云计算技术课程范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的5篇云计算技术课程范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

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引言

云计算技术是近年来计算机和互联网领域的研究热点，云计算技术的迅速发展对高校培养高素质复合型和创新型工程技术人才提出新的要求，因而云计算课程正逐渐成为电子信息类专业的核心课程。目前，国内各高校根据自己的实际情况，开设云计算相关的课程，在培养云计算专业人才方面进行探索和实践[1-2]。为促进学生掌握云计算相关技术，培养学生的云计算设计和应用能力，河海大学在物联网工程专业开设云计算技术与应用课程，主要介绍云计算的基本理论、关键技术以及云系统的架构和应用。课程的目标是让学生了解云计算的解决方案，掌握云计算的服务模式，并在此基础上通过实践部署云平台，进而在云平台上构建相关云应用。由于云计算是来源于互联网企业的一项综合性技术，是虚拟化、分布式计算、并行计算、负载平衡等多种计算机和网络技术发展融合的成果，云计算技术的实践性、时代性与发展性，决定云计算是一门以实践为中心的课程，因此实验环节对整个课程的教学质量起至关重要的作用。笔者对云计算技术与应用课程的实验教学进行探索和实践，通过构建实验平台、优化实验内容、创新实验模式、强化综合设计训练等措施，帮助学生掌握云计算的理论知识和实用技术，使学生在未来的就业市场更有竞争实力。

1构建云计算实验平台

为了给云计算课程的教学和实践提供实验环境支持，笔者采用“IBMOpenStackSolutionforSystemX”云平台解决方案设计企业级私有云架构[3]，构建基于OpenStack的云计算实验平台并在其上部署虚拟桌面、分布式计算等应用环境，按实验需求分配基础设施资源，提供实验教学的软硬件环境支持。OpenStack是一整套云计算开源软件项目的综合，旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件，实现基础设施级的资源配置。基于OpenStack的云计算实验平台根据用户需求快速创建实验环境，为云计算课程以及其他物联网专业课程提供应用开发和环境管理服务。云计算实验平台框架如图1所示。云计算实验平台的物理设施资源包括网络、计算和存储设备等，通过使用虚拟化技术KVM对底层硬件进行虚拟化，形成统一的虚拟资源池[4]。云计算实验平台中部署了OpenStack的核心服务组件，包括存储服务、计算服务、镜像服务、认证服务、网络服务等，以提供实验所需的软硬件资源管理；同时还配置了开源的网络资源监控工具Ganglia和Nagios，对云平台的运行状况及性能进行实时监控。Nagios用于监控云平台的主机、网络和服务状态，Ganglia用于监控系统资源负荷情况。在基于OpenStack的云实验平台下配置常用的云应用工具，如数据库、桌面云系统、分布式数据处理和存储平台Hadoop等。桌面云系统为实验教学提供一种自主创建和管理虚拟机实验环境的方式，采用VDI（virtualdesktopinstructure，虚拟桌面架构）模式构建。云实验平台将实验所需的软件环境制作为镜像，需要时再利用这些镜像创建虚拟机，学生只需获得使用权限，通过桌面云登录到虚拟机，就可获得所需的实验资源。云实验平台下的Hadoop应用环境为分布式数据处理的相关实验以及专业工程实践提供环境支持和展示服务；在OpenStack云平台中部署Hadoop，不仅能充分利用云平台中未被利用的计算资源，最大限度地提高服务器资源利用率，还可简化Hadoop集群的部署工作，大大提高实验环境的部署效率。

