面向OBE 的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的計(jì)算思維培養(yǎng)

文萬志，程學(xué)云，陳文蘭，任紅建

（南通大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226019）

0 引 言

計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)核心技術(shù)之一，影響了社會(huì)的方方面面。正確認(rèn)識(shí)、理解并使用計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵是掌握計(jì)算機(jī)的思維方式，即計(jì)算思維。計(jì)算思維，是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，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)[1-2]。

當(dāng)前，高校倡導(dǎo)產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome Based Education,OBE）的教育理念。在信息化時(shí)代，計(jì)算思維的培養(yǎng)在基于OBE 理念的教學(xué)改革中至關(guān)重要[3]。運(yùn)用計(jì)算思維分析問題是信息化社會(huì)的基本要求，是高校畢業(yè)生的基本能力素養(yǎng)之一。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)和一些非計(jì)算機(jī)專業(yè)的第一門程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、程序設(shè)計(jì)、程序?qū)崿F(xiàn)和程序優(yōu)化等[4]。該課程是學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的基礎(chǔ)課程，為學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)、解決復(fù)雜工程問題中使用計(jì)算思維分析問題打下基礎(chǔ)[5-7]。

然而，在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程實(shí)際教學(xué)中，仍然存在不少問題。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師常采取以填鴨式灌輸知識(shí)為主的單向傳授、以一刀切的無差別傳授等方式極大地抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，抑制了計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，最直接反映在學(xué)生課程考核成績(jī)上。據(jù)筆者調(diào)研，國(guó)內(nèi)很多高校程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程的考核成績(jī)較不理想，掛科率較高。課程考核結(jié)果是思維能力培養(yǎng)效果的反映。高質(zhì)量的具有計(jì)算思維能力的人才產(chǎn)出要求進(jìn)行程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革。

1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程計(jì)算思維知識(shí)體系

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念求解問題。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程知識(shí)體系與計(jì)算思維5個(gè)層次如圖1 所示。其中，計(jì)算表示層基于程序數(shù)據(jù)表示，包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式、程序中描述數(shù)據(jù)的方式；計(jì)算處理層基于程序數(shù)據(jù)操作和程序控制，包括計(jì)算機(jī)處理問題的基本規(guī)則和方法；計(jì)算分析/設(shè)計(jì)層基于算法分析設(shè)計(jì)，包括計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想；計(jì)算實(shí)現(xiàn)基于算法的具體實(shí)現(xiàn)，包括算法實(shí)現(xiàn)的IDE 選擇、算法的程序表示與實(shí)現(xiàn)、調(diào)試、驗(yàn)證等；計(jì)算優(yōu)化包括程序的時(shí)間復(fù)雜度分析、空間復(fù)雜度分析及其優(yōu)化。

知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)相互制約又相互促進(jìn)。過度學(xué)習(xí)程序中繁雜的語法規(guī)則和知識(shí)點(diǎn)，將會(huì)約束計(jì)算思維的創(chuàng)造性，限制思維的空間拓展，影響知識(shí)的理解，達(dá)不到學(xué)習(xí)效果；過多地強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)，缺乏知識(shí)基礎(chǔ)，影響思維過程，抑制思維的進(jìn)展。如何在知識(shí)學(xué)習(xí)中促進(jìn)能力培養(yǎng)，在能力培養(yǎng)中，加強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)，是計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵。

圖1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)體系與計(jì)算思維

2 OBE背景下的計(jì)算思維培養(yǎng)

2.1 立足工程認(rèn)證，明確培養(yǎng)目標(biāo)

基于OBE 教育理念，培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程能力的人才。學(xué)生在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中，能夠融合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等知識(shí)并應(yīng)用這些知識(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的問題，能夠掌握實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)程序語言的表示方法；能夠掌握自頂向下、逐步求精的模塊化程序設(shè)計(jì)思路，并運(yùn)用抽象、歸納、遞歸、回溯等方法進(jìn)行算法設(shè)計(jì)；能夠積極探索實(shí)際問題的求解方法，體現(xiàn)創(chuàng)新性，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法的正確性和合理性；能夠分析程序的執(zhí)行過程，能夠選擇不同的調(diào)試工具并分析結(jié)果的正確性和合理性以及工具的局限性；能夠在程序設(shè)計(jì)過程中使用規(guī)范化的算法表示方法、程序設(shè)計(jì)方法，遵循編程規(guī)范，具有職業(yè)素養(yǎng)；能夠在較復(fù)雜的編程中進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通，并能夠勝任相應(yīng)的角色，具有團(tuán)隊(duì)意識(shí)；能夠具備多學(xué)科背景下的基本程序設(shè)計(jì)能力、程序綜合能力、項(xiàng)目組織能力；具備自主學(xué)習(xí)的能力，能夠自主探索研究課程內(nèi)容，拓展程序設(shè)計(jì)知識(shí)和技能，能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，具備自主學(xué)習(xí)新的編程語言的能力。

