1、李廉教授指出：计算思维是人类科学思维固有的组成部分，以可行和构造为特征。计算思维表达构造和操作，因为对于人的集体行为，需要一个群体的共同理解，因此要具有以下的特征，有限性（可表述性）、确定性（无歧义性）、机械性（不因人而异）。Richard M. Karp教授提出的“计算透镜（Computational Lens）理念也提出要将计算作为一种通用的思维方式，通过这种广义的计算（涉及信息处理、执行算法、关注复杂度）来描述各类自然过程和社会过程，从而解决各个学科的问题。这一理念试图将计算机科学由最初的数值计算工具、仿真与可视化技术以及后来基于网络、面向多学科的e-Science平台，变成普遍适用于自
2、然和社会领域的通用思维模式。计算科学是一门正在兴起的综合性学科，它依赖于先进的计算机及计算技术对理论科学、大型实验、观测数据、应用科学、国防以及社会科学进行模型化、模拟与仿真、计算等。特别是对极复杂系统进行模型与程序化，然后利用计算机给出严格理论及实验无法达到的过程数据或者直接模拟出整个复杂过程的演变或者预测过程的发展趋势。对基础科学、应用科学、国防科学、社会科学以及工程技术等的发展有着不可估量的科学作用与经济效益。Karp的计算透镜是对计算机科学及计算思维的重要拓展。目前人们普遍地以各种不同形式和方式生活在各种网络中。人们频繁地收发电子邮件和使用搜索引擎，随时随地拨打移动电话和发送短信，每天
3、刷卡乘坐交通工具，经常使用信用卡购物，写博客，发微博，通过SNS来维护人际关系以上的种种事情都留下了人们的数字印记。海量的数字印记汇聚起来就成为一幅复杂的个人和集体的行为图景，这些都是对现实社会的人及组织行为的映射，网络数据可用来分析个人和群体的行为模式，从而深化人们对生活、组织和社会的理解。随着信息化和网络化的不断普及与深入，社会动态变化的速度和规模已经提高到一个前所未有的水平，也迫切地希望利用海量数字印记掌握社会变化。从这个角度出发，将计算科学应用于社会科学便自然而然提出了计算社会科学，其主要特点是让社会科学的研究走向基于数据驱动和定量分析的道路。2009年Lazer等在Science杂志
4、上提出了计算社会科学概念，指出计算社会科学的研究涉及如下三个相互关联的问题：人们的交互方式、社会群体网络的形态及其演化规律。这三个问题的研究可以帮助人们解答很多社会问题。计算社会科学是计算思维在推动其他学科发展的典型示范。计算思维、计算透镜、计算社会科学等概念的提出对计算机教学工作提出了挑战，并指明了方向：一方面要从计算思维、计算透镜、计算社会科学获取新颖和丰富的教学内容，另一方面要从计算机学科的本质和区别于其他学科的学科特点出发组织教学。理解好计算思维，围绕计算思维改进计算机基础教学，是解决上述两方面的根本。笔者认为可以将计算思维从算法思维角度简化成“合理抽象、高效算法，从工程思维角度简化为
5、“合理建模、高效实施。通过这样的简化可加深对计算思维的理解，增强在学习及教学过程中的可操作性。二、国外大学计算机基础教学与计算思维国外著名高校已经对计算思维的培养有了充分的认识和行动。斯坦福大学在“下个十年计算机课程开设情况方案中提出了新的核心课程体系，包括计算机数学基础、计算机科学中的概率论、数据结构和算法的理论核心课程，以及包括抽象思维和编程方法、计算机系统与组成、计算机系统和网络原理在内的系统核心课程。强调将计算理论和计算思维的培养纳入课程全过程。卡耐基梅隆大学的计算机科学学院也正在计划对其入门课程系列进行大的修订，这不仅会影响计算机专业学生，也会影响到全校范围内选修计算机科学相关课程其
6、他学生。修订包括：为计算机专业和非计算机专业开设的入门课程要推广计算思维的原理;针对软件的高可靠性加强高可信软件开发及方法的学习;考虑到未来程序主要利用并行计算实现高性能，着力培养学生这方面的能力。在卡耐基梅隆大学的计算机课程体系中，其入门课程共有3门，分别是15-110、15-122、15-150，如下图所示。这3门课程要围绕着计算思维进行调整。15-110 计算机科学原理作为大学第一门计算机课程，是其他计算机相关课程的基础。计算机科学原理以培养计算思维为主，不要求过多的计算机专业背景或是编程经验，计算机和非计算机专业的学生都可以选修。15-110已于2011年秋季开出。三、计算机教学应当培