2产学合作，优化实验内容

云计算实验教学的目标是引导学生动手对云平台进行操作和配置，加深理解云计算的理论和架构并掌握一些云应用构建和部署的经典技术，最终能够利用云平台开发各种应用。围绕这个目标，河海大学与IBM公司合作共同建设云计算技术与应用课程，设计云计算实验的关键内容和实验项目，帮助学生对所学理论和技术建立完整的知识体系；在教学实施过程中通过IBM公司提供技术支持和平台支持、教师参加IBM的云计算技术培训等各种方式，积极吸收云计算企业的前沿科技成果；充分利用IBM公司提供的云平台资源实施相关的实验项目，设计IaaS、PaaS以及SaaS相关的实验项目并持续完善课程教学内容，优化课程体系。在IaaS级别上的实验项目主要是对开源云平台OpenStack的部署和应用。通过安装和配置OpenStack核心组件，学生可以深入理解基础设施云架构，从而理解怎样构建公有云和私有云；学生采用脚本安装或源码安装方式搭建一个多节点的OpenStack云平台，安装OpenStack的主要组件服务并对OpenStack云平台实现基本的操作管理，掌握IaaS平台对基础设施资源的分配和使用模式。在PaaS级别上的实验项目包括Hadoop以及IBMBlueMix平台的应用。学生通过搭建一个Hadoop集群的分布式计算平台，熟悉其核心组件，同时自主研究大数据分析算法，对现实中海量数据处理场景进行分析，并在Hadoop集群环境中处理实现。BlueMix是IBM公司推出的PaaS公用平台，学生在BlueMix平台配置开发环境，可以实现移动应用、Web应用、大数据应用和物联网应用的开发和部署[5]，通过自主研发和实践操作理解云计算PaaS平台的可靠、高效以及高可伸缩的处理特点。在SaaS级别上，以IBMWorklight开发环境为核心，将云计算和移动开发相结合，设计海量并发移动应用开发等案例。这些实验内容的设置，旨在通过实践教学结合行业云应用案例，帮助学生掌握云应用的特点以及构建、部署、运行和管理云应用的相关技术。学生通过实验可以了解虚拟化、集群管理、云平台资源分配、云应用部署和等多种技术内容，加深对云平台层次模型的理解，提高云平台的实践技能。教师在实验教学实施过程中不断完善和补充实验项目，结合物联网专业的其他实验教学平台，开发与工程训练与工程应用相关的实验项目，如与移动流媒体应用开发实验平台相结合，在云计算平台部署后端移动视频直播服务器，实现手机视频即拍即传、手机视频直播和点播播放功能，设计基于云平台的实时移动视频应用实验项目，作为开放性实验。

3依托在线课堂，探索实验教学新模式

在实验教学中，教师可不断丰富教学资源，对实验素材进行整理和测试并补充完善相关的理论知识，编著出版针对本科生层次的云计算实践教程，使学生能够在教程的指导下独立完成实验项目；同时对课程进行在线课堂建设，整合包含视频、PPT、文字等多种媒体形式的实验素材，实现优质资源共享。由于云计算技术发展迅速，平台更新快，很多新的研究成果和技术需要通过网络资源获取，因此在线课堂应密切关注云计算技术的发展动态，紧密跟踪主流云计算平台与技术，及时更新技术资料和知识点，拓宽学生的知识面。依托在线课堂，教师应改革实验教学模式，强化课前预习（在线）和课后拓展（在线）环节并在课堂实验中增加研讨内容，逐步打破传统的单一课堂实验模式，形成“课前预习（线上）+实验研讨（线下）+课后拓展（线上）”的混合型实验模式。在线课堂的开放性和云实验平台的共享性决定课程采用混合型实验模式具有先天优势：学生可以随时提前进行实验预习和设计实验方案，并通过网络平台传给教师审核；教师可以在云实验平台上验证学生提交的实验作品；课后拓展实验所需的软硬件资源可以通过远程登录云实验平台申请分配，并通过虚拟桌面的方式获取。在混合实验模式下，教师在实验前准备相关知识点的视频和阅读资料上传到在线课堂，并为学生制订可完成的预习目标，让学生有的放矢，自由自主地完成与实验相关的预习任务；在实验中引导学生完成实验并进行互动讨论，让班级同学以小组形式开展协同学习，将实验任务落实到组内的每个成员；实验验收时由各组讲解相应内容，教师与其他小组进行点评和提问，参与讨论；要求学生在实验后在线提交实验作品和实验报告，根据学生表现和实验结果打分并计入课程总成绩。混合型实验模式打破传统实验方式对实验场地和时间的限制，让学生自主决定学习时间、学习内容和学习难度，解决学生学习意愿与资源供给的矛盾，从而有效提高实验效果。学生成为教学活动的主体，通过线上学习、线下动手实践和讨论的方式获得良好的学习体验，不仅轻松学习专业知识，还可锻炼自主学习能力、自控能力和表达能力。

