信息技術(shù)類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)的探討

蔣聯(lián)源+袁浩浩+王智文+藍(lán)紅莉

摘要：信息技術(shù)類學(xué)科知識(shí)更新快、實(shí)踐性強(qiáng)，有效培養(yǎng)信息技術(shù)類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算思維能力，是當(dāng)前教學(xué)改革中的一項(xiàng)重要任務(wù)。文中以C語言課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)為例，從框架設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)、修改完善、解決新問題這四個(gè)方面展開討論，以提高信息技術(shù)類專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維能力。近幾年的教學(xué)實(shí)踐評(píng)估及反饋表明，教學(xué)效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)有一定促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)類專業(yè)；實(shí)踐教學(xué)；計(jì)算思維能力；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）41-0273-02

實(shí)踐教學(xué)是信息技術(shù)類專業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。北京大學(xué)、清華大學(xué)等高校于2010年在西安召開的“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”，教育部高教司于2012年開展的"大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革研討會(huì)"，都強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的重要性和迫切性。文中以C語言的課程設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，對(duì)信息技術(shù)類專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)進(jìn)行探討。對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的教學(xué)研究，近幾年引起了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。比如，馮博琴[1]對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的落地過程中一些普遍性問題進(jìn)行了探討；鄧輝文等[2]從計(jì)算思維的角度對(duì)計(jì)算機(jī)問題求解課程的多個(gè)方面進(jìn)行了分析。在C語言課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革方面，相關(guān)教學(xué)工作者也提出了自己的觀點(diǎn)和教學(xué)措施。比如，吳麗娟等[3]從教學(xué)目標(biāo)、實(shí)施流程以及教學(xué)策略三個(gè)方面，介紹了一種C語言課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式；武航星等[4]闡述了基于Funcode平臺(tái)的C語言課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)施過程。

一、課程設(shè)計(jì)的題目

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括輸入學(xué)生成績(jī)、輸出學(xué)生成績(jī)、追加一個(gè)學(xué)生的成績(jī)、刪除一個(gè)學(xué)生的成績(jī)、查詢一個(gè)學(xué)生的成績(jī)、修改一個(gè)學(xué)生的成績(jī)、保存學(xué)生成績(jī)到文件、從文件中讀取學(xué)生成績(jī)等功能。說明：（1）信息技術(shù)類專業(yè)的C語言課程設(shè)計(jì)一般是開設(shè)在大一第一個(gè)學(xué)期的最后兩周，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)非常有限，因此該課程設(shè)計(jì)的主要目的是鍛煉學(xué)生的編程能力，而對(duì)學(xué)生所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不做專業(yè)性要求。（2）以2-3人為一組來完成課程設(shè)計(jì)，以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神能力。

二、系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)

根據(jù)題目要求，可對(duì)系統(tǒng)的框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。限于篇幅，這里僅做簡(jiǎn)單的框架設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的框架可分為輸入、基本操作、輸出三個(gè)模塊，其中輸入模塊包括從鍵盤中輸入學(xué)生成績(jī)和從文件中讀取已有的學(xué)生成績(jī)兩種方式，基本操作模塊包括追加一個(gè)學(xué)生的成績(jī)、刪除一個(gè)學(xué)生的成績(jī)、查詢一個(gè)學(xué)生的成績(jī)以及修改一個(gè)學(xué)生的成績(jī)，輸出模塊包括將內(nèi)存中的學(xué)生成績(jī)輸出至顯示器和輸出至文件。系統(tǒng)的功能模塊圖如圖1所示。

完成了系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)后，學(xué)生就可以根據(jù)系統(tǒng)的功能模塊圖，編寫各功能所對(duì)應(yīng)的函數(shù)模塊了。本階段只需完成一個(gè)可運(yùn)行的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主函數(shù)對(duì)各功能函數(shù)的調(diào)用。各函數(shù)的函數(shù)體無需實(shí)現(xiàn)，可以在函數(shù)體內(nèi)編寫一條輸出語句，以便運(yùn)行時(shí)可以確定各函數(shù)是否能夠正確調(diào)用。

三、功能實(shí)現(xiàn)

在上一階段的基礎(chǔ)上，完成各個(gè)功能函數(shù)的編程實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)注意如下幾個(gè)方面。

1.在本階段，應(yīng)該注意各個(gè)功能函數(shù)的實(shí)現(xiàn)順序。比如，應(yīng)該先實(shí)現(xiàn)輸入函數(shù)，再實(shí)現(xiàn)輸出函數(shù)，以方便調(diào)試。

