计算思维与 《 大学计算机》

1. 计算思维与《大学计算机》 战德臣 哈尔滨工业大学 教育部教学指导委员会成员 2011.06.19

2. 计算思维/计算能力 知识/技能 应用计算手段进行各学科研究和创新 支持各学科研究创新的新型计算手段 计算机及其通用计算手段的应用 非计算机专业学生的未来计算能力 当前的非计算机专业计算机教学关注点 当前大学计算机基础课程教学存在的问题 • 将大量的历史文献数据聚集成库，开发辅助人们计算与分析的工具(信息表示、数据采集、数据输入、计算、分析、可视化输出)，人们可以利用这些工具去进行新药物、新材料等等的研究和开发等。 • 1998年的诺贝尔奖便授予一个工具的开发者：GAUSSIAN软件的开发者--波普(John Pople) 。 Gap 层次1：知识/技能的教学  层次2：贯通知识/技能的教学  层次3：知识/技能背后的计算思维

3. 计算思维的培养 • 计算思维的培养是通过多门课程建立起来的，而不只是大学计算机一门课的责任 各专业计算类相关课程 与专业结合 计算机专业类课程 能力 算法与高级语言程序设计 数字电路与汇编语言程序设计 问题求解能力的训练 思维 通识计算思维的理解 大学计算机 知识

4. 计算思维：“知识”与“知识的贯通(思维)” • 0和1的思维：讲授实现的思维而非实现的细节，可见可实现的思维而非抽象的概念化的思维； • 蕴含着思维：语义符号化符号计算化计算自动化分层构造化构造集成化。

5. 计算思维：“知识”与“知识的贯通(思维)” • 冯.诺依曼计算机：计算机的物理实现 • 浓缩不同课程内容的精华, 贯通起来形成计算思维

6. 计算思维：“知识”与“知识的贯通(思维)” • 现代计算机系统 • 浓缩不同课程内容的精华, 贯通起来形成计算思维

7. 更大的语言积木块 自动 转换 编译程序 语言积木块 自动 转换 编译程序 高级语言源程序 自动 转换 编译程序 汇编语言源程序 自动 转换 汇编程序 计算思维：“不同抽象的计算机(思维)” 计算机 计算机 计算机 计算机 机器语言程序

8. 计算思维：“不同抽象的计算机(思维)”

9. 计算思维：从“简单的示例”到“一般性的思维”计算思维：从“简单的示例”到“一般性的思维” 简单的示例能使学生明白 一般性的思维可促进学生联想与扩展

10. 计算思维： “问题求解框架” 算法类问题求解框架 系统类问题求解框架

11. 计算思维及其牵引的相关知识和基本素养 计算机系统(硬件系统/软件 系统/网络 系统/数据库系统)及其应用 《大学计算机》的教学内容设计 教学单元1：引论 教学单元2：计算原理 教学单元3：操作系统基础 教学单元4：问题求解框架 教学单元5：算法描述与程序设计基础 教学单元6：互联网计算基础 教学单元7：数据库系统基础 教学单元8：科技文章/文稿电子化制作、编排与发布 教学单元9：计算机安全与信息安全