4强化综合设计训练

对于云计算的初学者和本科层次的学生来讲，课程教学比较有效的方法是让学生快速建立云计算的基本概念，然后通过实验操作直观了解云平台的使用，在此基础上再深入了解和剖析云计算系统的体系结构和实现模块，因此在实验教学过程中，教师应按照课程教学的进度实时安排实验内容，做到理论和实践相结合，通过实践及时消化理解课堂所授知识点；同时，鼓励学生在完成课堂实验的基础上，充分利用课外时间对云计算进行深入学习和实践，完成拓展实验项目。学生以课外小组的形式提高学习，学习主题不限，可以是IaaS/PaaS平台搭建配置，也可以在云平台上进行应用开发，或者设计一套从底层到应用的云计算解决方案。以PaaS平台BlueMix为例，该云平台具有强大的灵活性和兼容性，不限制开发内容和开发工具，学生可以根据自己的兴趣，充分发挥自身特长，在该平台实现与硬件、网络、软件开发相关的应用并且即时到互联网。课后拓展实验环节注重综合能力训练[6]，学生能够充分发挥自己的主动性和创造性，通过在开放的实验环境中设计开发云计算应用系统，逐步培养自主创新意识和创新能力。对于表现突出或者在公有云平台上优秀作品的学生，鼓励他们参加国家、省部级组织的云计算相关赛事，如云计算应用大赛、IBM公有云平台开发大赛等，利用学科赛事训练学生的实践创新能力[7]。通过自主学习和参加竞赛，学生能够充分理解最先进的软件开发模式，掌握最新的云计算技术，提高云计算设计和应用能力。

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中图分类号：TP3-4，G642 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.04.030

0.引言

伴随着科学技术的进步和人民生活水平的上升，当今社会悄然走进了科技化的时代，环境艺术在人们的生活中也发生着越来越多的作用，在努力构造社会主义和谐社会的时候，人们对环境艺术的掌握程度越来越高，对其要求也就越来越严格。形势的发展将环境艺术设计带到了一个新的阶段，仅仅依靠个人绘制的方式已经落后，必需找到新的突破方式，那么，计算机正好就成为了新的突破工具，计算机的运用能够解决环境艺术设计在当代遭遇到的问题。

在环境艺术设计专业中，各个高校要求专业基础的学生必须掌握Auto CAD，3DS max，photoshop等相关的软件。毫无疑问，这些软件的载体都是计算机。所以，电脑基础课程成为了高校各专业的必修课程，对于我们环境艺术专业的学生来说，更为重要。环境艺术设计专业中比较注重理论和实践结合。重点在于培养具有公共环境设计、室内空间环境设计各个方面的知识，能够熟练运用手绘，CAD施工制图，3D效果图表现的高级的专业型设计人才。计算机软件用在环境艺术设计专业范围较为广泛，主要表现在室内设计、园林景观设计、建筑设计等一些学科领域。所以，电脑基础课在环境艺术设计中也关系到建筑、室内、室外等多个方面的知识内容。

计算机基础课程作为环境艺术设计专业的铺助课程，也是本专业的主要课程。Auto CAD，3DS max，photoshop等软件的熟练运用。所以，计算机基础课程，对于环境艺术设计有着举足轻重的作用，为了更好的适应环境艺术设计专业，必须深刻认识到计算机基础课程在环境艺术设计中的运用。

1.计算机基础课程对环境艺术设计的重要性

1.计算机基础课程适应了社会的需要

如今信息技术的影响不仅仅是在青少年身心健康、智力素质等方面起到关键作用，更是在环境艺术设计中占主导地位。当今社会，设计行业发展越来越迅速，一幅好的设计作品，离不开设计师们对计算机的揣摩和运用。只要多研究运用计算机的精髓，你会发现它“有不可思议的功能”。在环境艺术设计中，每一个设计方案的确定都是经过反反复复，一次又一次修改调整而确定的，没有计算机辅助会大大增加设计难度，效率低下。但是，计算机却大大提高了设计的效率，使图纸设计方案标准化。计算机的设计远远超乎我们的想象，与其说信息技术是一种新媒体，倒不如说是一种新的交流方式与交流手段。

2.计算机基础课程巩固了学生的思想设计

计算机教学主要应用在环境艺术设计专业中，着重培养学生专业能力的创新，学习计算机知识，了解基本操作，学会如何面对并处理计算机中常出现的问题，增强学生思维的创新能力，设计专业的学生必须要有敏锐的洞察力、灵活的思维。计算机基础课程与设计培养有相同的目标，并且对计算机能够有辅助设计，这就突显了计算机教程在环境艺术设计专业的重要性。