教師在教學(xué)準(zhǔn)備過程中，應(yīng)深刻理解教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)要求并在教學(xué)各環(huán)節(jié)中體現(xiàn)，有的放矢。在知識(shí)傳授過程中體現(xiàn)OBE 理念，著力培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程能力的人才。

2.2 建立自主學(xué)習(xí)機(jī)制，提高計(jì)算表示和計(jì)算處理能力

如圖1 所示，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程知識(shí)性強(qiáng)，規(guī)則繁多。正確的程序輸出，首先需要正確的數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理，但是，如果過多地強(qiáng)調(diào)知識(shí)和規(guī)則，學(xué)生則會(huì)逐漸依賴知識(shí)的被動(dòng)灌輸而抑制學(xué)生計(jì)算思維能力的全面發(fā)展。在教學(xué)過程中，授人以魚的同時(shí)更應(yīng)該授人以漁。變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，建立自主學(xué)習(xí)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)和規(guī)則，全面且深入理解計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理的方式，提高程序設(shè)計(jì)過程中的計(jì)算表示和計(jì)算處理能力。

建立自主學(xué)習(xí)機(jī)制，需要教師在教學(xué)各環(huán)節(jié)中融入培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的方法。例如，教師在講解常量和變量時(shí)，涉及到數(shù)據(jù)的二進(jìn)制存儲(chǔ)。而對(duì)于大多數(shù)初次接觸程序設(shè)計(jì)的學(xué)生來說，對(duì)二進(jìn)制的補(bǔ)碼存儲(chǔ)并不熟悉。教師利用課堂有限的時(shí)間去充分講解二進(jìn)制并不合適，也達(dá)不到應(yīng)有的效果。多次的教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生被動(dòng)接受相關(guān)知識(shí)后，在高年級(jí)的專業(yè)課程中再次涉及到相關(guān)知識(shí)時(shí)，學(xué)生依然無法理解。對(duì)這種類似知識(shí)，教師更應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己去探索并配以適度的作業(yè)或考核，學(xué)生的知識(shí)掌握效果會(huì)更好，學(xué)習(xí)能力也會(huì)逐步提高。

培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)，重在引導(dǎo)，遵循從半自主學(xué)習(xí)到完全自主學(xué)習(xí)的培養(yǎng)路線。填鴨式教學(xué)模式不適合大學(xué)課堂，也不符合OBE 理念，但剛?cè)雽W(xué)的不少學(xué)生較依賴于這種教學(xué)模式，需要循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。半自主學(xué)習(xí)，即根據(jù)學(xué)生情況，教師從任務(wù)布置、過程監(jiān)控和結(jié)果考核等全程指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。例如，教師在講解完結(jié)構(gòu)體知識(shí)后，可布置學(xué)生課下自己學(xué)習(xí)共用體和枚舉類型，同時(shí)布置共用體和枚舉類型作業(yè)。過程監(jiān)控，一般可通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)監(jiān)控或問題植入等方式進(jìn)行。構(gòu)建課程網(wǎng)絡(luò)資源，統(tǒng)計(jì)學(xué)生每個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)時(shí)間，并在學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)植入問題，統(tǒng)計(jì)學(xué)生是否完成問題以及問題完成情況。全方位監(jiān)控自主學(xué)習(xí)過程以持續(xù)改進(jìn)自主學(xué)習(xí)模式。半自主學(xué)習(xí)適合依賴填鴨模式以及知識(shí)學(xué)習(xí)初始階段的學(xué)生。隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生知識(shí)增多，能力增強(qiáng)，需要逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入完全自主學(xué)習(xí)，即教師較少或不干預(yù)和監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)。為了達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)、擴(kuò)展個(gè)人知識(shí)面、提高個(gè)人能力，學(xué)生完全自主地去獲取資源并學(xué)習(xí)。教師可適當(dāng)提供一些資源獲取的方式以及學(xué)習(xí)方式。學(xué)生完全自主學(xué)習(xí)是教學(xué)的目標(biāo)之一，是因材施教需要，是培養(yǎng)面向產(chǎn)出的學(xué)生的必然要求，也是學(xué)生解決復(fù)雜工程問題所需具備的能力之一。

