序


由中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）組編的“CCF中學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教材”面世了。


早在1984年，鄧小平就提出“計(jì)算機(jī)的普及要從娃娃抓起”。這很有先見(jiàn)之明，但這里的“計(jì)算機(jī)普及”是泛指，并未明確普及哪些內(nèi)容。在過(guò)去的三十多年中，中小學(xué)廣泛開(kāi)展了計(jì)算機(jī)普及活動(dòng)，2000年教育部也曾發(fā)文，要在全國(guó)中小學(xué)開(kāi)展信息技術(shù)教育。但事實(shí)上，現(xiàn)有的所謂“普及”大多成了對(duì)計(jì)算機(jī)工具的認(rèn)識(shí)，而不是對(duì)中小學(xué)生智力的開(kāi)發(fā)和思維的訓(xùn)練，因而效果不佳。CCF早在1984年就創(chuàng)辦了“青少年信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽NOI”，這是面向那些學(xué)有余力的中學(xué)生的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)科學(xué)（CS）教育活動(dòng)，但具備開(kāi)展這項(xiàng)活動(dòng)的學(xué)校并不很多，每年參加NOI聯(lián)賽的學(xué)生不過(guò)七八萬(wàn)，比例很小，因而普及的面并不大。


計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的核心是算法設(shè)計(jì)和編程，這要求學(xué)生面對(duì)一個(gè)給定的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題要能夠找到一個(gè)正確和高效的辦法（算法）并將其變成計(jì)算機(jī)能理解的語(yǔ)言（程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言），進(jìn)而讓計(jì)算機(jī)計(jì)算出人們需要的結(jié)果來(lái)。像快遞員最佳路徑算法就是一個(gè)典型的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程并不容易，因?yàn)閷⒁粋�(gè)問(wèn)題抽象并構(gòu)造一個(gè)模型，需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，還得理解計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，“指揮”計(jì)算機(jī)干活。這還涉及欲求解問(wèn)題的“可計(jì)算性”，因?yàn)椴⒉皇侨魏螁?wèn)題都可以由計(jì)算機(jī)求解的。計(jì)算機(jī)也并不知道什么是“問(wèn)題”，是人告訴計(jì)算機(jī)，如何按照一步一步的程序求解。這個(gè)過(guò)程，就會(huì)訓(xùn)練一個(gè)人求解問(wèn)題的能力，相應(yīng)地，其具備的讓計(jì)算機(jī)做事的思維能力稱之為“計(jì)算思維”（Computational Thinking）。我們平常操作計(jì)算機(jī)（包括手機(jī)這些終端設(shè)備）僅僅像開(kāi)關(guān)電燈那樣簡(jiǎn)單，并不會(huì)使我們具備計(jì)算思維能力，而只有通過(guò)上述步驟才能訓(xùn)練這樣的能力。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，未來(lái)越來(lái)越多的工作將和計(jì)算（機(jī)）有關(guān)（據(jù)美國(guó)政府的統(tǒng)計(jì)是51%以上）。我們必須知道如何讓計(jì)算機(jī)做事，起碼知道計(jì)算機(jī)是如何做事的，這就要求普及計(jì)算機(jī)科學(xué)教育（注意：不是計(jì)算機(jī)教育，也不是信息技術(shù)教育）。


美國(guó)政府已經(jīng)把在中小學(xué)普及計(jì)算機(jī)科學(xué)當(dāng)成一種國(guó)策（CS for All，每一個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)），并投入40億美元落實(shí)這一項(xiàng)目。奧巴馬總統(tǒng)說(shuō)“在新經(jīng)濟(jì)形態(tài)中，計(jì)算機(jī)科學(xué)已不再是可選技能，而是同閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)一樣的基礎(chǔ)技能……因此，我制定了一項(xiàng)計(jì)劃，以確保所有孩子都有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)�！泵绹�(guó)政府已明確把計(jì)算機(jī)教育列入（從幼兒園到12年級(jí)）教育體系K12中。英國(guó)從2014年起，對(duì)中小學(xué)的計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行重大改革，5歲的兒童就開(kāi)始學(xué)寫(xiě)程序。英國(guó)教育部啟動(dòng)了“計(jì)算機(jī)在學(xué)�！保–omputing at School，CAS）項(xiàng)目。新西蘭等國(guó)也把計(jì)算機(jī)編程課當(dāng)作中學(xué)的必修課，并為此投入資金培訓(xùn)教師。未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)不是資源的競(jìng)爭(zhēng)，而是人才的競(jìng)爭(zhēng)，如果不具有計(jì)算素養(yǎng)和技能，則在未來(lái)的社會(huì)中處于被動(dòng)地位。


CCF作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的學(xué)術(shù)社會(huì)組織，應(yīng)該勇于承擔(dān)起CS普及的任務(wù)，這比NOI更加艱巨，更難。不過(guò)有NOI三十多年發(fā)展的基礎(chǔ)，會(huì)對(duì)未來(lái)CS的普及提供有益的經(jīng)驗(yàn)。


普及計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的難點(diǎn)在于師資，而培訓(xùn)師資需要合適的教材。CCF組織富有程序設(shè)計(jì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的中學(xué)老師編寫(xiě)了“CCF中學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教材”，分為入門(mén)篇、基礎(chǔ)篇、提高篇和專業(yè)篇，只要有一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的老師，均可從入門(mén)篇修起。學(xué)習(xí)編程并不像人們想象的那么困難，只要從現(xiàn)實(shí)中遇到的（簡(jiǎn)單）問(wèn)題出發(fā)，循序漸進(jìn)，通過(guò)和計(jì)算機(jī)的互動(dòng)，一旦入門(mén)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(yùn)華、廖曉剛等老師的貢獻(xiàn)，他們花了兩年時(shí)間寫(xiě)成了這套教材。感謝吳文虎教授、王宏博士審閱本書(shū)，在此向他們表示感謝。




杜子德


中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)


2016 年8 月29 日




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