从计算思维到大学计算机基础教学核心课程建设说课材料
43页1、从计算思维到大学计算机基础教学核心课程建设,何钦铭 浙江大学计算机学院 2012年11月23日,提 纲,引言 计算机基础教学改革的需求 围绕计算思维教学改革的实施模式 案例1(模式3):新生研讨课面向问题求解的思维训练 案例2(模式2):大学计算机基础教学内容重组 案例3(模式1):程序设计基础案例教学及资源建设,计算思维研究 宏观层面,揭示计算的泛在特征 自然、社会和工程系统都禀赋着计算属性 计算是人工科学、自然科学 微观层面,挖掘计算的内涵特征: 疏理学科本质特征和核心方法 核心方法、原理的归类、分析 具体内涵有不同看法,引言,Karp的观点,Richard M. Karp UC Berkeley教授,Turing奖(1985),自然和社会系统自身的内部禀赋着丰富的属于计算的演化规律,计算不仅是一门关于人工现象的科学,还是一门关于自然现象的科学,P.J.Denning观点 ACM前主席,Communications of ACM, Vol.49, No.3,7类原理:计算机理的功能角度 Computation: meaning and limits of computation C
2、ommunication:reliable data transmission Coordination:cooperation among networked entities Recollection:storage and retrieval of information Automation:meaning and limits of automation Evaluation:performance prediction and capacity planning Design:building reliable software systems,4类核心实践 Programming Systems and systems thinking Modeling, validating, testing, and measuring Innovating,Criteria: Universal Recurrent Broadly Influential,Great Principles of Computing,CC 1991 计算机学科重复出现的12个基本概念:,概念和形式化模
3、型(Conceptual and Format Models) 演化(Evolution) 抽象层次(Levels of Abstraction) 绑定(Binding) 按空间排序(Ordering in Space) 按时间排序(Ordering in Time) 重用(Reuse) 折中和结论(Tradeoffs and Consequences) 大问题的复杂性(Complexity of Large Problems) 一致性和完备性(Consistency and Completeness) 效率(Efficiency) 安全性(Security),不同层次计算环境的问题求解与构造方法-抽象级、指令/语言级、系统级,对象构造: 编解码 建模 陈述 过程构造: 约简、嵌入、转化和仿真 递归、并行 抽象和分解 启发式推理 平衡与折中 验证构造: 预防、保护、冗余、容错、纠错 多维度考良(时间、空间、简洁、社会、成本),对象构造: 概念和形式化模型 演化 抽象层次 过程构造: 绑定 按空间排序 按时间排序 重用 折中和结论 验证构造: 大问题的复杂性 一致性和完备性 效率 安全性
4、,数学思维,逻辑思维,工程思维,计算思维,抽象级问题求解,指令/语言级问题求解,系统级问题求解,计算思维与传统思维,计算机基础教学的改革需求,计算机基础教学在大学教育中的作用 对知识结构的贡献:X+info的复合型知识结构 对思维方式的贡献:计算机学科独特的思维方式 对能力培养的贡献:研究/探索的工具、实践创新能力,地位 等同于数学课程、物理课程一样重要的课程 以观察和总结自然规律为特征的实证思维,以物理学科为代表 以推理和演绎为特征的推理思维,以数学学科为代表 以设计和构造为特征的计算思维,以计算机学科为代表 -李廉教授,形势背景: 对计算机基础教学的更高要求 对计算机基础教学的多样化要求 计算机技术内容更新快 信息技术在中小学的普及,计算机基础教学的改革需求,计算机基础教学的改革需求,挑战1:对计算机基础教学认识的片面认识 “计算机会用即可”、“计算机就是程序设计”、。 危害: 学时被压缩、资源得不到充分配置 大学计算机基础课程可有可无、学生认识误区 挑战2:对计算机基础教学内容和教学方法改革的挑战 知识构成庞杂、内容更新快 与计算机基础教学相对有限学时和有限目标的矛盾 浓缩论,计
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