2.3 團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分組討論，提高計(jì)算分析能力

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中計(jì)算分析主要有結(jié)構(gòu)化分析、面向?qū)ο蠓治龅确治龇绞?。針?duì)具體的程序設(shè)計(jì)問題，可以采用不同的思路。

由于地區(qū)教育差異、個(gè)人認(rèn)知水平差異，學(xué)生能力水平參差不齊。在教學(xué)過程中，要加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。團(tuán)隊(duì)協(xié)作主要有3 種形式：第1 種形式是分塊協(xié)作，將復(fù)雜問題分解成若干模塊，一個(gè)團(tuán)隊(duì)成員負(fù)責(zé)完成一個(gè)模塊，最后協(xié)作完成任務(wù)；第2 種形式是主輔協(xié)作，能力強(qiáng)者設(shè)計(jì)指導(dǎo)整個(gè)過程、能力弱者輔助完成；第3 種形式是結(jié)對(duì)協(xié)作，分析設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常互換角色以完成任務(wù)。這3 種形式可根據(jù)實(shí)際情況自由選擇，但最終所有團(tuán)隊(duì)成員能夠完全解決問題。

個(gè)人思維總會(huì)有局限。團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分組討論有助于激發(fā)思維，提高計(jì)算分析能力。在實(shí)際教學(xué)中，也經(jīng)常遇到個(gè)人思維受到局限的情況。例如，將任意一個(gè)數(shù)字分解成素?cái)?shù)因子乘積問題。相當(dāng)部分學(xué)生在分析此類問題時(shí)，用雙重循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。外循環(huán)窮舉因子，內(nèi)循環(huán)判斷該數(shù)是否是素?cái)?shù)。結(jié)果正確，學(xué)生檢查不出任何問題。只有少數(shù)學(xué)生在設(shè)計(jì)考慮到素因子不斷分解，就無需判斷素?cái)?shù)，只要單循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)問題求解。加強(qiáng)討論，才能更好地開闊思維。在遇到難題時(shí)，才會(huì)時(shí)常感受茅塞頓開，體會(huì)其中的樂趣，激發(fā)計(jì)算分析思維。

2.4 啟發(fā)教學(xué)、多思維融合，豐富思維方式，提高計(jì)算實(shí)現(xiàn)能力

培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，要善于啟發(fā)式教學(xué)，加強(qiáng)思維訓(xùn)練，豐富思維方式。

對(duì)知識(shí)為主型問題，將知識(shí)嵌入程序中，啟發(fā)學(xué)生分析結(jié)果。例如，在講解邏輯運(yùn)算符的使用方法的時(shí)候，學(xué)生比較容易犯錯(cuò)誤的問題是：邏輯與左側(cè)表達(dá)式值為0 或者邏輯或左側(cè)表達(dá)式為1 時(shí)，右側(cè)表達(dá)式將不再執(zhí)行。學(xué)生通常會(huì)錯(cuò)誤分析右側(cè)表達(dá)式也會(huì)執(zhí)行。教師在教學(xué)過程中，可在程序中嵌入這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生自己分析程序執(zhí)行過程和結(jié)果。在學(xué)生得出結(jié)果后再指出問題，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)型問題的理解。

