程序設(shè)計(jì)課程中的風(fēng)險(xiǎn)思維培養(yǎng)

李曉昀+馬淑萍+余穎

（南華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

摘 要：風(fēng)險(xiǎn)思維作為針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)所產(chǎn)生的預(yù)測(cè)、估算、推理、決策等一系列心智活動(dòng)，已成為新型人才所應(yīng)具備的科學(xué)思維方式之一。高校作為人才培養(yǎng)的重要基地，挖掘現(xiàn)有課程思維訓(xùn)練潛能，創(chuàng)新教學(xué)方法，推進(jìn)思維教學(xué)已成必然。文章分析程序設(shè)計(jì)課程在風(fēng)險(xiǎn)思維訓(xùn)練中的優(yōu)勢(shì)，闡述具體的思維訓(xùn)練方法，初步探討該課程在風(fēng)險(xiǎn)思維訓(xùn)練中的積極作用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)思維；程序設(shè)計(jì)；思維訓(xùn)練；思維教學(xué)

1 風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知及風(fēng)險(xiǎn)思維的重要性

隨著社會(huì)發(fā)展，如何應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)社會(huì)中各種復(fù)雜性和不確定性，已成為現(xiàn)代社會(huì)認(rèn)識(shí)事物與分析問題的基礎(chǔ)[1]。風(fēng)險(xiǎn)作為風(fēng)險(xiǎn)社會(huì)的固有存在，無法完全規(guī)避，只能通過人類自身的知識(shí)體系去認(rèn)知[2]。在這個(gè)過程中，由預(yù)見、估算、推理、決策和應(yīng)對(duì)各類風(fēng)險(xiǎn)所產(chǎn)生的一系列心智活動(dòng)即為風(fēng)險(xiǎn)思維[3]。風(fēng)險(xiǎn)思維并非只有管理者、金融從業(yè)人員、醫(yī)務(wù)人員、氣象專家等專業(yè)性很強(qiáng)的人群才具備。事實(shí)上，風(fēng)險(xiǎn)與“危機(jī)”“災(zāi)難”“安全”“責(zé)任”“可持續(xù)發(fā)展”等密切關(guān)聯(lián)，已滲透到人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，悄然改變了人們的思維方式與行為方式[1]。

作為一種科學(xué)思維方法，風(fēng)險(xiǎn)思維在多個(gè)領(lǐng)域受到關(guān)注。例如，在工程、生產(chǎn)領(lǐng)域，安全風(fēng)險(xiǎn)管理理念“風(fēng)險(xiǎn)于責(zé)、預(yù)防于微、治理于嚴(yán)”的核心就是風(fēng)險(xiǎn)思維；在政治、軍事和商業(yè)領(lǐng)域，領(lǐng)導(dǎo)的每一個(gè)決策都伴隨著風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)思維對(duì)各行業(yè)人才的重要性日益凸顯。事實(shí)上，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求已從傳統(tǒng)知識(shí)型轉(zhuǎn)向創(chuàng)新型，由技能型轉(zhuǎn)向應(yīng)用型。這要求高校對(duì)人才的培養(yǎng)要從傳統(tǒng)的“知識(shí)灌輸”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八季S培養(yǎng)”[4]。因此，如何進(jìn)行創(chuàng)新型教學(xué)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的風(fēng)險(xiǎn)思維能力，已成為高校面臨的問題。

2 程序設(shè)計(jì)課程對(duì)風(fēng)險(xiǎn)思維培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)的分析

人的風(fēng)險(xiǎn)思維能力不可能與生俱來，只能在一次次實(shí)踐中累積，或是經(jīng)過專業(yè)思維訓(xùn)練才能具備。程序設(shè)計(jì)是一個(gè)使用有限確定的符號(hào)系統(tǒng)來描述和求解問題的思維過程。課程教學(xué)目標(biāo)不僅僅是傳授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、程序設(shè)計(jì)方法，更是要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣與科學(xué)的探索精神。課程教學(xué)重點(diǎn)在于對(duì)問題進(jìn)行分析和求解這一過程中的思維能力訓(xùn)練。在變化多樣的程序設(shè)計(jì)過程中，風(fēng)險(xiǎn)思維貫穿始終，為問題的最終解決提供完備的思維支持。

程序設(shè)計(jì)語言知識(shí)本身，多處蘊(yùn)含了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的重視。以C語言為例，如switch結(jié)構(gòu)中設(shè)置default語句，是用來應(yīng)對(duì)程序運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的預(yù)計(jì)之外的輸入數(shù)據(jù)。又如控制結(jié)構(gòu)中，設(shè)置break語句與continue語句，則是在預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的某些特殊情況下，用于程序執(zhí)行過程的跳轉(zhuǎn)。這些都是對(duì)程序運(yùn)行過程中未知的、但可能發(fā)生的一種不確定性的應(yīng)對(duì)處理。對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用，均體現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)思維的價(jià)值。