3.计算机基础课程提高了学生的艺术设计方面的实践能力

在社会主义市场经济条件下，计算机人才更被企业重视。重点培养高科技高素质的人才，需要基础课程的推动。多年的发展证实了普遍软件的重要性，虽然也有缺陷和不足之处，只要在在环境艺术设计专业的计算机基础课程里，积极把实践与理论相结合，这样社会就会培养出更优秀的设计人才。

2.环境艺术设计专业中计算机基础课程的发展趋势

1.完善教学模式，学生变动为主动。

在这个孩子成为教育主题的社会，教师的任务已经不只是灌溉知识园丁，只有不断的向学生提出问题后，由教师进行解答，从前一味的教学模式不能活跃课堂气氛，反而降低了学生参与的积极性。教师总是高高在上，学生只能沉默不语，只有学生提出了问题，才证明学生的未知，如此探讨的进行课堂活动，会更有利于教学活动的展开。学校设置的课程，在软件的研究，软件的具体操作的时候，鼓舞学生大胆尝试，肯定学生获得的成绩，学生的主导地位就得以进一步地强化。等到学生在自我探索，取得成就后，会要求自己进一步去解决问题，寻求解决问题的途径。课下进行深刻内容探讨，向专业知识较好的同学学习，查阅专业相关的图书资料，或者上网进行探索信息，总之，各种途径都可以促进学生主动学习，努力进行专业训练。相比于一般的“填鸭式”教学，有积极性的主动努力，取得的成绩会更好。

任何一种模式都是一次好的体验，真理要在实践中进行检验，才能让它体现出最大价值。研究学生自身特点，完成学校的教学要求，会了解到，大部分学生初学时，接受的都是一般模式的教学，更加快速有效地帮助学生完成专业实践活动。

2.以企业需求为标准培养目标

在经济飞速发展的21世纪，经济的发展带动了环境艺术设计的发展，在一些高校里，艺术设计专业的学生在学习上是少不了电脑的。所以，计算机基础课程也是要和经济同步前进的，这样才能适应社会发展。作为实践性较强的专业，环境艺术设计适应社会发展是必然趋势，教师了解学生的发展方向，对这个学生的培养都要结合学生自身的特点，运用计算机基础课程，培养适应强的设计类学生。不管怎么说，学校都是培养人才的基地，教学是培养的方式，以这个为指导，教学才能称为教学。

艺术院校要成就学生的人生目标，造就社会需要型人才，离开社会大环境，没有目标的一味学习，最终会让学生逃离教学，他们看不到学习的重要性。以培养学生为目标，认真设置教学课程，促进学生发展，必须要跟上时代的脚步，我们清楚当今企业需要哪种人才。

3.用比赛促进学习、促进学生自我锻炼

各大高校在专业教学课程中，课程的设置要合理化，专业的倾向都是不同的，学校安排要符合学生需求，一般设置室内设计、景观设计、公共空间设计等课程。学校要鼓励学生关注设计比赛，积极参与，然后，由专业老师布置一些课外作业，最好是跟比赛有关的。如果学校这样做，符合社会征集比赛的要求，同时结合了学生在创作方面的能力，在计算机方面就会运用到一些设计软件，从而让学生们明白了计算机在软件方面的促进性。

在比赛进行的时候，学校学生主动参与，同时校方在专业方面给予支持和关注，参赛的教师和学生一定会得到许多宝贵的经验。参赛的目的不在于得奖，而是让学生充分明白比赛的内涵，所以说，参加的比赛项目一定要符合学校的专业设置，契合学校的办学宗旨，达到学校的办学目标。

3.环境艺术设计专业中计算机基础课程在教学方面的建议

在环境艺术设计的计算机软件课程中，我们会遇到一些问题。根据我自己的学习经验给大家提出几点建议：

1.教师在对计算机基础课程的内容进行讲解的时候，一定要深入浅出，尽量避免出现晦涩难懂的词语出现，用通俗易懂的语言增强学生的理解能力，让学生更好的掌握有关知识。

2.计算机基础课程在上课的教学中，首先，要让学生对这门课程有兴趣，这样才能提高他们的学习效率。老师们可以从最基本的抓起，先教一点简单的运用，提高学生的积极性。这样可以强化学生的专业能力，让他们更好地运用设计软件，使自己的专业知识更牢固，在设计方面更是一层楼！

