基于計(jì)算思維的程序設(shè)計(jì)算法案例微課實(shí)踐

王森華+李余+汪霞+李培培+李向忠

（后勤工程學(xué)院 后勤信息與軍事物流工程系，重慶 400016）

摘 要：為了增強(qiáng)學(xué)員對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類(lèi)課程的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)員的計(jì)算思維和編程實(shí)踐技能，文章以密碼破解（枚舉算法）軍事案例為載體，闡述如何通過(guò)情景創(chuàng)設(shè)、算法分析、拓展設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)編寫(xiě)微課腳本，將計(jì)算思維引入程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，圍繞案例選擇依據(jù)、教學(xué)設(shè)計(jì)原則、腳本設(shè)計(jì)及制作過(guò)程，說(shuō)明如何利用枚舉算法破解密碼問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；程序設(shè)計(jì)；算法案例；微課

0 引 言

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，微博、微電影、微信等微概念改變著人們的生活方式、工作方式乃至學(xué)習(xí)方式[1]。特別在移動(dòng)客戶端普及的今天，面對(duì)浩如煙海的微資訊和微內(nèi)容，如何制作出“有用”和“有趣”的課程內(nèi)容，將學(xué)員有限的注意力吸引到課程學(xué)習(xí)中來(lái)，并引導(dǎo)學(xué)員自主學(xué)習(xí)，是值得軍校教員認(rèn)真思考的問(wèn)題。通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷以及與學(xué)員交流，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)員喜歡短小精趣、有啟發(fā)性的形象內(nèi)容，對(duì)說(shuō)教式及抽象內(nèi)容不太感興趣。從符合學(xué)員學(xué)習(xí)習(xí)慣及心理需求的角度，筆者擬將計(jì)算思維的算法分析引入計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程，采用案例微課形式講解課程知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)微學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)員逐步融入計(jì)算思維活動(dòng)[2]，在知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過(guò)程中形成綜合的計(jì)算思維及信息化應(yīng)用能力。

1 微課案例選擇依據(jù)及教學(xué)設(shè)計(jì)原則

由于軍校學(xué)員的軍事特性，特別是實(shí)戰(zhàn)化要求，微課內(nèi)容的引用事例如果與學(xué)員的生活、興趣以及未來(lái)的職業(yè)發(fā)展無(wú)關(guān)，顯然實(shí)用價(jià)值不高[3]。為了使微課內(nèi)容更貼近實(shí)戰(zhàn)，需要緊密結(jié)合后勤信息化相關(guān)專(zhuān)業(yè)（如軍事訓(xùn)練、軍事物流、軍用油儲(chǔ)、軍事通信等）的領(lǐng)域知識(shí)和應(yīng)用需求，挖掘計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)在這些專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用點(diǎn)（案例），將課程知識(shí)與軍事應(yīng)用案例結(jié)合，使學(xué)員學(xué)有所長(zhǎng)、學(xué)有所用。經(jīng)過(guò)認(rèn)真篩選，筆者從近百個(gè)軍事案例中精選了10個(gè)軍事案例及相應(yīng)算法，分別是密碼破解（枚舉算法）、敵兵布陣（分治算法）、應(yīng)急救援任務(wù)中的油料保障點(diǎn)設(shè)置（遞推算法）、穿越迷宮（遞歸算法）、騎士巡游（回溯算法）、某裝甲團(tuán)機(jī)動(dòng)演練任務(wù)中的通信信息編碼（貪心算法）、野外訓(xùn)練單兵負(fù)重預(yù)案（動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法）、火炮射擊命中率模擬（模擬算法）及綜合應(yīng)用后勤倉(cāng)庫(kù)物資配送路徑優(yōu)化和軍用加油站鋪設(shè)輸油管線路線優(yōu)化，按由易到難、趣味與實(shí)用結(jié)合、基礎(chǔ)向拓展延伸的思路組織整理案例，形成軍事案例庫(kù)，為微課的制作準(zhǔn)備好材料。

在教學(xué)設(shè)計(jì)方面，受微課講授時(shí)間的限制，軍事案例微課內(nèi)容不能貪多求全，要牢牢記住以學(xué)員為中心及有用有趣的原則，按照計(jì)算思維的邏輯，圍繞一個(gè)主題算法集中組織教學(xué)內(nèi)容，將情景設(shè)計(jì)、拓展設(shè)計(jì)、反思反饋引入案例與算法的解題思路、程序設(shè)計(jì)、拓展延伸過(guò)程中，根據(jù)不同的算法類(lèi)型及案例內(nèi)容，采用情境—問(wèn)題式教學(xué)設(shè)計(jì)模式（情境創(chuàng)設(shè)—提出問(wèn)題—問(wèn)題分析—問(wèn)題講解—總結(jié)考核）、拋錨式教學(xué)設(shè)計(jì)模式（拋錨定題—課題分析—問(wèn)題講解—總結(jié)考核）、探究式教學(xué)設(shè)計(jì)模式（提出任務(wù)—確定問(wèn)題—問(wèn)題分析—解決問(wèn)題—總結(jié)考核）分別進(jìn)行微課教學(xué)設(shè)計(jì)，在潛移默化中逐步提升學(xué)員的計(jì)算思維和編程實(shí)踐技能[4]。