7、养学生的三种能力1.计算机使用能力（Computer Literacy）。即基本的使用计算机和应用程序的能力，例如使用word编辑器，读写文件以及使用浏览器等。现在高中阶段计算机基础教学普及率逐渐提高，这类教学内容大多数学生在高中阶段早已经十分熟悉，如果在大学阶段再安排这类课程的重复教学，既浪费宝贵的教学资源又影响学生的学习兴趣。对于之前没有接受过计算机教育的大学新生，完全可以利用学校的教学资源自学相关操作。故笔者认为，计算机使用能力的培养应该从大学计算机教学体系中压缩甚至移除。关键词：学习兴趣课程教学 中职教育诺贝尔奖金获得者丁肇中说过：“任何科学研究，最重要的是看对于自己所从事的工作有没有
8、兴趣，换句话说，也就是有没有事业心，这不能有丝毫的强迫。 中职计算机课程教学中应重视学生与教师的交流，培养学生积极的兴趣，激发学习的积极性，如果学生对某种事物发生了兴趣,才会启动思维。只有对一个问题感兴趣了,才会主动去寻找解决它的办法,一个人只有在做事情时感到快乐,才能充分发挥自身的聪明才智有所创造，从而保证教学质量，提高教学效果，达到教学目的。计算机基础教程是一门公共基础课,是对学生以后的工作和学习所进行的必要的技能培训,同时也是学习其他计算机知识的入门课程。因此,如何培养学生的学习兴趣,激发学生学习的热情和积极性,是学好计算机公共课程的关键因素,也是任课教师目前要重点解决的根本问题。1、培
9、养学生学习计算机兴趣的重要性职业教育不同于普通的教育，目的是要让所有学生在轻松愉悦的氛围中掌握知识，增长技能，发展能力。作为教育者的我们肩负着培养合格人才，让学生学会生存、学会学习的重任。因此，在课堂教学中，如何培养学生的学习兴趣，引导学生主动学习，掌握学习方法是一个值得大家永远探讨的课题。作为一名计算机教师的我更加深切体会到，在教学过程中培养学生对计算饥的学习兴趣是多么的重要。学生只有对学习产生浓厚的趣，才会专心听讲，积极思考，从而学到新的知识。如果学生对学习产生了兴趣，就会表现出对学习的一种特殊情感，学习起来乐此不疲，正所谓“乐学之下无负担。2、如何培养学生学习计算机的兴趣2、1情感是计算
10、机课程教学中不可忽视的因素由于中职生的基础知识、自身素质及学习方法等方面的因素，学生学习计算机课程的兴趣、积极性以及上课时的课堂氛围不是很积极。所以有时教师的教与学生的学难于同步，虽然通过采用其他教学方法（如任务驱动法、多媒体教学法、项目教学法等）对教学质量有所补救，但认真观察研究后发现引起学生学习兴趣、积极性下降的主要原因在于学生的主观认识发生了变化，而引起这种变化的主因就是学生的情感因素。因而，对于计算机课程的教学，教师与学生的沟通与交流是一种必不可少的且最有效的课堂教学手段，同时也提示我们：情感教育在现代教学中的作用也不容忽视。因此，探讨情感因素在计算机教学中的作用，对于培养学生良好的学
11、习品质，促进学生的全面发展具有重要意义。2、2在教学中创设愉快的教学环境，提高学习兴趣在教学中,对于基本知识的了解及基本操作的训练,是件比较枯燥的事情。教师可以利用辅助教学软件,充分利用计算机的特点,借助文字、图片、声音的合成,做到图文并茂、动态显示,使生动活泼的动画界面与学习相伴随。此外还可以借助于实物比如在介绍计算机组成的时候,可以找一台主机,让学生自己见到、摸到主板、cpu、内存、硬盘、光驱等部件,让学生自己动手组装电脑,增强对这些部件的认识,从而增强学生的参与意识,创造出一种愉快的学习环境。例如：在计算机基础课上，讲解W ORD文字处理部分时，事先充分准备，精心制作了一张板报。无论是鲜
12、艳的花边，还是明丽的图片，甚至艺术字、分栏、文字底纹，小巧的表格，都引起学生的一片赞叹。原来不起眼的WORD不仅仅只能打字，还能排版出如此好看的报纸版面，这就充分激起了学生的好奇心，这些都是怎么做到的呢?毫无疑问，接下来知识的讲解就会变得非常顺利，教学过程在学生求之不得的渴望眼神中如期完成。2、3加强学生实践性的学习，在动手中找到乐趣在实践课的教学设计上可以从以下几点培养学生的学习兴趣。首先，从时间安排上向实践课倾斜。实践课的课时占总课时的66% ,使学生有更多的时间去动手操作计算机,培养兴趣也可以给学生留出很大的创造空间。其次，由多媒体方式改成在计算机机房授课,保证学生每人一台计算机,通过相