3.老师要多鼓励成绩差的学生。如果，只关心成绩好的学生，这样只会让成绩差的同学，感到很自卑，失去了学习的热情，导致他们的学习成绩变得越来越差。所以，老师更应该多一点关怀对成绩差的学生，让他们对学习产生热情，使成绩有一定的提高。

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中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）18-0017-02

交通运输专业卓越工程师的目标是培养“与国际接轨的高素养交通运输工程技术人才”，因此，对学生在交通运输综合化、信息化、网络化、集约化发展等方面的能力培养提出了明确的要求。其中，提高交通运输专业相关的计算机水平，是培养学生工程素养的基本要求和发展重点，也是传统教学体系的一个薄弱环节。因此，需要以培养适应信息时代的交通运输专业人才为目标，以交通运输专业卓越工程师班为载体，提出在交通运输专业的计算机水平创新型培养模式。

国内同类专业非常重视计算机水平的培养，其中，同济大学侧重于应用软件教学，在本科培养阶段普及各类专业软件的使用方法；北京交通大学侧重计算机设计能力，交通运输大类培养方案中，计算机相关学分达到11分。由此可见，交通运输专业的培养模式应当加强实践能力的培养，不能过度偏重管理与理论，否则容易造成学生动手能力弱、操作能力差的现象。而计算机作为一门实践性极强的应用型学科，需要通过多种方式有机结合，全面调动学生的积极性与参与度，在把握基础原理的同时，切实提高学生实践操作水平，以培养在工程实践中的问题分析和解决能力。

因此，本文将探讨如何改变原有过于侧重计算机理论基础的教学模式，通过以培养适应信息时代的交通运输专业人才为目标，以逻辑原理、专业调研与动手实作多方位能力全面提升为具体任务，启用专题授课式、专业案例式、导入启发式、探索答疑式、评价参与式等多形式的授课手段，全面提升交通运输专业学生的信息化水平，为成为与国际接轨的高素养交通运输工程技术人才打造坚实的计算机应用能力基础。

一、主要改革思路

本文提出的改革思路为，通过逻辑原理、专业调研与动手实作三个方面的能力培养，提升计算机专业相关计算机应用水平。

（一）摆脱冗长的固化理论，以计算机逻辑原理为主线，进行面向实际应用的理论教学

计算机系统涉及的理论庞大而复杂，但作为交通运输专业而言，对计算机水平的要求多集中在仿真软件使用和管理信息系统方面。原有固化的理论教学强调大而全的知识体系，使学生难于把握教学重点，从而深入理解软件的功能、内在逻辑及应用方式。教学中应注意将对理论进行重新梳理，以建立学生计算机逻辑思维模式为顶层目标，从软件的表现形式入手，明确不同软件之间的异同，挖掘内在的联系机理，从根本上理解前台后台软件内在的逻辑关系，把握面向交通运输工程实践应用的计算机原理。

以管理信息系统课程为例，应当首先把握数据库系统、程序开发语言两大主体软件在系统开发中的实际作用。然后，以各项功能的实现为目标，建立不同数据库之间的各项联系，明确使用程序语言进行数据库调用的各项逻辑联系，从而明确系统开发的主线。

（二）摆脱单纯的课堂讲授，以交通运输企业需求为对象，开展具有针对性的实地调研

计算机是应用性极强的学科，其根本目标在于解决生产工作中的实际问题，而卓越工程师的培养目标也是工程技术人才，因此，需要以相关企业的实际需求为对象，开展需求调研，培养学生专业问题的发掘能力、分析能力以及交往能力、沟通能力。因此，在计算机教学过程中，应当要求学生通过社会调研，将本专业相关企业在实际工作中涉及到的课程相关内容主动地形成问题，从而激发起他们的好奇心，然后再去探索、寻找答案，解除自己认知上的冲突，通过这种过程来使学生建构起对知识的理解，加深学生对知识结构形成更深层次的理解，培养起具有广泛迁移价值的问题求解策略，并形成对课程学习的积极态度。

