浅谈离散数学教学中培养计算思维的方式

摘 要：离散数学是计算机专业的基本课程，其大部分的知识理论皆给计算思维提供了一定的依据与补充。实现离散数学教学和计算思维的有效融合，能够由计算思维方面重新看待与组织离散数学的课堂内容，并获得教学质量地提升。本文主要介绍了离散数学在国内外的研究现状，同时分析了离散数学教学中培养计算思维的方式，如整合计算思维的知识系统、以计算思维为基础的课程教学等。

关键词：计算思维；离散数学；计算机专业

一、国内外研究现状概述

计算思维这一概念最早是由美国得专家提出来的，刊登在2006年非常具有权威的Communication of the ACM上。此种全新的思维方式是所有人都具有的基本能力。因此，在对学生进行教育的过程中，不仅要教给学生基础知识，而且要对他们贯彻这种计算思维。帮助其充分利用计算机技术的基本理论去处理问题、建立系统以及解释人类的行为，此种思维模式包含计算机科学领域内相关的思维活动。

国外相关领域的专家大都在重点研究“计算思维”，并展开了广泛的讨论，各种领域的学术团体也加入其中。当前，在美国计算思维获得了教育领域的一致推崇，并得到了很多研究中心或协会得认可，如微软支持创办的卡内基·梅隆大学的计算思维研究中心、计算机协会（ACM），等等。根据ACM调查报告显示，其已经切实把计算思维和计算机导论课进行了结合，规定此课程必须讲解计算思维的内涵。根据CSTA在2008年公开的报告显示，其将计算思维理解为可以应用于解决所有课堂问题的工具。

在国内高等学校计算机教育领域举办的针对“计算思维与计算机导论”的研讨会上，依据计算思维能够在教育教学领域发挥得重大价值，研究了在实际的教学环节怎样将日常课程作为基础来传授面向学科的思考方式。此外，还进一步制定了以培育学生计算思维为前提的任务驱动式离散数学教学方法，借助生动形象的教学案例对这一教学方式得运用展开了讨论。有些学者研究了人工智能领域核心理论知识框架和计算思维可能存在的相关联系。根据资料显示，有人制定了以计算思维的养成为前提的任务驱动教学方式基本的知识体系。

现如今，针对计算思维领域的研究早已全面展开，并获得了一些成果，然而针对怎样在实际得教学工作中进行这方面能力的培養还没有形成系统的方法体系，依旧处在发展阶段。

二、离散数学教学中培养计算思维的方式

离散数学属于一门探究离散量的架构和内部关联性的科目。对于计算机自身的构成和其研究的对象皆属于离散型，而且大部分连续型问题只有被处理为离散型才可以借助计算机解决。因此，计算机科学和技术实质上即为一项离散数学技术。

有关专业的学生在学习离散数学知识之前，应当先对描述离散量的各类架构和各种特性等有一个充分地认知。而且，教师在讲解其内容的过程中，应当促使学生通过离散架构构建解决实践问题的抽象模型，在这个前提下，来提高学生自身的研究能力与应对能力。而此能力即为计算机有关专业的学生应当拥有的计算思维能力。

1.整合计算思维的知识系统

离散数学重点包括数理逻辑、集合论、图论以及代数结构四项内容，而这些内容依次供给了离散量的几类抽象描述模式和对应的分析方式，并经过整合构成了一个有效的知识系统。此外，以上四项内容中各自独立，而且每项内容都是一个小的系统，极易使学生们在学习过程中产生混乱。所以教师在教授离散数学这个科目的过程中，务必要以知识系统为出发点，向学生们讲解每个章节、每个知识点间的内部关系，使他们在学习初期能够构建出这个科目整体的知识系统，这会使他们今后的学习过程中事半功倍。

2.以计算思维为基础的课程教学

针对课堂教学来说，教师应当把计算思维的抽象与自动化融入到教学环节内，使学生不但能够学到由抽象与自动化的视角来对离散数学的所有知识原理进行思考与学习，而且应当促使学生借助抽象与自动化的方式来研究与解决实际中遇到的难题。

教师在对哈斯图进行阐释的过程中，不仅要以关系图为基础研究计算思维和各个知识点之间的关联性，而且应当由计算思维的视角来研究与阐述通过关系图形成哈斯图的抽象与自动化形成过程。哈斯图的制作重点是为表现偏序关系内所有元素间“序”的联系，但是这个“序”难以在一般关系图内直观地呈现出来。

哈斯图可视为一般关系图的抽象形式，仅重视或者保留关系图内可以表现元素间偏序关系的部分，而将剩余的部分进行滤除，这恰好表现出了计算思维抽象的特点。

三、结语

离散数学是计算机专业的基本课程，其大部分的知识理论皆给计算思维提供了一定的依据与补充。实现离散数学教学和计算思维的有效融合，不仅能够由计算思维方面重新看待与组织离散数学的课堂内容，并获得教学质量地提升，而且能够使学生尽快养成计算思维，使他们可以借助这种思维来解决实践过程中遇到的各种难题。

计算思维的塑造并非是一朝一夕的，也并非简单的将两个科目进行叠加就可以实现的，它必须要融入全部的专业课程教学内。这就要求计算机专业的教师可以由计算思维的角度来审视教学的内容，可以找出这部分内容中隐藏的计算思维，进而可以由计算思维的视角来重新整理与规划课程。总而言之，计算思维的提出使得计算机专业的人才面临的挑战变得更为严峻，因此在教学过程中应当加大对计算思维能力的塑造与投入，确保为社会提供的人才能够满足当前的实际需求。

参考文献

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[2]牟琴，谭良，周雄峻.基于计算思维的任务驱动式教学模式研究[J].现代教育技术，2011（6）：44-49.

[3]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）：83-85.

作者简介

吴镇妤（1998.11-），女，民族：汉，籍贯：山西省吕梁市，学历：大学本科，研究方向：计算机科学与技术。

（作者单位：山西农业大学信息学院）