13、应的 软件,教师演示讲授的内容可以直接显示到学生端,增强了直观性,使学生能够看得清,记得牢。在 实践课的内容安排上做到重点突出、目的明确、内容合理。按照教学进度以实训科目为线索,学生自主完成,任课教师提供辅导。学生完成所有知识学习后,利用计算机基础测试软件,以综合试题的形式进行实践学习和强化训练,学生可自主从题库中抽取试题, 系统自动计时,自动评分,学生可清楚的看到自己的成绩,而且可以知道自己做错的题目,这样通过成绩进一步调动了学生学习计算机课程的兴趣。2、4理论 联系实际，让兴趣转化为技能从生产和生活中选取一些与教学相关、生活形象的实例，能使课本上抽象的知识具体化，让深奥的道理通俗化，从而使
14、学生产生一种熟悉感、亲切感并很快地把学生的思想集中在教学内容上，起到触类旁通，引人入胜的效果。讲解 网络部分知识时，问问学生平时在家上不上网，上网时浏览哪些网页，用什么下载工具进行下载，此时此刻，学生会自然而然地把自己上网用过的软件，遇到的问题说出来，使学生感觉到上课学的知识就是自己在生活中的实际 应用，并不感到陌生，从而对网络的学习产生浓厚兴趣。我们甚至可以利用教学知识把游戏引入课堂，寓教学于游戏中，可以使学生在轻松愉快的自学活动中掌握教学知识。2、5教师应与学生建立融洽的关系教师在课堂上营造轻松的教学氛围，可以让学生在愉快的教学气氛中学习，教师的微笑和态度的友善是学生最容易接纳的，态度的平
15、和能使教师逐步和学生建立起融洽和谐的师生关系，使学生能很快喜欢你这个老师和你这门学科。教师也只有通过和学生接触、聊天、交流，像朋友一样跟学生谈天说地，才能发现学生的优点和亮点。同时在交流过程中，学生也会感觉得到教师的尊重、友爱，而当这种情感得到满足之后，他们就会对你这个教师感兴趣，进而他们会以更大的热情来上好计算机课。良好的关系也会促使他们对教师更加尊重、信赖而敢于向你提出各种各样的问题，通过问题的解答，学生不仅学会了计算机方面的知识，对于生活方面或其他方面的知识也得到了丰富和提高，这时学生会更加依赖你、信任你，也会更加喜欢学习计算机课程。二年计算机班的一位同学和我一样喜欢玩球，球就成了我们交
16、流、聊天的平台，通过多次的交手与交谈，我们成了朋友。同时，他学习的热情也慢慢从课堂扩展到了课后。随后，他便成了他们班计算机维护的高手，负责维护他们班其他同学的电脑。总之，学生学习兴趣的培养,是学好计算机基础课程的关键,也是一个长期复杂的过程, 要不断的培养学生对计算机课程的兴趣，激发学习的积极性，活跃课堂气氛，从而保证教学质量，提高教学效果，达到教学目的，这需要每一位教师的努力和探索。尽管ENIAC有许多不足之处，但它毕竟是计算机的始祖，揭开了计算机时代的序幕。计算机的发展到目前为止共经历了四个时代：1.电子计算机（1946-1957）这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件，用光屏
17、管或汞延时电路作存储器，输入域输出主要采用穿孔卡片或纸带，体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵。在软件上，通常使用机器语言或者汇编语言;来编写应用程序，因此这一时代的计算机主要用于科学计算。2.晶体管计算机（1958-1964）20世纪50年代中期，晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展，由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件，用磁芯或磁鼓作存储器，在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也相应的出现了，如Fortran，Cobol，Algo160等计算机高级语言。晶体管计算机被用于科学计算的同时，也开始在数据处理、过程控制方面得到应用。3