例如，以轨道车站的仿真实验为例，应当积极组织学生前往轨道场站进行实地调研，具体分析人流流线组织情况、轨道车辆到况。通过现场实际问题的分析与思考，设计各类改进方案，建立轨道车站车辆和人流的仿真模型，利用计算机仿真软件的实验结果，对比各个方案的效用，择优选择最佳方案。在整个过程中，不仅可以加强学生对专业知识的感性认识，还能够培养学生充分利用计算机等科学工具，分析解决实际问题的能力。

（三）摆脱传统的纸上谈兵，以解决专业实际问题为目标，培养学生实际动手能力

摒弃原有枯燥、抽象的理论分析，培养学生解决实际问题的动手能力。通过对实际问题进行归纳、总结和分析，结合计算机逻辑原理，通过对基本操作技能的导入式启发教学，训练学生实际操作能力，并以解决实际问题为目标，使学生通过形象化操作与问题的解决，锻炼学生的设计能力，加深对理论知识的深入理解，激发探索与创新的学习激情。

除了规定的实验外，应积极激发学生对专业实践的积极性，深入相关企业进行参观与实习，锻炼学生主动发现问题的能力。在实践过程中，教师可根据学生对实际操作所提出的问题进行针对性的辅导，引导学生认识分析各类计算机软件，对问题进行模拟、仿真和解决，逐步加深学生对计算机的了解与运用能力。

二、教学改革方法

（一）专题授课式

由于信息行业发展迅速，传统的教材在内容上存在一定的滞后性，知识相对陈旧。因此，本项目将脱离以教材为纲领的授课模式，启用专题授课的方式，及时更换教学内容，保证教学内容的前沿性。教师需要通过项目、自学、参加各类研讨会等方式，密切关注交通运输业信息化发展状况，紧跟学科信息化发展步伐。

（二）专业案例式

以交通运输行业的实际系统工程项目为案例，对涉及到的计算机知识进行分析与教授，避免学生因为背景不熟悉而产生“空中楼阁”的感受。除了企业实际项目外，还可大量引入挑战杯、交通科技大赛的实际案例，在丰富教学素材的同时，使学生认识到同行业其他院校的专业水平，激励学生的主动学习与挑战精神。

（三）导入启发式

与通用计算机能力不同，专业计算机知识的针对性较强，平时生活中并不常见，因此，导入教学显得尤为重要。本项目将通过实际问题的提出，以是什么、为什么、怎么做的导入方式，对系统的构架设计、数据库的表段安排、功能的实现方法等重要步骤进行启发式教学。与此同时，在同类功能的启发过程中，注重培养学生举一反三的能力。

（四）探索答疑式

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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，人类聪颖且富有想象力，是人类赋予了计算机激情。

4）数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，因为像所有的科学一样，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。

5）是思想，不是人造物。不只是软件、硬件等人造物以物理形式到处呈现并时时刻刻触及我们的生活，更重要的是接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动，计算的概念无处不在。

6）面向所有的人，所有地方。当计算思维真正融入人类活动，以至于不再表现为一种显式哲学时，它就将成为一种现实。

同时，周以真教授又将计算思维阐述成了具体的几种思维方法：递归，抽象和分解，保护，冗余，容错，纠错和恢复，利用启发式推理来寻求解答，在不确定情况下的规划、学习和调度等。

2.计算思维与数据结构

通过对计算思维的仔细分析，我们试图用这样一个公式来概括计算思维，即“模型+算法”。首先，学会合理地抽象，把有待解决的问题抽象成有效的计算过程，抽象成合适的模型，这是问题求解的第一步。然后，基于建立起来的模型利用各种思维方法去求解问题。

“数据结构”是计算机专业的一门专业必修课，是软件编程设计的基础，对于培养学生的逻辑思维能力，利用计算机解决实际问题的能力都起到了至关重要的作用。“数据结构”的研究内容可归纳为3个部分：逻辑结构、存储结构和运算集合，即按某种逻辑关系组织起来的一批数据，按一定的映像方式把它存放在计算机的存储器中，并在这些数据上定义了一个运算的集合，可以用“（逻辑|存储）结构+算法”的公式来概括。

对比两个“公式”，我们可以发现相似之处，都是静态结构和动态操作的结合。当然，计算思维中的模型和算法都要比数据结构中的概念来的宽泛很多。但正因为某种程度的契合，使得在“数据结构”课程中贯彻计算思维的思想，要比其他课程来得自然和容易许多。具体体现在：

