基于計(jì)算思維的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革

鄒臘梅　龔向堅(jiān)

【摘要】針對(duì)高校程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中存在的問題，本文以培養(yǎng)計(jì)算思維為目標(biāo)，提出從計(jì)算思維和程序設(shè)計(jì)類課程的關(guān)聯(lián)點(diǎn)出發(fā)，重組課程教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中采用分類分層多元教學(xué)模式，尊重個(gè)體差異，強(qiáng)調(diào)教學(xué)任務(wù)和算法的多樣化等教學(xué)改革措施。

【關(guān)鍵詞】程序設(shè)計(jì) 計(jì)算思維 非計(jì)算機(jī)專業(yè) 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】2013年南華大學(xué)高等教育研究與改革課題（2013XJG06）。

【中圖分類號(hào)】G424 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）01-0224-01

2006年美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真（ Jeannette M.Wing）教授給出計(jì)算思維的清晰定義[1]：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家，它將和閱讀、寫作和算術(shù)一樣，是當(dāng)代每個(gè)人必須具備的基本技能。

2010 年《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》[2]強(qiáng)調(diào)“需要把培養(yǎng)學(xué)生的‘計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)”。 程序設(shè)計(jì)類課程是我國(guó)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中非專業(yè)學(xué)生的一門必修課和基礎(chǔ)課，旨在培訓(xùn)學(xué)生的基本編程能力、邏輯思維和抽象思維能力，承載了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維方式的重要任務(wù)[3][4]。以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為目標(biāo)，針對(duì)目前教學(xué)現(xiàn)狀，如何對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行教學(xué)改革是我們需要研究的一個(gè)課題。

1.程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

目前程序設(shè)計(jì)類課程作為大學(xué)公共基礎(chǔ)課，課時(shí)一再壓縮，而教師為了課程的完整性，講授的內(nèi)容卻沒有相應(yīng)的減少，導(dǎo)致上課學(xué)時(shí)與授課內(nèi)容的矛盾，如何在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)里對(duì)教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行選取，找出程序設(shè)計(jì)課程中與計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)是需要解決的一個(gè)問題；在程序設(shè)計(jì)類課程授課過程中，教師花費(fèi)大量時(shí)間講授瑣碎的語(yǔ)法和語(yǔ)義知識(shí)，學(xué)生在教師填鴨式的教學(xué)模式下，不知道學(xué)習(xí)的目的和重點(diǎn)所在，能夠利用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力有限，更不用提計(jì)算思維能力的提高了；學(xué)生的水平參差不齊，領(lǐng)悟能力和動(dòng)手能力各不相同，單一的教學(xué)方式導(dǎo)致教學(xué)效果低下，如何豐富教學(xué)手段，因材施教，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使之有意識(shí)地主動(dòng)培養(yǎng)新的思維方式、提高自身解決問題的能力也是需要研究的問題。

2.以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為目標(biāo)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革

2.1明確教學(xué)目的、探尋計(jì)算思維與程序設(shè)計(jì)課程的關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)，重組教學(xué)內(nèi)容

程序設(shè)計(jì)類課程現(xiàn)在是高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門公共基礎(chǔ)課，但由于在以后的學(xué)習(xí)工作很少直接用到編程的知識(shí)，許多學(xué)生都覺得沒有必要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課程。因此教師在首次授課時(shí)必須讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)該門課程的目的和意義所在，強(qiáng)調(diào)旨在培養(yǎng)同學(xué)們的計(jì)算思維能力，而不是僅僅是學(xué)習(xí)程序的語(yǔ)法規(guī)則，掌握一些編程的方法和技巧。例如，學(xué)生應(yīng)該知道什么是計(jì)算思維，舉例說明計(jì)算思維不是虛無(wú)縹緲的，而是存在于我們工作生活的方方面面的，在程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)過程中學(xué)生應(yīng)該怎樣有意識(shí)的、主動(dòng)地培養(yǎng)和提升計(jì)算思維的能力。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上要輕語(yǔ)法、重算法。程序設(shè)計(jì)課程包括三方面的內(nèi)容：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、算法和編程。傳統(tǒng)的教學(xué)注重語(yǔ)言中語(yǔ)法的講解，編程能力的培養(yǎng)，而往往忽略了算法的重要性。而實(shí)際上算法是關(guān)于解決問題的方法，是計(jì)算思維的范疇。因此找出課程中與計(jì)算思維關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)，在授課課程中對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重新歸納和演繹，突顯計(jì)算思維的引導(dǎo)，比如各種排序法、遞歸法都是體現(xiàn)計(jì)算思維的典型例子。