對(duì)分析設(shè)計(jì)為主型問題，采取發(fā)散式啟發(fā)教學(xué)和遞進(jìn)式啟發(fā)教學(xué)。例如，教師在講解程序流程控制時(shí)，首先講解的是順序結(jié)構(gòu)，典型實(shí)例如不使用中間變量交換兩個(gè)數(shù)a 和b，教師可首先講解其中一種方法，如“a=a+b；b=a-b；a=a-b”，然后提出讓學(xué)生嘗試以程序語句“a=a-b”開始交換兩個(gè)數(shù)，學(xué)生在這種發(fā)散式啟發(fā)中潛移默化地體會(huì)了順序結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)流。順序結(jié)構(gòu)之后是選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，經(jīng)常使用的實(shí)例是最大公約數(shù)的求解，常用方法是輾轉(zhuǎn)相除法，也就是，被除數(shù)、除數(shù)、余數(shù)依次迭代循環(huán)，直到余數(shù)為0，則除數(shù)為最大公約數(shù)。當(dāng)教師講解完該實(shí)例時(shí)，可啟發(fā)學(xué)生思考用相減法完成最大公約數(shù)的求解，加深學(xué)生對(duì)流程控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

遞進(jìn)式啟發(fā)教學(xué)注重的是計(jì)算思維的優(yōu)化。例如，在講解百錢百雞問題時(shí)，教師可先用三重循環(huán)將公雞數(shù)量、母雞數(shù)量、小雞數(shù)量控制在0～100 只，每次累進(jìn)1 只窮舉所有情況，循環(huán)體判斷是否100 文錢買100 只雞。然后教師依次遞進(jìn)提出啟發(fā)問題：是否需要將三重循環(huán)都控制在0～100、是否需要每次累進(jìn)1 只、是否需要三重循環(huán)實(shí)現(xiàn)等，逐步遞進(jìn)以加深理解循環(huán)控制方法和窮舉設(shè)計(jì)，掌握計(jì)算實(shí)現(xiàn)和計(jì)算優(yōu)化方法。

計(jì)算思維應(yīng)融合多學(xué)科知識(shí)，又要體現(xiàn)學(xué)科間的思維差異。計(jì)算思維不應(yīng)是孤立的計(jì)算機(jī)學(xué)科思維。例如，將輸入的整數(shù)k 表示成素?cái)?shù)因子的乘積，這里涉及到素?cái)?shù)的基本知識(shí)、合數(shù)的分解問題以及因子自2 向上累加則不需要判斷因子是否是素?cái)?shù)等數(shù)學(xué)知識(shí)和分析。諸如此類涉及數(shù)學(xué)等其他學(xué)科知識(shí)的例子還有很多。在教學(xué)中，忽視與其他學(xué)科知識(shí)的融合，特別是數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)融合，反而不利于計(jì)算思維的培養(yǎng)。學(xué)科融合有利于計(jì)算機(jī)思維的進(jìn)行，即連貫性，同時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分思維差異。上述例子中，數(shù)學(xué)思維分析提供了計(jì)算實(shí)現(xiàn)的宏觀思路，計(jì)算機(jī)是不會(huì)根據(jù)數(shù)學(xué)思維來求解問題的。如合數(shù)的分解，計(jì)算思維一般從2 開始直到合數(shù)的平方根結(jié)束循環(huán)判斷是否整除，而數(shù)學(xué)思維主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)等判斷、嘗試等方式求解，有時(shí)雖然有窮舉，但這種窮舉多數(shù)時(shí)候是跳躍式的，而且隨著經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng)，這種跳躍式會(huì)更加明顯。在教學(xué)過程中，要有意識(shí)的體現(xiàn)這些思維，從思想、實(shí)現(xiàn)、表示3條線來培養(yǎng)計(jì)算思維。

多思維融合，不僅需要多學(xué)科融合，而且需要多種思維融合，支持思維開放，不約束計(jì)算方式。傳統(tǒng)的歸納、演繹、聯(lián)想等思維方式可以應(yīng)用到計(jì)算問題分析中。計(jì)算思維最常用的思維方式是逐步求精的方式，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)又涉及到遞歸、抽象、歸納和窮舉等各種思維的融合。在教學(xué)中，應(yīng)支持思維開放與發(fā)散，不約束計(jì)算方式，適當(dāng)引導(dǎo)，以應(yīng)對(duì)后續(xù)復(fù)雜問題的靈活處理。例如3個(gè)數(shù)的大小排序問題，有的學(xué)生使用6 個(gè)判斷，輸出排序順序，有的學(xué)生使用3 個(gè)判斷以及交換實(shí)現(xiàn)，有的學(xué)生使用最大值、最小值實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算實(shí)現(xiàn)思維方式都是正確的，應(yīng)予以肯定，但同時(shí)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析，如在此例中可引導(dǎo)學(xué)生思考排序數(shù)的數(shù)目增多時(shí)方法的選擇等。

