计算思维在“数据结构”课程教学中的运用

计算思维在“数据结构”课程教学中的运用

摘要：计算思维是近年来被普遍倡导的一种科学素养，如何在课堂教学中培养大学生的创新能力和计算思维能力，已成为“数据结构”课程教学改革的任务之一。文章首先详细分析计算思维的定义和特征，然后说明计算思维和数据结构的相通之处，最后给出几个相关的教学案例。

关键词：计算思维；数据结构；算法设计

0.引言

自2006年3月美国卡内基·梅隆大学周以真教授提出“计算思维”以来，在国内外教育界引起了很大的反响。周教授清晰系统地阐述了计算思维的概念，并认为计算思维是每个人的基本技能，不仅属于计算机科学家，应当使每个学生在培养解析能力时除掌握阅读、写作和算术外，还要学会计算思维。既然是每个人都必须掌握的思维能力，那么作为最“接近”计算思维的计算机专业的学生来说，该如何培养学生具有这种思维方式呢？这个任务显然不是某一门课程能独立完成的，它需要渗透到每一门专业课程中。这就要求任课教师本身就应该具有计算思维的教育理念，唯有这样才能把计算思维渗透到每门课程中，最后把这一抽象的思维方式融到学生的生活和今后的工作中去。

笔者将以计算机专业的基础课程——“数据结构”的教学经验为载体，详细介绍如何在课程中传授计算思维，使大学生学会运用计算思维去思考问题、解决问题，提升他们的计算素养，使其成为卓越人才。

1.计算思维的定义和特征

计算思维不是新生事物，从古代的算盘到近代的加法器、计算器以及现代的电子计算机，直到目前风靡全球的互联网和云计算，计算思维的内容在不断丰富，推动着人类科技的进步。虽然计算思维一直都在被人们应用，但是却没有明确地被人们用系统的理论来揭示。直到2006年，周以真教授在计算机权威期刊CommunicationsD，theACM上指出：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等的一系列思维活动。周教授系统地给出了计算思维的6个特征：

1）概念化，不是程序化。计算机科学不是计算机编程，像计算机科学家那样去思维意味着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维。

2）根本的，不是刻板的技能。根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的；刻板技能意味着机械地重复。

3）是人的，不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的一条途径，但并不是要使人类像计算机那样去思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想