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摘要：近年来，计算学科不断发展，文章首先介绍了计算思维的定义，分析了程序设计在整个计算思维的地位和作用，指出了在程序设计课程教学不能停留在知识传授、技术与应用的地步，要提升到计算思维高度，并强调了程序设计课程教学对计算思维能力培养的重要性，最后按照计算思维核心内容，探讨了程序设计课程设置、教学方法及教学手段。
关键词：计算思维；程序设计；课程改革
2006年，美国周以真（Jeannette Wing）教授清晰化、系统化阐述了计算思维定义，她认为，计算思维代表一种普通的认识和一类普适的技能，不仅仅是计算机科学家、计算机从业人员，每一个人都应该热心于它的学习和运用；国内也不断对计算思维开展研究，从2010年，西安首届九校联盟计算机基础课程研讨会提出的需要把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务；同年，陈国良院士提倡将计算思维引入计算机基础教育。各高校纷纷开展计算思维教学改革研究，计算思维教学得到了国内外教育专家的重视，把计算思维能力培养作为大学生一项通识技能被大家达成共识，并纷纷开展以计算思维为核心的课程改革。
1计算思维
作为3大科学思维之一，计算思维概念自古就有之，从古代算筹、算盘、到近代的差分机、打孔卡片控制的自动织布机，到现在的电子计算机、互联网，从风靡的物联网与云计算到国家发展纲要中的互联网+、智能制造2025、大数据，计算思维无处不在，不断推进国家在科技、工程和技术领域的全面改革。计算科学已对其他学科、其他行业产生了重要影响。但是，计算思维经常被朦朦胧胧地使用，却一直没有提高到周以真教授所描述的高度和广度，以及那样地新颖、明确和系统。没有进行清晰化和系统化。
周以真认为，计算思维是运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化，如同所有人都具备“读、写、算”能力一样，计算思维是必须具备的思维能力。
2程序设计与计算思维
就像周以真教授所说：像计算机科学家那样去思考问题，意味着远远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思考。所以说程序设计不等于计算思维。但是，程序设计是计算思维中一个重要部分，课程设计课包含了很多普适思维，能够反映了计算学科、计算理论、计算技术的基本原理，计算思维不是孤立、独自存在的科学思维，本质上源于理论和数学思维，在系统实现方面借鉴了工程思维方式，计算理论和计算模型最终也需要我们利用软硬件系统实现，其中软件系统占据重要地位，与实验思维类型中的验证过程，最终计算思维也需要具体的实现过程，在这过程中程序设计起到不可替代的作用。
程序设计主要是基于语言级的问题求解，相比抽象级和系统级层次的问题求解，从抽象程度以及理解难度上讲，学习语言级的问题求解方法是最适宜、最容易理解计算思维，理解问题求解方法的最佳途径。
由此可见，程序设计不等于计算思维，也不是计算思维的全部，但是，程序设计是培养计算思维能力的重要内容，学习程序设计方法是理解计算思维、培养计算思维能力的最好途径和方法。
3程序设计课程教学现状分析
2.1现阶段程序设计课程教学现状
在早期的程序设计课程教学过程中，非常容易陷入计算机语言、语法的教学误区，教学基本按照计算机语言的知识体系为主线开展，比如：C语言程序设计，基本上都是从语言概述到数据类型、运算符和表达式，从语句到3种基本结构、函数，从数组类型到指针、结构体类型。在对应的相关计算机二级考证中，理论考试太也重视语言知识、语言细节的考核。
现阶段，在大学，特别是高职院校，很多程序设计开展课程教学改革，基于工作过程系统化或项目课程进行课程开发，此类课程开发往往以工作过程或实际项目为主线，重视学生实践教学环节，培养学生实战能力。但是，在非计算机专业的程序设计课程教学中，往往因将其视为一门计算机基础课程，学生重视程度不够，学生往往体验不到编程的愉乐，很多学生学习这门课时感觉枯燥无味，难以入门，实用性不强。
2.2程序设计课程教学中计算思维能力的培养
现阶段，大部分的程序设计课程没有刻意提及计算思维能力的培养，但也并不是没有培养学生的计算思维，这种培养是潜意识的，或者是无意识的，教师对计算思维的理解，也是不清晰，不系统，是朦胧的感觉，甚至有时候用编程思想来片面的代替整个计算思维，不能够理解计算思维的本质是什么，特别是缺少从思维教育角度来理解计算思维，课程教学停留在语言知识的普知教育上，对不同群体缺乏区别对待、分类指导，程序设计课程中的计算思维教学实践还处于初步探索阶段。
对于计算机专业的程序设计课程，教学重点在知识传授和技能训练，在教学过程中，过分重视了计算机语言、技术应用的教学，忽视了“思想的教学”，学生在今后的工作岗位中，可能从事编程工作，但是，学生掌握的仅仅是编程技能的应用，缺少更深层次的、抽象的计算技术的思考，难以有出色的创新能力。