2.5 加強(qiáng)實(shí)踐，自主探索，提高計(jì)算驗(yàn)證和計(jì)算優(yōu)化能力

基于OBE 的教育理念，引導(dǎo)學(xué)生積極探索實(shí)際問題的求解方法的同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生自主通過實(shí)驗(yàn)等方法的驗(yàn)證程序的正確性和合理性。引導(dǎo)學(xué)生熟練選擇并應(yīng)用相關(guān)調(diào)試工具或簡(jiǎn)單的插樁方法實(shí)現(xiàn)程序驗(yàn)證；引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別簡(jiǎn)單的預(yù)編譯、編譯、鏈接等錯(cuò)誤；根據(jù)調(diào)試工具錯(cuò)誤提示分析錯(cuò)誤原因并糾正語法錯(cuò)誤；通過設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等方法分析程序執(zhí)行過程中變量的變化與合理性并能糾正錯(cuò)誤；通過簡(jiǎn)單的探針插入法分析程序，如插入簡(jiǎn)單的輸出語句來分析數(shù)據(jù)流，從而找出程序中的錯(cuò)誤。

在程序輸出正確的結(jié)果后，要引導(dǎo)學(xué)生積極探索計(jì)算優(yōu)化的方法。例如，將N 個(gè)字符串有序輸出，首先要考慮字符串的存儲(chǔ)方式，然后要考慮字符串的排序方法。存儲(chǔ)上，字符串長(zhǎng)度可能不相等，如果定義簡(jiǎn)單的靜態(tài)數(shù)組存儲(chǔ)字符串，則需要預(yù)先定義數(shù)組大小，會(huì)造成空間的浪費(fèi)；如果定義多個(gè)變量來存儲(chǔ)字符串，會(huì)造成程序的可讀性很差。排序上，如果通過比較字符串大小，再進(jìn)行交換，則會(huì)由于大量的字符交換導(dǎo)致效率變低。然而，這些問題是學(xué)生在編程實(shí)踐中經(jīng)常使用的方法，可實(shí)現(xiàn)結(jié)果的正確輸出，但效率不高。在此例中，可引導(dǎo)學(xué)生使用指針數(shù)組的方法來實(shí)現(xiàn)：數(shù)組元素指向字符串，通過交換數(shù)組元素而不實(shí)際交換字符串進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化。通過這種探索，不僅加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，而且有助于提高學(xué)生計(jì)算優(yōu)化思維能力。

2.6 體系教學(xué)，計(jì)算思維的可持續(xù)發(fā)展

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程作為入門的計(jì)算思維培養(yǎng)課程，是基于OBE 的人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，是后續(xù)相關(guān)課程的知識(shí)基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，后續(xù)課程和實(shí)踐是計(jì)算思維的可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

為了培養(yǎng)合格的OBE 人才，計(jì)算思維培養(yǎng)要貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)階段，形成體系教學(xué)。計(jì)算思維教學(xué)體系主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：實(shí)踐體系和課程體系。實(shí)踐體系，即構(gòu)建程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和后續(xù)程序?qū)嵺`的思維發(fā)展鏈。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與相關(guān)程序設(shè)計(jì)類競(jìng)賽和項(xiàng)目開發(fā)。根據(jù)學(xué)生不同層次和不同階段選擇不同的類別。低年級(jí)或基礎(chǔ)薄弱學(xué)生可參加一些基礎(chǔ)性競(jìng)賽，如藍(lán)橋杯、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽等，高年級(jí)和基礎(chǔ)較好的學(xué)生可參與軟件服務(wù)外包、ACM 等競(jìng)賽以及項(xiàng)目開發(fā)。鼓勵(lì)導(dǎo)師制，每個(gè)學(xué)生選擇一個(gè)導(dǎo)師，進(jìn)行實(shí)踐能力培養(yǎng)。課程體系，即構(gòu)建程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和后續(xù)相關(guān)課程計(jì)算思維培養(yǎng)鏈，在計(jì)算表示和計(jì)算處理上主要與其他相關(guān)程序設(shè)計(jì)類課程形成培養(yǎng)鏈，在計(jì)算分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化上主要與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、軟件測(cè)試、編譯原理等課程形成培養(yǎng)鏈。