1）从“逻辑或者存储结构”的选择理解“抽象建模”。在“数据结构”课程中，当面对一个问题时，首先是要能从问题中抽象出数据对象，然后分析数据对象中各个数据元素相互之间的（逻辑）关系是什么，接着这种逻辑关系用什么样的存储结构来实现。确定好这些后，再思考各种算法的设计和实现。整个问题的求解过程，就是一个抽象建模的过程。只不过，计算思维的概念更宽泛，它还需要考虑问题的可计算性（即计算的能力和极限，知道哪些问题可以计算，哪些问题不可以计算），而“数据结构”课程中所给出的问题都是可计算的。即便如此，依然能通过对问题的抽象去训练计算思维。

2）通过算法多样化训练思维方法。“数据结构”课程中，对于一个问题往往可以通过不同方式来完成算法。在选择不同求解方式的过程中，可以很好地训练计算思维。例如，可以学会对问题进行有效的分解，分解的方法和结果当然是多样性的，分解的过程要希望每个分解块能尽量被重用，重用计算过程，重用程序。如何有效重用，是一个问题的抽象分类。这样做，能快速获得计算结果。在设计算法和优化算法的过程中还需要利用递归、并发、启发、学习等方法。

3）通过灵活的实验手段打造创新思维。虽然在计算思维的第一个特征中强调“计算思维是概念化，不是程序化。计算机科学不是计算机编程”，但是不可否认的是，当你使用计算机来解决具体问题求解时，把算法思想编写成可执行的程序是解决问题和验证算法有效性的最好方法。因此，在教学过程中，我们强调并培养学生对于抽象过程的严谨性，编写程序时强调从需求定义开始，进行算法优化与选择，最后通过上机实验来验证。为了提高学生学习的兴趣，我们在安排实验内容上，多以实用课题为主，尽量生动化、趣味化，例如，在线性表的实验中，选择了通讯录的设计和管理；在图的实验中，选择了最经济出行路线的设计。

3.教学案例

3.1抽象和分解方法的使用——排序问题

“数据结构”中有很多排序算法：插入排序、选择排序、冒泡排序等算法。在讲解这些算法时可以渗透讲解计算思维中“抽象和分解”的思想。该方法是“选择合适的方式去陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理”，也就是把一个复杂的问题分解成若干相关的子问题或者简单问题去处理。

以插入排序为例，插入排序的基本思想是每次将一个待排序的记录，按其关键字大小插入到前面已经排好序的子表中的适当位置，直到全部记录插入完成为止。多个记录的排序问题可以看成是一个大的复杂问题，这个问题可抽象分解成若干个小问题：把一个待排的记录插入到已经有序的子表中。那么原来的排序问题就变成了不断增长有序表中记录的个数，即记录个数依次从初始的1增加到n（即所有记录的个数），个数增加到n时，排序就完成了。这个小问题又可转换为数据的两两比较，即待排序记录依次和有序子表中的记录进行两两比较，直到找到合适的位置，插入即可，插入后的子表依然有序。最后，通过这样两层转换，排序问题就转换成了学生非常熟悉的数据两两比较的问题。同样，其他排序方法也可以通过层层抽象和分解把问题转换为简单的小问题。

3.2递归方法的使用——二叉树的遍历问题

二叉树的遍历是按照一定次序访问二叉树中的所有结点，并且每个结点仅被访问一次。递归方法是“把代码译成数据又把数据译成代码”。从程序设计的角度看，递归就是在定义一个过程或者函数时出现直接调用或间接调用本过程或本函数的成分。

二叉树及其相关操作的讲解是“数据结构”课程的重点和难点，由于二叉树的定义本身就是一个递归定义，因此与其相关的操作，利用递归的方式来完成也是最自然的事情，是一个能很好地体现递归思想的知识点。以二叉树的中序遍历为例，我们首先可以利用上述的分解方法将整个遍历问题划分成若干个子问题，即分解为中序访问左子树，根结点，中序右子树这样三个子问题；接着，对访问左子树和访问右子树的子问题，利用相同的方法，又可以分解为类似的若干个子问题或者不能再划分（如子树为空）；如此反复进行，直到不能再划分成子问题，或者已经可以求解为止。在分解过程中，算法不断地利用同样的方法分解问题，不断地按照左子树一根结点一右子树的顺序访问。这个“较小问题”反复不断地被重复，形成了递归体。从问题分析的过程，可以引导学生去理解递归这一抽象而又重要的方法。