2.在選擇存儲(chǔ)各學(xué)生成績(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生選用鏈表。對(duì)于對(duì)鏈表不熟悉的同學(xué)，可以考慮選擇數(shù)組作為存儲(chǔ)各學(xué)生成績(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3.本階段涉及的知識(shí)難點(diǎn)較多，尤其是對(duì)鏈表和文件的各種操作。但鏈表和文件的各種基本操作的算法是固定的。因此，鼓勵(lì)學(xué)生通過參考書本、有針對(duì)性地聽該知識(shí)點(diǎn)的慕課等方式，先看懂聽懂鏈表、文件操作的算法及代碼，然后模仿著去實(shí)現(xiàn)本階段的編程任務(wù)。

四、修改完善

上一階段已完成了可正常運(yùn)行的學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。本階段對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行修改完善，可從以下幾個(gè)方面考慮。

1.更改編程實(shí)現(xiàn)的方法。比如，對(duì)于選用數(shù)組來存儲(chǔ)各學(xué)生成績(jī)的同學(xué)，鼓勵(lì)他們用鏈表替代數(shù)組來實(shí)現(xiàn)各學(xué)生成績(jī)的存儲(chǔ)。

2.進(jìn)一步完善已有功能。比如，完善查詢功能，將僅按學(xué)號(hào)查詢擴(kuò)展成可按姓名或者班級(jí)等字段進(jìn)行查詢，也可實(shí)現(xiàn)某門課程某個(gè)分?jǐn)?shù)段的人數(shù)查詢等。

3.對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。比如，對(duì)每門課程進(jìn)行成績(jī)分析，統(tǒng)計(jì)優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格的人數(shù)及比例。

五、解決新問題

在完成本課程設(shè)計(jì)后，學(xué)生已具備一定的編程能力。一般來說，C語言課程設(shè)計(jì)是安排在教學(xué)周的最后兩周，該課程結(jié)束后，經(jīng)過一周的期末考試，就是寒假時(shí)間。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，可以鼓勵(lì)學(xué)生利用寒假期間，再設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)類似的小系統(tǒng)（難度上予以適當(dāng)提高），比如學(xué)籍管理系統(tǒng)。在編程能力得到較好訓(xùn)練后，鼓勵(lì)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下組隊(duì)申報(bào)各種學(xué)生類科技創(chuàng)新項(xiàng)目，項(xiàng)目?jī)?nèi)容的來源可以是教師的在研項(xiàng)目的子課題，也可以是學(xué)生根據(jù)自己的興趣或者調(diào)研所擬定的題目。

六、結(jié)語

信息技術(shù)類專業(yè)的畢業(yè)生，無論是應(yīng)聘像華為、騰訊、阿里巴巴等這樣的大型IT公司，還是應(yīng)聘小型的IT公司，都需要具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力。很多高校也比較重視這個(gè)問題，并為之做了許多工作。比如，作者所在單位的軟件工程專業(yè)，在多年前就實(shí)施了校企合作、校外實(shí)訓(xùn)的進(jìn)程。對(duì)一些高年級(jí)的實(shí)訓(xùn)課程，直接聘請(qǐng)IT企業(yè)的一線技術(shù)人員為學(xué)生授課；對(duì)于即將畢業(yè)的大四學(xué)生，安排他們?nèi)ド钲凇⑸虾５葘?shí)訓(xùn)公司進(jìn)行學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)期間，接觸真實(shí)項(xiàng)目的開發(fā)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。校企合作、校外實(shí)訓(xùn)的教學(xué)模式，拉近了學(xué)生從校園到市場(chǎng)需求的距離，并且很大程度上彌補(bǔ)了學(xué)生重理論輕實(shí)踐的缺點(diǎn)。本文以一個(gè)具體的課程設(shè)計(jì)的教學(xué)為例，討論了其對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，不是一兩門課就能完成的，它是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]Jeannette M. Wing. Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[2]馮博琴.對(duì)于計(jì)算思維能力培養(yǎng)“落地”問題的探討[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，（09）：6-9.

[3]鄧輝文，熊海靈.計(jì)算機(jī)問題求解與計(jì)算思維能力培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育，2014，（01）：18-19，32.

[4]吳麗娟，申海，張浩華.C語言課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，30（01）：122-125.endprint