程序設(shè)計(jì)過程中，更是無時(shí)無刻不體現(xiàn)著對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)、評(píng)估及應(yīng)對(duì)。無論是簡單還是復(fù)雜的問題求解，從數(shù)據(jù)類型的選擇，到選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行條件設(shè)置，再到各種可能情況預(yù)測(cè)及處理等，每一條語句，每一處細(xì)節(jié)無一不體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)思維的重要作用。在生活中，許多經(jīng)典的計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判與控制，更好地反映出現(xiàn)實(shí)世界中風(fēng)險(xiǎn)思維的重要地位。例如，銀行系統(tǒng)ATM自動(dòng)取款機(jī)在與用戶交互時(shí)，遇故障時(shí)的事務(wù)回滾機(jī)制，航空票務(wù)系統(tǒng)的機(jī)票超售機(jī)制，手機(jī)通訊無信號(hào)緊急電話呼叫系統(tǒng)等，這些處處體現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)思維在規(guī)避和控制風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的價(jià)值，為人們的生活解決了許多現(xiàn)實(shí)需求。

3 風(fēng)險(xiǎn)思維訓(xùn)練方法探討

風(fēng)險(xiǎn)思維對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判、決策體現(xiàn)在程序設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。一個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)過程包括分析問題、算法描述、程序?qū)崿F(xiàn)與測(cè)試評(píng)價(jià)這幾個(gè)步驟。如何讓學(xué)生有意識(shí)地去體會(huì)、反思每一個(gè)環(huán)節(jié)所蘊(yùn)含的思維價(jià)值，是讓學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)灌輸?shù)街鲃?dòng)參與思維訓(xùn)練的關(guān)鍵。

程序設(shè)計(jì)是從模仿開始，一些傳統(tǒng)方法和思維具有先入為主的優(yōu)勢(shì)。目前，課程教學(xué)以理論教學(xué)為主，上機(jī)練習(xí)為輔。上機(jī)時(shí)學(xué)生的目標(biāo)是模仿經(jīng)典算法、完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，很少能夠意識(shí)到為什么要做這些練習(xí)；也極少有學(xué)生會(huì)反思每一次完成任務(wù)，自己的能力會(huì)有怎樣的提高；更不會(huì)有意識(shí)地強(qiáng)化這種能力訓(xùn)練。本應(yīng)是最佳的思維能力訓(xùn)練常常戛然而止。因此，初步認(rèn)為可從以下3個(gè)方面開展風(fēng)險(xiǎn)思維能力訓(xùn)練。

第一，教學(xué)重點(diǎn)從語法知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S能力訓(xùn)練。由教師主導(dǎo)，精選教學(xué)實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，深入體會(huì)處理問題時(shí)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判及應(yīng)急處理的重要性，并逐步養(yǎng)成這種思考、應(yīng)對(duì)問題的習(xí)慣。例如“輸入英文字符的大小寫轉(zhuǎn)換”，這是選擇結(jié)構(gòu)中的經(jīng)典例題。在分析問題階段，許多學(xué)生受思維限制，僅考慮到如何進(jìn)行大小寫轉(zhuǎn)換，未能想到非法輸入的可能。此時(shí)教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考各種輸入的可能性、對(duì)應(yīng)處理辦法，并鼓勵(lì)學(xué)生積極探索以往未充分考慮到的問題，強(qiáng)調(diào)本階段對(duì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的重要性。在算法描述階段，流程圖是否準(zhǔn)確，是否完備地描述了問題的各種可能性，箭頭所指向的位置是否合理等。在程序?qū)崿F(xiàn)階段，數(shù)據(jù)類型定義、控制結(jié)構(gòu)選擇、非法輸入判斷及處理、大小寫轉(zhuǎn)換方法選擇等，均蘊(yùn)含著風(fēng)險(xiǎn)思維。在測(cè)試評(píng)價(jià)階段，從編譯、運(yùn)行到測(cè)試樣例輸入，更是處處體現(xiàn)著風(fēng)險(xiǎn)思維的重要性。在這個(gè)過程中，教師以例題講解、思維引導(dǎo)、練習(xí)強(qiáng)化的方式，逐漸讓學(xué)生體會(huì)并掌握這種思維方式。