3 完善管理和評(píng)價(jià)體系，目標(biāo)導(dǎo)向計(jì)算思維培養(yǎng)

計(jì)算思維的培養(yǎng)需要持續(xù)監(jiān)控教學(xué)過程，并制訂考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 教學(xué)過程管理與教師評(píng)價(jià)

構(gòu)建計(jì)算思維培養(yǎng)過程管理機(jī)制，加強(qiáng)過程管理，重點(diǎn)從以下3 方面實(shí)施：基于工程認(rèn)證的要求和OBE 人才導(dǎo)向，完善相關(guān)教學(xué)文件，如課程教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱、教學(xué)計(jì)劃書、講義、課件、備課筆記、學(xué)生作業(yè)設(shè)計(jì)、試卷及雙向細(xì)目表等；加強(qiáng)課堂教學(xué)管理，將課堂互動(dòng)、講課狀態(tài)、教學(xué)方式等作為教師教學(xué)管理的重要一環(huán)；完善教學(xué)督導(dǎo)機(jī)制，加強(qiáng)教學(xué)材料和教學(xué)過程的監(jiān)督。

完善教師評(píng)價(jià)機(jī)制，形成以督導(dǎo)評(píng)價(jià)、同行評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)等為全方位評(píng)價(jià)指標(biāo)。形成校、院、系三級(jí)督導(dǎo)制度，不定期督查教學(xué)過程和教學(xué)文件；形成同行互相聽課制度、課程組定期研討和反饋制度；形成以教學(xué)準(zhǔn)備、作業(yè)設(shè)置與批改、課堂互動(dòng)、課堂管理、教學(xué)效果和教學(xué)內(nèi)容等為主題的學(xué)生評(píng)價(jià)制度；形成教學(xué)總結(jié)的自我評(píng)價(jià)制度。

3.2 學(xué)習(xí)過程管理與評(píng)價(jià)考核

教學(xué)過程管理是計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵一環(huán)，加強(qiáng)學(xué)生管理，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)是提高計(jì)算思維的內(nèi)在需要。

學(xué)習(xí)過程管理以更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)鞏固知識(shí)、鍛煉提高能力，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。教學(xué)過程管理是學(xué)生學(xué)習(xí)過程管理的一部分。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、作業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置等是學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式的重要組成。除此以外，學(xué)習(xí)過程管理還包括使用現(xiàn)代化的教學(xué)工具或方法來管理學(xué)習(xí)過程，如采用競(jìng)速制或積分制來管理程序設(shè)計(jì)實(shí)踐，采用問題植入法管理網(wǎng)絡(luò)資源的學(xué)習(xí)等。

為了更客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生計(jì)算思維能力，更符合OBE 教育導(dǎo)向，制訂更全面有效的考核機(jī)制，形成期末理論考核、期末實(shí)踐考核、章節(jié)作業(yè)、師生互動(dòng)、個(gè)人總結(jié)、學(xué)習(xí)積分組成的全方位評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，期末理論考核和實(shí)踐考核占比應(yīng)不超過50%，且期末試卷內(nèi)容的安排必須滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證基本要求，內(nèi)容分布合理；個(gè)人總結(jié)是個(gè)人在學(xué)習(xí)或?qū)嵺`中遇到的問題總結(jié)情況，建議占比為10%；學(xué)習(xí)積分是學(xué)生自主學(xué)習(xí)課程相關(guān)資源獲取的積分，建議不低于10%。

4 結(jié) 語

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是計(jì)算思維培養(yǎng)的入門課程，教師應(yīng)深刻理解教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)要求，制訂教學(xué)計(jì)劃并在教學(xué)各環(huán)節(jié)中體現(xiàn)。在知識(shí)傳授過程中體現(xiàn)OBE 理念，為培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程能力的人才作準(zhǔn)備。教學(xué)中，基于文中提出的方案組織教學(xué)，學(xué)生計(jì)算思維能力明顯提高，更多的學(xué)生愿意主動(dòng)探索、主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果明顯改善，然而，教無定法，學(xué)生各異，計(jì)算思維的培養(yǎng)也非一日之功，我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)中還需繼續(xù)摸索改進(jìn)。