外的优秀教师交流，并与同科目教师多探讨、多总结、多反思。另外，信息技术课程区别于传统学科，前沿性是最显著的特点，教师作为新课程改革中学生学习的促进者、教育教学的研究者、课程的开发者和建设者，其教学设计不能拘泥于书本上的知识，应及时将信息技术领域最新的动态结合教学实施，每一堂信息技术课的设计都应该利用一切可以利用的资源来培养学生的计算思维能力，教学形式也应灵活多样、延伸拓展。
3.计算思维对学生学的方式的启示
培养计算思维，学生不再是被动地接受学习，而是要自主地发现问题、解决问题，从而建构自己的认知。只有这样，学生的计算思维能力才能得到更好的培养，这也符合新一轮课程改革的素质教育观。计算思维的本质是抽象和自动化，使学生基于可计算的手段，以定量化的方式解决认为不能解决或难解的问题。学生在教师以培养学生的计算思维为导向的精心设计的教学活动下，自主探究、合作学习和积极思维，能够最大程度地发展自身的个性和创造力。在这样的学习过程中，学生的计算思维能力会得到更好的发展。例如，Scratch趣味编程学习，学生在自主探究、合作学习的过程中能更深刻地理解变量、选择结构以及循环嵌套等计算思维。学生只有深刻理解了计算思维，才会在现实生活中更好地解决相关问题和不断地提升自身的动手实践能力。
4.计算思维对信息技术教学应用的启示
基于对学生计算思维的培养，信息技术在教育教学中的应用地位应得到不断的提升。为此，一方面，数字化教学软件设计要更恰当地配合教学方式改革，教师可不拘泥于教材中推荐的使用软件，可因地制宜地选择其他更为丰富的有效教学资源。例如，在信息技术教材七年级上的通信技术模块中，讲到通信技术时列举的是QQ视频聊天。除此之外，还可以用微信来学习这部分知识，微信是时下主流的社交工具，更易于学生接受和激发学生学习兴趣。另一方面，在教学环境的创设上，教师不仅要利用PPT、计算机等软硬件资源，更需要进行教学模式和教学理念等软科学应用实力的提升与实践。培养学生的計算思维，需要将学生作为学习活动的主体，教师要积极发挥组织者和引导者的作用，教学软件和教学环境不再是课中的摆设，而是积极有效的学习支持系统。只有教师、学生、教学内容和教学环境资源四大因素形成一个良好的互动关系，积极有效的信息技术课教学活动才能得到行之有效的实施，学生的计算思维才能得到重点关注和有效提高。
总之，自新一轮基础教育课程改革以来，我国中小学信息技术课程无论是教学内容体系，还是教学方法都在不断提升之中。但是也应当看到，与飞速发展的技术相比，现有的教学内容体系中还存在一些显著的短板，不能很好地满足学生和社会发展的需要。计算思维的引入为时下中小学信息技术课程改革注入了新的血液，使信息技术课程有了稳定的核心和价值。当然，计算思维的培养不是一蹴而就的，要想成为一个成熟的课程内容主旨，还需要不断地探索和改进。但不可否认的是，这种思维方式一旦形成，就会成为人们必备的基本技能，将会对每个人的学习和生活产生巨大影响，受用终身。
作者：黄雅玉 胡卫星
计算思维培养与软件设计论文 篇3：
大学计算机基础教学与学生的计算思维培养研究
摘 要：计算思维作为一种非常著名和有效的学习思维，目前已经逐步引入到教学实践中。大学生计算机基础课是一门通用学科，而在大学计算机基础教学中引入计算思维无疑会起到很大的作用，学生一旦形成这种计算思维，便会对以后各科的学习产生巨大的推动作用。本文介绍了大学计算机基础课的现状，并阐释了计算思维的内涵，从个人实践角度提出了在大学生计算基础课中培养计算思维的方法。
关键词：高校；计算机基础；计算思维；教育
1 高校计算机基础课的现状