对于非计算机专业的程序设计课程，学生今后的目标不是程序员，也不是仅仅考个计算机二级证书，所以对学生的计算思维的培养，比单纯的知识和技能培养更重要，他们将来对计算技术的应用则是利用计算思维方式去支持各学科、各行业的创新发展。
由此可见，在程序设计课程教学中，计算思维教学存在着以下问题：（1）无序、非系统化开展计算思维教育，计算思维的培养只能是无意识的。（2）教师没有从计算学科、计算技术与计算科学的高度来理解和认识计算思维，没有意识到计算思维能力培养对学生的综合素质、创新能力的重要性。（3）在具体的教学过程中，不仅仅传授学生知识和技能，忽视了“思想的教学”，没有系统化的开展计算思维即计算思维能力的培养。
因此，程序设计教学不能停留在知识传授、编程技术与应用的地步，要提升到计算思维高度，以计算思维为核心对教学内容进行重构，通过知识传递和技能训练，有意识的、系统性的开展计算思维教学。
4程序设计课程教学改革思路
加强计算思维能力培养，不是增加“理论知识”，如何由知识传授和技能训练转化为基于知识的思维传授，基于实践的思维训练。根据程序设计课程特点，我们初步以计算思维为核心组织课程内容，根据周教师定义计算思维的概念，我们从问题求解、系统设计以及人类行为理解3个方面，探讨程序设计课程中计算思维内容设置。
4.1程序设计课程中计算思维基本概念
（1）科学思维：3大科学思维；（2）计算理论：冯诺依曼结构，存储程序，可计算问题，计算复杂度；（3）算法思维：递归、迭代、穷举典型算法；（4）工程方法：模块化程序设计，分层思想，“自顶向下，逐步细化”工程方法；（5）抽象与自动化：数据类型，类与对象，继承与多态。
4.2以计算思维为主线，组织教学内容如表1所示。
4.3从计算思维的角度出发，重新设计教学项目，将编程实现提升到计算思维高度。
计算思维中问题求解的一般步骤如下.
a.问题抽象化描述（建立计算模型）。b.问题求解（设计算法）c.问题解决（编码）。d.问题扩展（项目扩展）。
5教学方法与教学原则
计算思维，与理论思维、实验思维不是孤立的，是相互联系，相互影响的，因此，具体教学中，应该程序设计课程中具体体现的计算思维内容为重点，对课程中经典案例、典型项目要以计算思维的角度出发，侧重问题求解方法，在知识讲授中了解计算思维的基础概念，在实验了解计算技术的基本原理，在编程实践中体验问题求解的基本方法与思维方式。
计算思维教学改革是一项系统工程，在程序设计课程中培养学生计算思维能力，是一个长期过程，需要不断探索，不断努力实践。课程的定位，教学内容的构建，教材开发等方面都需要不断的研究、探索、实践和优化。
关键词：计算思维；程序设计；课程改革
2006年，美国周以真（Jeannette Wing）教授清晰化、系统化阐述了计算思维定义，她认为，计算思维代表一种普通的认识和一类普适的技能，不仅仅是计算机科学家、计算机从业人员，每一个人都应该热心于它的学习和运用；国内也不断对计算思维开展研究，从2010年，西安首届九校联盟计算机基础课程研讨会提出的需要把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务；同年，陈国良院士提倡将计算思维引入计算机基础教育。各高校纷纷开展计算思维教学改革研究，计算思维教学得到了国内外教育专家的重视，把计算思维能力培养作为大学生一项通识技能被大家达成共识，并纷纷开展以计算思维为核心的课程改革。
1计算思维
作为3大科学思维之一，计算思维概念自古就有之，从古代算筹、算盘、到近代的差分机、打孔卡片控制的自动织布机，到现在的电子计算机、互联网，从风靡的物联网与云计算到国家发展纲要中的互联网+、智能制造2025、大数据，计算思维无处不在，不断推进国家在科技、工程和技术领域的全面改革。计算科学已对其他学科、其他行业产生了重要影响。但是，计算思维经常被朦朦胧胧地使用，却一直没有提高到周以真教授所描述的高度和广度，以及那样地新颖、明确和系统。没有进行清晰化和系统化。
周以真认为，计算思维是运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化，如同所有人都具备“读、写、算”能力一样，计算思维是必须具备的思维能力。
2程序设计与计算思维
就像周以真教授所说：像计算机科学家那样去思考问题，意味着远远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思考。所以说程序设计不等于计算思维。但是，程序设计是计算思维中一个重要部分，课程设计课包含了很多普适思维，能够反映了计算学科、计算理论、计算技术的基本原理，计算思维不是孤立、独自存在的科学思维，本质上源于理论和数学思维，在系统实现方面借鉴了工程思维方式，计算理论和计算模型最终也需要我们利用软硬件系统实现，其中软件系统占据重要地位，与实验思维类型中的验证过程，最终计算思维也需要具体的实现过程，在这过程中程序设计起到不可替代的作用。