18、.中小规模集成电路计算机（1965-1971）20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，成功制造了集成电路。中小规模集成电路成为计算机的主要部件，主存储器也渐渐过渡到半导体存储器，使计算机的体积更小，大大降低了计算机计算时的功耗，由于减少了焊点和接插件，进一步提高了计算机的可靠性。在软件方面，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言，其应用领域也进一步扩大。4.大规模和超大规模集成电路计算机（1971-2014）随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程，计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高。集成更高的大容量半导体存储器作为内存储器，发展了并行技术和多机系统，出现了精
19、简指令集计算机（RISC），软件系统工程化、理论化，程序设计自动化。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大，几乎所有领域都能看到计算机的“身影。二、计算机新技术的发展趋势目前我们处于计算机发展的第四时代，随着世界科技创新的不断进步，计算机领域也在不断进行着技术上的革新。计算机在面向改变人类生活，提升人类生活的目标发展的同时，也呈现着智能化、多极化、网络化、多媒体化等发展趋势。1.智能化 计算机智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。智能化的研究领域很多， 其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、
20、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。2.多极化 随着世界经济与科技的发展，计算机在很多领域发挥着至关重要的作用。为了满足不同领域的要求，计算机也在朝向不同领域发展，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域。3.网络化 互联网的出现使原本孤立于世界各方的计算机连接起来，随着人类网络技术的蓬勃发展，计算机在网络中的运用程度还将大幅提升。计算机网络化彻底改变了人类世界，人们通过互联网进行沟通、交流（QQ、微博等），教育资源共享（文献查阅、远程教育等）、信息查阅共享（XX、谷歌）等，特别是无线网络的出现，极大的提高了人们使用网络的便捷性，未来计算机将会进一步向网络化方面发展
21、。4.多媒体化 传统的计算机处理的信息主要是字符和数字。然而随着计算机技术的进步，人们开始更多地使用计算机处理图片、文字、声音、图像、视频等多种形式的多媒体信息。多媒体技术可以集图形、图像、音频、视频、文字为一体，使信息处理的对象和内容更加接近真实世界。计算机向着多媒体化的方向发展，必然使得我们的生活更加丰富多彩。三、计算机新技术在计算机的多方面发展趋势下，研咳嗽笨辟了许多新兴技术适应时代的需要。就目前而言，影响比较大的新技术主要有：芯片技术、并行处理技术、64位操作系统 、千兆位网络 、网络计算 、云计算、物联网等。1.芯片技术从1971年微处理器问世后，计算机经历了4位机、8位机和16位机
22、的时代，90年代初，出现了32位结构的微处理器计算系统，并将进入64位计算时代。自从1991年MIPS公司的64位机R4000问世之后，已陆续有DEC公司的Alpha 21064、21066、21164和21264，HP公司PA8000IBM/Motorola/Alpha的Power PC 620，Sun公司的Ultra-SPARC以及Intel公司的Merced等64位机出现。到了21世纪初，还有英特尔的奔腾、酷睿、SNB系列 。2.并行处理技术并行处理技术是40年来在微电子、印刷电路、高密度封装技术、高性能处理机、存储系统、外围设备、通信通道、语言开发、编译技术、操作系统、程序设计环境和应