2 微課腳本設(shè)計(jì)實(shí)踐

腳本編寫(xiě)的要點(diǎn)[5]主要包括：引入（開(kāi)場(chǎng)白或知識(shí)點(diǎn)）、畫(huà)面、解說(shuō)詞、備注等。引入部分可結(jié)合專(zhuān)業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，盡量采取引人入勝的辦法，如身邊的小事、案例、社會(huì)熱點(diǎn)，讓觀看者知道微課講什么，也可以和知識(shí)點(diǎn)結(jié)合一起引入；畫(huà)面部分要標(biāo)明制作微課內(nèi)容的技術(shù)要求、畫(huà)面排列設(shè)置，多種媒體搭配要鮮明統(tǒng)一有層次感，并且具體形象，畫(huà)面顯示的文字要標(biāo)明標(biāo)題和內(nèi)容（具體知識(shí)點(diǎn)），容易區(qū)分；解說(shuō)詞要有配音、有字幕，注意語(yǔ)言文字要通俗易懂，盡量采用口語(yǔ)化表達(dá)方式，錄音時(shí)語(yǔ)音清晰，使用普通話，并且要和字幕一致；備注部分附上已有的圖片、視頻、音頻或網(wǎng)絡(luò)鏈接以及相關(guān)說(shuō)明等。最重要的是，在腳本設(shè)計(jì)完成之后，要自己演練一遍，避免各環(huán)節(jié)脫節(jié)和突兀，如出現(xiàn)這樣的情況，可以通過(guò)教師視頻或畫(huà)外音方式來(lái)彌補(bǔ)和銜接，見(jiàn)表1。

3 微課制作過(guò)程的修改

微課腳本編寫(xiě)完成后，后期還要進(jìn)行教學(xué)實(shí)施與拍攝（或錄制）、動(dòng)畫(huà)制作以及上述素材的后期非線性編輯等工作。在微課形成過(guò)程中，有可能出現(xiàn)各種問(wèn)題，需要不斷與技術(shù)人員協(xié)商修改。對(duì)于枚舉算法，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和制作團(tuán)隊(duì)對(duì)微課的呈現(xiàn)效果要進(jìn)行多次質(zhì)檢，多方面查找效果不理想的原因，尋求解決對(duì)策并改進(jìn)微課設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題包括字體顏色單調(diào)、動(dòng)畫(huà)處理及PPT切換時(shí)延、畫(huà)面生硬、聲音與字幕不匹配、扣像呈像效果差、LOGO位置不合理、背景無(wú)音效等。通過(guò)重新拍攝以及優(yōu)化處理后，可以逐步解決上述瑕疵問(wèn)題，使微課的視聽(tīng)效果達(dá)到相對(duì)滿意程度，基本能夠起到吸引學(xué)員觀看和學(xué)習(xí)的目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

微課已成為當(dāng)前院校教學(xué)模式改革的新方向之一，筆者以密碼破解（枚舉算法）軍事案例為載體，利用微課形式將計(jì)算思維引入程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)員可在微學(xué)習(xí)中自主提升計(jì)算思維和應(yīng)用能力，逐步培養(yǎng)實(shí)戰(zhàn)化所需的信息技能。目前，用于教學(xué)的計(jì)算機(jī)課程微課資源正在不斷開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，相信在不久的將來(lái)，更多更好的微課形式及內(nèi)容會(huì)為提升院校的教學(xué)質(zhì)量不斷注入新鮮活力與發(fā)展動(dòng)力。

基金項(xiàng)目：重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃項(xiàng)目“基于視覺(jué)注意的圖像三維超分辨率自適應(yīng)重建研究”（CSTC2015jcyjA40002）；后勤工程學(xué)院教改課題項(xiàng)目“面向軍事應(yīng)用，以計(jì)算思維為導(dǎo)向創(chuàng)新大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式的應(yīng)用與研究”（X906051309）。

第一作者簡(jiǎn)介：王森華，男，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革和圖像識(shí)別技術(shù)，123213441@qq.com。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國(guó)棟， 馮晨， 劉京魯. 微課設(shè)計(jì)技術(shù)與案例分析： 2015年全國(guó)多媒體課件大賽（微課組）作品綜述[J]. 中國(guó)教育信息化， 2016（11）： 4-12.

[2]范雅惠， 劉德山， 魏迪. 用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模型實(shí)施計(jì)算思維教學(xué)的應(yīng)用與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2016（1）： 90-93.

[3]王森華， 王偉嘉， 李向忠. 基于計(jì)算思維程序設(shè)計(jì)的軍事案例研究[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2016（7）： 86-88.

[4]王繼良. 基于微課的課程教學(xué)改革研究[J]. 工業(yè)和信息化教育， 2015（4）： 79-82.

[5]付百文. 強(qiáng)化案例教學(xué)的程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程體系改革[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2015（8）： 40-43.

（編輯：孫怡銘）