程序设计主要是基于语言级的问题求解，相比抽象级和系统级层次的问题求解，从抽象程度以及理解难度上讲，学习语言级的问题求解方法是最适宜、最容易理解计算思维，理解问题求解方法的最佳途径。
由此可见，程序设计不等于计算思维，也不是计算思维的全部，但是，程序设计是培养计算思维能力的重要内容，学习程序设计方法是理解计算思维、培养计算思维能力的最好途径和方法。
3程序设计课程教学现状分析
2.1现阶段程序设计课程教学现状
在早期的程序设计课程教学过程中，非常容易陷入计算机语言、语法的教学误区，教学基本按照计算机语言的知识体系为主线开展，比如：C语言程序设计，基本上都是从语言概述到数据类型、运算符和表达式，从语句到3种基本结构、函数，从数组类型到指针、结构体类型。在对应的相关计算机二级考证中，理论考试太也重视语言知识、语言细节的考核。
现阶段，在大学，特别是高职院校，很多程序设计开展课程教学改革，基于工作过程系统化或项目课程进行课程开发，此类课程开发往往以工作过程或实际项目为主线，重视学生实践教学环节，培养学生实战能力。但是，在非计算机专业的程序设计课程教学中，往往因将其视为一门计算机基础课程，学生重视程度不够，学生往往体验不到编程的愉乐，很多学生学习这门课时感觉枯燥无味，难以入门，实用性不强。
2.2程序设计课程教学中计算思维能力的培养
现阶段，大部分的程序设计课程没有刻意提及计算思维能力的培养，但也并不是没有培养学生的计算思维，这种培养是潜意识的，或者是无意识的，教师对计算思维的理解，也是不清晰，不系统，是朦胧的感觉，甚至有时候用编程思想来片面的代替整个计算思维，不能够理解计算思维的本质是什么，特别是缺少从思维教育角度来理解计算思维，课程教学停留在语言知识的普知教育上，对不同群体缺乏区别对待、分类指导，程序设计课程中的计算思维教学实践还处于初步探索阶段。
对于计算机专业的程序设计课程，教学重点在知识传授和技能训练，在教学过程中，过分重视了计算机语言、技术应用的教学，忽视了“思想的教学”，学生在今后的工作岗位中，可能从事编程工作，但是，学生掌握的仅仅是编程技能的应用，缺少更深层次的、抽象的计算技术的思考，难以有出色的创新能力。
对于非计算机专业的程序设计课程，学生今后的目标不是程序员，也不是仅仅考个计算机二级证书，所以对学生的计算思维的培养，比单纯的知识和技能培养更重要，他们将来对计算技术的应用则是利用计算思维方式去支持各学科、各行业的创新发展。
由此可见，在程序设计课程教学中，计算思维教学存在着以下问题：（1）无序、非系统化开展计算思维教育，计算思维的培养只能是无意识的。（2）教师没有从计算学科、计算技术与计算科学的高度来理解和认识计算思维，没有意识到计算思维能力培养对学生的综合素质、创新能力的重要性。（3）在具体的教学过程中，不仅仅传授学生知识和技能，忽视了“思想的教学”，没有系统化的开展计算思维即计算思维能力的培养。
因此，程序设计教学不能停留在知识传授、编程技术与应用的地步，要提升到计算思维高度，以计算思维为核心对教学内容进行重构，通过知识传递和技能训练，有意识的、系统性的开展计算思维教学。
4程序设计课程教学改革思路
加强计算思维能力培养，不是增加“理论知识”，如何由知识传授和技能训练转化为基于知识的思维传授，基于实践的思维训练。根据程序设计课程特点，我们初步以计算思维为核心组织课程内容，根据周教师定义计算思维的概念，我们从问题求解、系统设计以及人类行为理解3个方面，探讨程序设计课程中计算思维内容设置。
4.1程序设计课程中计算思维基本概念
（1）科学思维：3大科学思维；（2）计算理论：冯诺依曼结构，存储程序，可计算问题，计算复杂度；（3）算法思维：递归、迭代、穷举典型算法；（4）工程方法：模块化程序设计，分层思想，“自顶向下，逐步细化”工程方法；（5）抽象与自动化：数据类型，类与对象，继承与多态。
4.2以计算思维为主线，组织教学内容如表1所示。
4.3从计算思维的角度出发，重新设计教学项目，将编程实现提升到计算思维高度。
计算思维中问题求解的一般步骤如下.
a.问题抽象化描述（建立计算模型）。b.问题求解（设计算法）c.问题解决（编码）。d.问题扩展（项目扩展）。
5教学方法与教学原则
计算思维，与理论思维、实验思维不是孤立的，是相互联系，相互影响的，因此，具体教学中，应该程序设计课程中具体体现的计算思维内容为重点，对课程中经典案例、典型项目要以计算思维的角度出发，侧重问题求解方法，在知识讲授中了解计算思维的基础概念，在实验了解计算技术的基本原理，在编程实践中体验问题求解的基本方法与思维方式。
计算思维教学改革是一项系统工程，在程序设计课程中培养学生计算思维能力，是一个长期过程，需要不断探索，不断努力实践。课程的定位，教学内容的构建，教材开发等方面都需要不断的研究、探索、实践和优化。