目前各大高校都开设了计算机基础课，然而目前各大高校的教学现状并不容乐观。在教育部颁布的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》中，“使学生在各自的专业中能够有意识地借鉴、引入计算机科学中的一些概念、技术和方法……利用计算机认识并处理计算机应用中可能出现的问题”成为高校学生学习计算机的一大目标。
然而，这一目标看似简单，实行起来却并不简单，从目前很多高校的教学现状来看，仍然存在很大差距。当然这与各个学科之间存在较大的不同，以及每个学生的计算机基础素养有很大关系。
目前大学计算机基础课的问题主要是体现在，课程仍然以枯燥、单调的技能介绍为主，向学生进行填鸭式的知识灌输，而缺乏引导和启发，学生在课堂上能学到的多是些刻板的公司、难懂的符号，对课程的被动型较大，接受新知识的积极性明显不高，进而导致学生对计算机基础课的兴趣索然无味。而在处理实际的计算机基础问题上又陷入茫然的境地，
这与很多教师在课堂上只重视理论而忽视与计算机基础实践的关联有很大的关系。久而久之，学生与现实实践相脱节，无法成功的将计算机知识运用到实践中去。其实，这里面真正的原因，就是教师在授课过程中，忽略了对学生计算思维的培养，学习过程需要学习思维，计算思维就是计算机基础课的学习思维，通过这种思维的培养可以让学生建立起自己的计算机基础课体系，能自主的参与学习，获得知识，这种计算思维的培养已经是当务之急。
2 计算思维的内涵
计算思维最早是由周以真教授第一次提出来的，2006年，正在美国卡内基大学任教的周以真开始研究计算机基础课的教学，她提到了计算思维，她第一次对这一概念做了精炼 的概括，她将计算思维解释为运用据算计科学的概念来对计算机问题进行解答和设计的行为的一种理解。它尽可能的涵盖了计算机科学中的许多活动。周以真教授将这种思维解释成一种获得新知识，求得真理的一种途径，而此种思维特别适合运用到计算机基础课程的教学当中。
根据研究表明，这种计算机思维特别容易融入到计算机基础的教学中，在计算机基础问题的求解过程中，这种思维能很好解决学生的问题，让学生变得求知向上，并能根据计算机思维的问题提出自己的见解，并运用到实践问题的解决中去。这种思维是一种处理问题的思维，周以真对这一理论贡献甚大，而此理论一经提出就受到很多人的追捧。很多学校，将计算思维的培养作为计算机基础课程的重要目标，同时反过来，这种计算思维一旦形成就会对计算机基础课产生很大的作用，可以让学生的计算机基础课水平不断提高。
3 培养计算思维的策略
计算机思维的培养几乎已经成为很多高校的一项共识，在计算机的基础教学中，培养大学生的计算思维甚至成为计算机基础课程的重要一部分。为了培养这种计算思维，笔者根据自己多年的研究，從理论角度出发，并联系计算机基础课的实践，提出以下计算思维的培养策略，希望大家能批评指正。
3.1 要从主观角度重视计算思维的培养
大学计算机基础课目前虽然在几乎所有高校都有开设，但是大学生对这一课程不够重视，甚至学校领导对这一课程也不够重视。至于计算思维的培养，大学生计算机基础课时培养这种思维的重要平台，通过这一平台能很好的培养大学生的计算思维。让学生从计算思维的萌芽到成熟，一步步，发挥着十分重要的意义。
因此，要培养大学生的计算思维，就要从主观性上重视大学生计算机基础课的教学，有机的将这种思维融合到教学中去。教师要针对培养计算思维，努力的设计出适应计算思维培养的课程，在教学内容的选择上，要有目的性，不能一味贪图而嚼不烂。要将课程内容模块化，并列出明确的教学目标，让学生在上课之初就明白学习目标是什么。
教师要敢于摈弃传统的老套的教学手法，而寻找一种适合计算思维培养的学习方法。教师在授课中要重点知识重点讲，难点疑点反复讲，化繁为简，化整为零，设计教学的基本线索，让学生一步步的进行，不要自乱了阵脚。久而久之逐渐建立起一种循序渐进，学生由被动接受变为主动汲取知识。这样学生就能逐渐形成一种学习的思维，慢慢接近这种计算思维。