第二，打破章節(jié)限制，將同一類問題進(jìn)行融合，由問題求解引出知識(shí)傳授，由易到難，由淺入深，對(duì)同一類問題進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，讓學(xué)生將思維方式內(nèi)化，轉(zhuǎn)變成自身思維能力。同時(shí)讓學(xué)生感受到趣味性，并不斷發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，不斷訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)思維。融合后的問題將形成每堂課的專題，內(nèi)容從容易預(yù)測(cè)的顯性風(fēng)險(xiǎn)到等待挖掘的隱性風(fēng)險(xiǎn)等。仍以“輸入英文字符大小寫轉(zhuǎn)換”為例，顯性風(fēng)險(xiǎn)存在于大小寫轉(zhuǎn)換算法，隱性風(fēng)險(xiǎn)則是輸入不確定性，教師要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去考慮題面之外的這種不確定性。以“四則混合運(yùn)算”為例，顯性風(fēng)險(xiǎn)就是多項(xiàng)式數(shù)學(xué)表達(dá)轉(zhuǎn)換成程序設(shè)計(jì)語言表達(dá)式，等待學(xué)生主動(dòng)挖掘的風(fēng)險(xiǎn)則是計(jì)算過程中產(chǎn)生的一系列問題，如除數(shù)是否可能為零。又如“輸入三角形三條邊判斷三角形類型”題目中隱含了輸入數(shù)據(jù)可能無法組合成三角形的風(fēng)險(xiǎn)。再如與素?cái)?shù)相關(guān)的多個(gè)題目中，不同實(shí)現(xiàn)方法的選擇存在不同的風(fēng)險(xiǎn)，隱含的風(fēng)險(xiǎn)在于0、1和負(fù)數(shù)的判斷。同一類型問題，內(nèi)容可能跨越多個(gè)章節(jié)，但作為一堂思維訓(xùn)練課例題，本質(zhì)上均體現(xiàn)了對(duì)非法輸入風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)與應(yīng)對(duì)。

第三，重視實(shí)驗(yàn)課。思維訓(xùn)練不可能一蹴而就，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。學(xué)生只有在一次次上機(jī)實(shí)踐中，反復(fù)練習(xí)，才能慢慢體會(huì)到風(fēng)險(xiǎn)思維給他們帶來的成就感，才能從程序復(fù)寫，發(fā)展到模仿解決問題的方法，再到思維的擴(kuò)展和創(chuàng)新。

4 結(jié) 語

細(xì)微問題的處理反映了人們思維的全面性。只有在教學(xué)每一個(gè)環(huán)節(jié)中，都不斷進(jìn)行有針對(duì)性的強(qiáng)化訓(xùn)練，打破學(xué)生固有的習(xí)慣思維、經(jīng)驗(yàn)思維，帶領(lǐng)學(xué)生去體會(huì)和嘗試，去反思每一個(gè)解決的問題，才能夠讓學(xué)生逐漸掌握風(fēng)險(xiǎn)思維具體的思維方法，才能重視風(fēng)險(xiǎn)思維在分析和解決問題時(shí)的價(jià)值。

高校作為人才培養(yǎng)的重要基地，有意識(shí)地培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的風(fēng)險(xiǎn)思維能力，是滿足新時(shí)代對(duì)新型人才要求的必然趨勢(shì)。目前，“知識(shí)教學(xué)”向“思維教學(xué)”轉(zhuǎn)換已是必然，思維教學(xué)模式，必然要打破傳統(tǒng)的以章節(jié)為主線的知識(shí)教學(xué)模式。作為思維教學(xué)的重要組成部分之一[2]，風(fēng)險(xiǎn)思維能力訓(xùn)練的難點(diǎn)在于教學(xué)案例的選擇與組織，更在于廣大教師意識(shí)的轉(zhuǎn)變。以“風(fēng)險(xiǎn)思維培養(yǎng)”為代表的“思維教學(xué)”模式開展，任重而道遠(yuǎn)。

基金項(xiàng)目：湖南省教育科學(xué)十二五規(guī)劃課題項(xiàng)目“基于計(jì)算學(xué)科基本問題的計(jì)算思維培養(yǎng)模式研究”（XJK012CGD020）。

第一作者簡介：李曉昀，女，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)高等教育研究與個(gè)性化信息服務(wù)， lxy.yy@yeah.net。

參考文獻(xiàn)：

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[3]鄭皓， 吳紀(jì)綱. 運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)思維助力科學(xué)決策[J]. 政工導(dǎo)刊， 2016（2）： 27.

[4]李曉昀， 陽小華， 馬淑萍， 等. 互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程知識(shí)教學(xué)向思維教學(xué)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)探析[C]// 全國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì). 全國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)2016年會(huì)學(xué)術(shù)論文集. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2016： 113-117.

（編輯：彭遠(yuǎn)紅）