23、用问题等研究和工业发展的产物，并行计算机具有代表性的应用领域有：天气预报建模、VLSI电路的计算机辅助设计、大型数据库管理、人工智能、犯罪控制和国防战略研究等，而且它的应用范围还在不断地扩大。并行处理技术主要是以算法为核心，并行语言为描述，软硬件作为实现工具的相互联系而又相互制约的一种结构技术。3.64位操作系统在计算机架构中，64位整数、内存地址或其他数据单元，是指它们最高达到64位（8字节）宽。此外，64位CPU和算术逻辑单元架构是以寄存器、内存总线或者数据总线的大小为基准。 64 位CPU在1960年代，便已存在于超级计算机，且早在1990年代，就有以 RISC 为基础的工作站和服务器。
24、2003年才以 x86-64 和 64 位 PowerPC 处理器架构的形式引入到（在此之前是 32 位）个人计算机领域的主流。4.千兆位网络千兆位以太网是IEEE 802.3以太网标准的扩展，传输速度为每秒1000兆位（即1Gbps）。最初应用于大型校园网，能把现有的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接起来。它可取代100Mbps FDDI网，也是ATM技术的强劲对手。5.网络计算在21世纪即将到来之际，世界各大硬件公司都提出了自己对未来的看法，诸如IBM的网络中心计算、SCO的Internet计算、Oracle的网络计算、Sybase的分布式计算、Intel的MMX计算、Mic
25、rosoft的NT计算、DEC的Web计算、HP的可缩放优质服务器、Sun公司的Java计算等。Sun早就提出了“网络就是计算机的口号。总之，从世界IT发展趋势看，网络计算时代已经到来。6.云计算云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后
26、来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户可以通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。7.物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是：“The Internet of things。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信 也就是物物相息。物联网就是“物物相连的互联网。物联网通过智能感知
27、、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。四、新型计算机在计算机新技术层出不穷的背景下，计算机类型也经历着一次次的改革创新，现在出现或者未出现的新型计算机有DNA计算机、量子计算机、光计算机、纳米计算机、生物计算机、神经计算机等。1.DNA计算机 这是一种生物形式的计算机。它是利用DNA（脱氧核糖核酸）建立的一种完整的信息技术形式，以编码的DNA序列（通常意义上计算机内存）为运
28、算对象，通过分子生物学的运算操作以解决复杂的数学难题。与传统的电子计算机相比，DNA计算机有着很多优点，比如：1）体积小。其体积之小，可同时容纳1万亿个此类计算机于一支试管中。2）存贮量大。1立方米的DNA溶液，可以存贮1万亿亿的二进制数据。1立方厘米空间的DNA可储存的资料量超过1兆片CD容量。3）运算快。其运算速度可以达到每秒10亿次，十几个小时的DNA计算，相当于所有电脑问世以来的总运算量。4）耗能低。DNA计算机的能耗非常低，仅相当于普通电脑的10亿分之一。如果放置在活体细胞内，能耗还会更低。5）并行性。普通电脑采用的都是以顺序执行指令的方式运算，由于DNA独特的数据结构，数以亿计的D
29、NA计算机可以同时从不同角度处理一个问题，工作一次可以进行10亿次运算，即并行的方式工作，大大提高了效率。此外，DNA计算机能够使科学观察与化学反应同步，节省大笔的科研经费。2.量子计算机这是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行的线性运算，而是同时进行所有可能的运算，例如量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能。量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算速度可能比奔腾4芯片快10亿