3.2 要将计算思维与实践相互结合
目前，计算机基础课不仅向计算机专业的学生开设，也在想非计算机专业的学生开放，其目的就是让各个学科的学生能在学习计算机基础课的过程中找到计算机基础课与其他学科之间的关联，并未其它学科所服务。
在解决专业问题时，利用好计算机基础课的技术，为专业问题的解决提供基础，是各大高校面向所有学科计算机基础课的出发点和共识。
基于这一点，在很多计算机基础课面向不同学科的学生时，都需要建立一定的典型案例或者说模型，以供不同学科的学生来学习。因此，设计这样使用不同专业的案例，能有效的培养学生的专业思维，这种思维形式其实就是一种计算思维，这种思维能音带学生逐步形成解决问题的思维，通过案例来透视问题的关键，并抓住哦解决问题的根本，把脉专业的动向。更为重要的是，这种与实践结合的计算思维能帮助学生解决实践中遇到的问题。为学生的实践打下了牢固的基础。甚至有些学生在学习中还会积极探索新的学习方法。
3.3 通过实验法培养学生的计算思维
实验法目前在理科，尤其是化学、物理、医学方面应用较为广泛，而在大学生计算机基础课程却运用的较为稀少。实验方法能够让学生形成一种计算思维，在做实验前会做出大胆的猜测，而在实验中会小心求证，并最终将实验得出的结论与最初的预测结果进行比对，这样一个过程，可以培养出学生客观、系统的计算思维。
综上所述，如果能将这种实验法运用到大学生计算机基础课程中去，便能很好的培养学生的计算思维。在中实验法中，教师要引导学生积极的破除实验教学必须严密一幅理论的陈旧模式，让学生根据一定的依据大胆做出推测。并在实验中，综合运用自己此前所学到的知识，而能因此形成一种全面的计算思维，学习能力也能大大提高。
3.4 汇聚和整合教学资源
要创造适合培养学生计算思维的环境，必须要大力整合教学资源，为计算思维的培养和开展创造一定的物质条件。
比如说，在现代化的信息化的时代背景下，提供网络技术和信息技术的支持自然是必不可少，要充分运用多媒体技术为学生营造出一种适合培养计算思维的氛围来，让学生能自由轻松的学习，通过各种案例开拓自己的眼界，提供多元的发展条件，学生可以利用技术上的优势结合自身的特点，寻找适合自己的多元发展目标。这样能很大的激发学生的潜能，让每个学生都形成属于自己的计算思维。
教师要积极的投身到教学中，为学生搭建一个颇具指导性的框架，同时也不要束缚学生发展，让学生感到束手束脚，相反要利用现代化的信息、网络优势让学生自己对周边的资源进行一定力所能及的整合，不断拓展自己的发展空间。
参考文献：
[1]朱鸣华，赵铭伟，赵晶，林鸿飞.计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨[J].中国大学教学，2012（3）：33-35.
[2]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：7-11.
[3]牟琴，谭良.计算思维的研究及其进展[J].计算机科学，2011（3）：10-15.
[4]朱勇，张芳，李晓辉.农业院校大学生“计算思维”意识的培养[J].高等农业教育，2012（3）：89-91.
[5]龚沛曾，杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012（5）：51-54.
作者简介：赵阳（1978-），男，山东微山人，硕士，山东工程学院信息科学与工程系讲师，主要研究方向为计算机应用技术、软件设计。
作者单位：山东农业工程学院信息科学与工程系，济南 250100
作者：赵阳