2.2提升上機(jī)實(shí)驗(yàn)的地位，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，采用分類分層的多元教學(xué)

大部分學(xué)生在程序設(shè)計(jì)實(shí)踐課時(shí)，僅僅驗(yàn)證老師課堂講過的、或者書上已有的程序，缺乏程序編寫和調(diào)試能力的鍛煉。事實(shí)上實(shí)踐操作是對(duì)計(jì)算思維能力結(jié)果的一種驗(yàn)證，是動(dòng)手又動(dòng)腦的過程，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的重要手段，因此在教學(xué)過程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的重要性。而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容則應(yīng)該側(cè)重學(xué)生的計(jì)算機(jī)基本技能的訓(xùn)練和綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，按照基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、拓展實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分層次教學(xué)。通過分類分層的多元化教學(xué)模式和一系列實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維和數(shù)據(jù)獲取等方面的能力，以“技能-能力-思維”的三層培養(yǎng)目標(biāo)為核心，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能對(duì)各專業(yè)的學(xué)生專業(yè)研究與開發(fā)能力的支撐，全面提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)。

2.3尊重學(xué)生不同的認(rèn)知方式，提倡算法多樣化、任務(wù)多樣化來(lái)強(qiáng)化計(jì)算思維的能力

程序設(shè)計(jì)教學(xué)的教育價(jià)值在于突出計(jì)算思維，在倡導(dǎo)算法多樣化的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、探索精神和問題求解能力。在教學(xué)過程中，應(yīng)該尊重學(xué)生的個(gè)體、認(rèn)知上的差異，鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度認(rèn)識(shí)問題，用不同方式表達(dá)算法，用不同方法實(shí)現(xiàn)問題求解，同時(shí)給予適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。為此，在教學(xué)過程中，教師要重視并培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的多樣性和重構(gòu)性。多樣性可以盡量激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)，重構(gòu)性通過變化也能夠強(qiáng)化計(jì)算思維訓(xùn)練。鼓勵(lì)同學(xué)們編寫各種程序來(lái)實(shí)現(xiàn)同一個(gè)計(jì)算任務(wù)，鼓勵(lì)改寫別人編寫的程序，從而培養(yǎng)同學(xué)們計(jì)算思維的多樣性，所謂重構(gòu)，就是在已有的程序基礎(chǔ)上衍生出的新的解決問題算法實(shí)現(xiàn)。這種通過分析已有程序的優(yōu)缺點(diǎn)，修改并把自己的思維融入新程序的過程，就是最好的鍛煉計(jì)算思維的訓(xùn)練手段。

3.小結(jié)

計(jì)算思維是每個(gè)人需要掌握的基本技能之一，培養(yǎng)計(jì)算思維是一個(gè)長(zhǎng)期的、需要不斷學(xué)習(xí)和提升的過程。程序設(shè)計(jì)類課程對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生提供了一個(gè)有效加強(qiáng)自身計(jì)算思維能力的平臺(tái)，教師在教學(xué)過程中可以通過重組理論教學(xué)內(nèi)容，重視實(shí)驗(yàn)，采用分類分層的多元實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，尊重個(gè)體差異，強(qiáng)調(diào)任務(wù)和算法的多樣化等方面進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐，旨在全面培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的意識(shí)、方法和能力，為他們以后的學(xué)習(xí)和工作提高幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]周以真.計(jì)算思維[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007，3（11）：83-85.

[2]九校聯(lián)盟.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J].中國(guó)大學(xué)教育，2010（9）.

[3]龔沛曾，楊志強(qiáng).大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（5）：51-54.

[4]戰(zhàn)德臣，王浩.面向計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容體系[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014，（7）：59-66.

作者簡(jiǎn)介：

鄒臘梅，女，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)教育，數(shù)據(jù)挖掘。