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信息技术在在现实社会生活中的应用十分广泛，内容也日新月异。信息技术课是一门新兴课程，教材存在许多不完善之处，对教材内容的适当增略，合理的开发创新，使之附合教学需要，附合学生需求，附合社会发展，这样的教材内容才能真正适应新课改的要求，适合学生的发展。

初中信息技术课以常用应用软件、实用技术和简单基础理论的学习为主，内容有很大的局限性，利用因特网丰富的信息资源，对完善教学内容和拓展学习资源起到保障作用。例如，在讲计算机病毒这一课时，内容并不完整，对常见病毒类型，以及防范措施并未详细的进行讲解。学生对此内容的空白造成知识结构的断点和理解的障碍，学生通过因特网查找内容，知道了冲击波，蠕虫等病毒类型、发作特征及作传播途径，知道了除了安装杀毒软件外进行防范外，病毒还可通过网页进行传播，通过上不明网站，随意点击也可感染病毒等新内容，完备了教材内容，构建了知识结构。而且，还有一些学生通过对计算机病毒的学习知道了黑客，红客，对其产生强烈的祟拜感和神秘感，借助因特网可以学到许多有关黑客的相关知识，增长了计算机知识，提高了实际操作能力，以点带面延伸了学习内容，拓展了学习途径。

另外，根据教学思想和教学需求，利用网络平台可以创新教学内容。教学内容可以与其他学科内容相融合，学以致用，也可自主创新开发新的教学内容，达到适应教学目标、教学设计的需要。如在画图程序中进行电脑绘画学习时，我想到了很多，电脑绘画不能只是技能技法的学习与掌握，通过绘画与美术学科知识的联系可以培养审美情趣，提高艺术修养；绘画必须面向未来，通过兴趣的培养，技能的锻炼它可以成为未来的就业渠道；通过绘画创作如何培养学生的能力和创新意识等等。为此，我开展了平面图标设计，电脑绘画作品欣赏，电脑绘画创作内容的构思与创新等活动，延伸了教学链条，创新开发了新的教学内容，这些活动的开展都可以通过网络来提供保障。

二、改变教学方式，实施素质教育

信息技术课传统的观念注重技能的学习掌握，教学方式以教师讲学生练为主，学生处于被动的学习状态，即使教学中激发学生学习兴趣，实施任务驱动，也只是为了技能的熟练掌握和考核，忽视了学生主体性和能力的培养。新教育理念，教与学的关系发生了改变，一切为了学生的发展为目的，教师变为引导者，学生成了学习的主体，自主、合作、探究的进行学习。网络为改变教学方式，实施素质教育，促进学生全面发展提供了有力的支持。

教师通过创设情境，启发引导学生，实施任务驱动，开展问题探究活动，学生则通过计算机网络平台探究学习，或分组交流合作，或独立完成，建构知识结构，开发自身潜能，从而达到团队精神，思考、分析和解决问题能力、终身学习能力、信息素养、创新精神和实践能力等多种能力的培养，提升综合素质，适应了社会、时代、个人的发展需要。

学以致用，利用计算机网络平台开展形式多样的综合主题活动，深化教学目标，通过小组合作，让学生用WORD、POWERPOINT制作电子报刊，用FRONTPAGE制作专题网页，在BBS论坛中让学生进行专题讨论等活动，主题涉及多方面，有很好的思想性、科学性、知识性，可以是以世界水日为内容的环保主题，可以是为内容的和平主题，还可以中学生道德建设网站建设的思想教育主题等等。内容可以丰富多样，一切以新教育理念为导向，为素质教育服务，符合了三维教学目标（知识、情感、态度和价值观），培养了信息素养，促进了学生全面、高素质的发展。一次教完上网查找资料后，恰逢五一快到了，有些同学准备全家外出旅游。我设置了“到达旅游目的地”的活动，让学生通过上网查找到达旅游目的地的旅游线路、交通情况、食俗状况，旅游景观，风土人情，并设计成表格。通过此次活动，同学们通过查找资料，分析情况，设计旅游路线和规划了行程，在此过程中了解了旅游信息，知道了旅游常识，锻炼了社会生活实践能力，许多同学也因此有了一趟愉快舒心的旅程。

三、搭建自主平台，促进个体发展