序


由中國計算機學會（CCF）組編的“CCF中學生計算機程序設計教材”面世了。


早在1984年，鄧小平就提出“計算機的普及要從娃娃抓起”。這很有先見之明，但這里的“計算機普及”是泛指，并未明確普及哪些內(nèi)容。在過去的三十多年中，中小學廣泛開展了計算機普及活動，2000年教育部也曾發(fā)文，要在全國中小學開展信息技術(shù)教育。但事實上，現(xiàn)有的所謂“普及”大多成了對計算機工具的認識，而不是對中小學生智力的開發(fā)和思維的訓練，因而效果不佳。CCF早在1984年就創(chuàng)辦了“青少年信息學奧林匹克競賽NOI”，這是面向那些學有余力的中學生的一項計算機科學（CS）教育活動，但具備開展這項活動的學校并不很多，每年參加NOI聯(lián)賽的學生不過七八萬，比例很小，因而普及的面并不大。


計算機科學教育的核心是算法設計和編程，這要求學生面對一個給定的現(xiàn)實問題要能夠找到一個正確和高效的辦法（算法）并將其變成計算機能理解的語言（程序設計語言），進而讓計算機計算出人們需要的結(jié)果來。像快遞員最佳路徑算法就是一個典型的現(xiàn)實問題。這個過程并不容易，因為將一個問題抽象并構(gòu)造一個模型，需要一定的數(shù)學基礎，還得理解計算機的特點，“指揮”計算機干活。這還涉及欲求解問題的“可計算性”，因為并不是任何問題都可以由計算機求解的。計算機也并不知道什么是“問題”，是人告訴計算機，如何按照一步一步的程序求解。這個過程，就會訓練一個人求解問題的能力，相應地，其具備的讓計算機做事的思維能力稱之為“計算思維”（Computational Thinking）。我們平常操作計算機（包括手機這些終端設備）僅僅像開關(guān)電燈那樣簡單，并不會使我們具備計算思維能力，而只有通過上述步驟才能訓練這樣的能力。隨著計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展，未來越來越多的工作將和計算（機）有關(guān)（據(jù)美國政府的統(tǒng)計是51%以上）。我們必須知道如何讓計算機做事，起碼知道計算機是如何做事的，這就要求普及計算機科學教育（注意：不是計算機教育，也不是信息技術(shù)教育）。


美國政府已經(jīng)把在中小學普及計算機科學當成一種國策（CS for All，每一個人學習計算機科學），并投入40億美元落實這一項目。奧巴馬總統(tǒng)說“在新經(jīng)濟形態(tài)中，計算機科學已不再是可選技能，而是同閱讀、寫作和算術(shù)一樣的基礎技能……因此，我制定了一項計劃，以確保所有孩子都有機會學習計算機科學�！泵绹�政府已明確把計算機教育列入（從幼兒園到12年級）教育體系K12中。英國從2014年起，對中小學的計算機課程進行重大改革，5歲的兒童就開始學寫程序。英國教育部啟動了“計算機在學�！保–omputing at School，CAS）項目。新西蘭等國也把計算機編程課當作中學的必修課，并為此投入資金培訓教師。未來的競爭不是資源的競爭，而是人才的競爭，如果不具有計算素養(yǎng)和技能，則在未來的社會中處于被動地位。


CCF作為一個負責任的學術(shù)社會組織，應該勇于承擔起CS普及的任務，這比NOI更加艱巨，更難。不過有NOI三十多年發(fā)展的基礎，會對未來CS的普及提供有益的經(jīng)驗。


普及計算機科學教育的難點在于師資，而培訓師資需要合適的教材。CCF組織富有程序設計教學經(jīng)驗的中學老師編寫了“CCF中學生計算機程序設計教材”，分為入門篇、基礎篇、提高篇和專業(yè)篇，只要有一定數(shù)學基礎的老師，均可從入門篇修起。學習編程并不像人們想象的那么困難，只要從現(xiàn)實中遇到的（簡單）問題出發(fā)，循序漸進，通過和計算機的互動，一旦入門就好辦了，以后就可以逐步深入下去。


感謝朱全民、陳穎、徐先友、江濤、邱桂香、宋新波、汪星明、屈運華、廖曉剛等老師的貢獻，他們花了兩年時間寫成了這套教材。感謝吳文虎教授、王宏博士審閱本書，在此向他們表示感謝。




杜子德


中國計算機學會秘書長


2016 年8 月29 日




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