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《C++程序设计》计算思维教学实践初探 　　摘要；把计算思维贯穿到《C++程序设计》课程的教学中，让计算思维和实证思维、逻辑思维一样，成为学生的基本科学思维能力。对基于计算思维的《C++程序设计》课程教学实践及强化计算思维能力培养的教学方法进行了有益的探索。介绍了基于计算思维教育的《C++程序设计》课程设计 关键词：计算思维；程序设计；教学实践；算法 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0143-03 《程序设计基础》是大多数理工科学生及部分文科学生的选修课甚至必修课，而C++语言又是大多数学校教授这门课程的首选语言。开设这门课程的意义，很多学生甚至部分老师认为就只是为了掌握一门编程语言，为语言而学习语言，为编程而学习编程。事实上，大多数学生没有认识到的是，通过学习一门编程语言，进而学会编程，可以让他们拥有与听说读写同等重要的认知能力――计算思维。可以说计算思维是我们和计算机对话的接口，通过学习这门课程，让学生具备初步的计算思维能力也是开设《程序设计基础》这门课程的一个重要目的 什么是计算思维，卡内基梅隆大学的周以真教授对其进行了系统阐述和推广。周以真教授认为，计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能，每一个人，都应热心于它的学习和运用。如果一个人具备计算思维能力，则能让他“像计算机科学家一样思考”。对于计算思维，她是这样定义的：“计算思维是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。计算思维包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”。那么，什么是像计算机科学家一样的思考呢？因为计算机科学家具备了丰富的计算机科学理论和知识，总是以自己扎实的学科知识从事计算机相关的研究工作，同时，在日常的生活中，也会自觉或者不自觉地运用计算机学科知识解释身边的现象、解决身边的问题 计算思维描述的不仅是计算，能计算不等于有计算思维；计算思维是人的思维，不是程序，也不是计算机的思维，大学生学习《C++程序设计》这门课，应该从单纯的语言、编程的学习，转变到计算思维的培养学习上来，使计算思维如同实证思维、逻辑思维一样，成为每个学生应该具备的基本科学思维能力 如何把计算思维引入到《C++程序设计》这门课程中来，本人在教学过程中开展了有益的实践和探索，得到了学生的认可 1基于经典算法的计算思维教学实践 将《C++程序设计》课程的重点转到程序设计的思想和方法上来，而不是仅仅教授一门程序设计语言及其应用。课程以“发现问题――分析问题一寻求不同解决方法―对比选优―解决问题”的“问题求解驱动式”的讲授方法，通过实际的案例中的一些经典算法，尽可能地讲授清楚计算思维在解决实际问题中的作用 比如在讲授完排序算法后，给出一个背包问题的案例；出去远足，允许你带一个规定大小的背包，装尽可能多能量（卡路里）的食品。这是经典的背包问题。你可以预先将所有食品的能量按大小排序，然后按顺序从高到低装包。但你的背包是限重的，能量高的食品可能很重，导致你装的食品很少，从而总能量并不高。一种方法是以卡路里/重量的比率排序，按比率?母叩降偷乃承蚪?食品装入背包，从而希望装入背包的食品总能量最高。这种以每次价值最大为依据解决问题的思想就是贪心策略 贪心策略的基本思想是把求解问题的任务分解为若干个步骤，但算法在每一步骤的决定可能是短视的，即该步骤所采取的方法是局部最优而非全局最优解。尽管并不是所有问题的局部最优解就是全局最优解，但在实际问题求解过程中，仍然可以用贪心策略得到可以接受的问题解 从计算思维的角度看，贪心策略为我们提供了解决问题的一个方法：以当前和局部最优化为出发点去求解问题简单易行，具有一定的适用性 在讲授函数的递归调用这个知识点时，通过介绍归并排序这个实例提出分治策略的思想，即把一个较复杂的问题分解为若干个与原问题同结构但规模较小的子问题，然后以递归的方式求解这些子问题，并通过合并子问题的解得到原问题的解 分治策略也体现了一种计算思维在里面，它是解决工作和生活中很多问题的一种常用方法。分治策略为我们提供了这样一种思路，当面对复杂问题时，可以把问题转化为相互之间具有一定联系的、规模较小的、解决方法类似的子问题，最后通过合并子问题的解得到原问题的解 通过这样的案例，讲解若干典型算法在问题求解中的应用，揭示其所体现的计算思维，让学生在学习算法思想的过程中逐步培养他们的计算思维能力。同时感受具备一定的计算思维能力所带来的好处 2强化计算思维能力培养的教学方法 《C++程序设计》作为非计算机专业的学生的计算机语言的入门课程，要学好它是有难度的，C++的语法规则繁琐、枯燥、抽象，对具体语法规则的学习和记忆会影响学生对语言本身内涵的理解和计算思维的体验。本