電信專業(yè)《高級語言程序設(shè)計》課程計算思維能力培養(yǎng)研究

鄧向武　吳錫鳳　崔得龍

摘要：針對電子信息類專業(yè)學(xué)生在人工智能時代發(fā)展背景下，要求其用電子信息類專業(yè)知識，結(jié)合計算思維能力去解決具體工程問題。該文結(jié)合《高級語言程序設(shè)計》課程所具有的實操性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)和邏輯抽象性強(qiáng)等特點，有針對性地提出課程教學(xué)中學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)存在的問題，比如：師生對計算思維能力培養(yǎng)不夠重視、忽視計算思維能力對其他專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要性和對計算思維能力培養(yǎng)過程的長期性不夠重視，并從教理念、課程內(nèi)容和案例教學(xué)方法等方面提出《高級語言程序設(shè)計》課程教學(xué)中的計算思維能力培養(yǎng)策略。

關(guān)鍵詞：電信專業(yè)??計算思維??高級語言程序設(shè)計??能力培養(yǎng)

中圖分類號：?TP31;G64?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）02（a）-0000-00

Research?of?Computational?Thinking?Ability?with?Advanced?Language?Programmingis?in?Telecommunications?Professional

Abstract：?Under?the?background?of?the?development?of?artificial?intelligence?era，?students?majoring?in?electronic?information?were?required?to?solve?specific?engineering?problems?with?professional?knowledge?where?the?electronic?information?combined?with?computational?thinking?ability.?In?this?paper，?combined?with?the?high?level?language?program?design?course?in?field?the?maneuverability?was?strong，?strong?flexibility?and?logic?abstractness?characteristics，?against?the?problems?existing?in the?course?teaching?high?school?students?thinking?ability，?such?as?teachers?and?students?thinking?ability?training?seriously?enough，?ignore?to?calculate?the?thinking?ability?of?the?importance?of?other?professional?course?learning?and?the?long-term?process?of?computational?thinking?ability?training?was?not?enough?attention，?Based?on?the?teaching?idea，?course?content?and?case?teaching?method，?this?paper?puts?forward?the?cultivation?strategy?of?computing?thinking?ability?in?the?course?of?Advanced?Language?Programming.

Key?Words：Telecommunications?professional;?Computational?thinking;?Advanced?language?programmingis;?Ability?training

隨著信息化和智能化的高速發(fā)展，新的時代背景下電信專業(yè)大學(xué)生所具備的專業(yè)信息素質(zhì)有了更高的要求，特別是針對電子信息類專業(yè)學(xué)生在人工智能時代和新工科時代發(fā)展背景下，要求其用電子信息類專業(yè)知識，結(jié)合計算思維去解決具體工程問題。計算思維能力是由計算機(jī)學(xué)科發(fā)展而來，是指能將問題進(jìn)行抽象化，借助計算的方式來實現(xiàn)具體問題的求解，其中涉及問題抽象、數(shù)據(jù)組織、建模等。計算思維能力核心為培養(yǎng)學(xué)生具有采用計算機(jī)思維方式解決實際問題的能力，要求思維具有以下幾個維度：創(chuàng)造力、算法、批判性等。電子信息類專業(yè)學(xué)生計算思維能力的提高能促進(jìn)其他課程的學(xué)習(xí)效果和專業(yè)技能的發(fā)展，同時還能有效地促進(jìn)電信專業(yè)學(xué)生解決實際問題的能力。

1《高級語言程序設(shè)計》課程特點

《高級語言程序設(shè)計》課程是一門編程工具語言課程，主要包括基本數(shù)據(jù)類型（變量和常量）、運(yùn)算符（算術(shù)運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符等）和表達(dá)式（算術(shù)表達(dá)式、賦值表達(dá)式、關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式等）、輸入輸出函數(shù)（printf函數(shù)和scanf函數(shù)、putchar函數(shù)和getchar函數(shù)）等;程序的控制結(jié)構(gòu)主要包括順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、條件語句（if語句）和循環(huán)結(jié)構(gòu)（while語句do-while語句和for語句），復(fù)雜控制結(jié)構(gòu)就包括循環(huán)嵌套、窮舉與迭代;同時還包括比較常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和共用體等。這門課程包含很多知識點，知識點具體，但函數(shù)之間參數(shù)傳遞和調(diào)用又是局部和整體的關(guān)系，函數(shù)實現(xiàn)具體的功能，通過函數(shù)間的相互調(diào)用，所以這門課可以用多種語言來授課，《高級語言程序設(shè)計》授課內(nèi)容如圖1所示，無論采用什么編程語言進(jìn)行教學(xué)，總體上具有一定的共性特點?[1-3]。

1.1實操性強(qiáng)

《高級語言程序設(shè)計》主要是編程語言為載體，結(jié)合理論授課和上機(jī)實踐對編程理論和方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。由于課程知識點的開展過程是由易到難，由簡單容易理解的各種語法定義到各種復(fù)雜的算法結(jié)構(gòu)，基本上每種典型的算法結(jié)構(gòu)程序設(shè)計都會有相對應(yīng)的上機(jī)實操課程進(jìn)行鞏固練習(xí)?！陡呒壵Z言程序設(shè)計》上機(jī)課是針對學(xué)生在理論知識點學(xué)習(xí)過程中知識點把握不準(zhǔn)確、程序代碼有疑惑等具體問題，通過上機(jī)實踐明確各種知識點的具體用法，同時對知識點進(jìn)行鞏固提高[4-6]。

1.2?靈活性強(qiáng)

《高級語言程序設(shè)計》作為一門工程語言，具有完整明確的語法定義、語句結(jié)構(gòu)和算法結(jié)構(gòu)等知識點組成，同時在具體使用過程中又有很多靈活多樣使用方法，針對具體問題首先對問題進(jìn)行抽象化和流程化，隨后可以采用不同語句知識和算法結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。由于不同學(xué)生計算思維能力的差別，針對同一具體問題，有的同學(xué)很快就能掌握，并能靈活運(yùn)用將各種算法舉一反三[7-8]。

1.3邏輯抽象性強(qiáng)

由于《高級語言程序設(shè)計》是由各種語言作為載體進(jìn)行教學(xué)，而程序語言具有流程化和抽象化特點?！陡呒壵Z言程序設(shè)計》這門課程是一門理工科工具課程，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯抽象能力，將具體問題進(jìn)行抽象化，然后轉(zhuǎn)化為編程問題。由于《高級語言程序設(shè)計》課程具有邏輯抽象性強(qiáng)的特點，導(dǎo)致學(xué)生在掌握這門課的過程中具有邏輯思維轉(zhuǎn)換困難的特點，造成學(xué)生學(xué)習(xí)該課程缺乏信心，錯誤認(rèn)為該課程學(xué)習(xí)起來十分困難。

2課程教學(xué)中學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)存在的問題

2.1師生對計算思維能力培養(yǎng)不夠重視

由于很多學(xué)生學(xué)習(xí)過程中比較強(qiáng)調(diào)“實用主義”，《高級語言程序設(shè)計》這門課程被大多數(shù)學(xué)生視為一門工具性課程，導(dǎo)致學(xué)生只注重知識和應(yīng)用技能的掌握，沒有打開自己的計算視野和思維?！陡呒壵Z言程序設(shè)計》主要是C語言為載體，結(jié)合理論授課和上機(jī)實踐對編程理論和方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生在這門課學(xué)習(xí)過程中，并不是簡單掌握老師教授的知識和方法即可，還需對知識點進(jìn)行舉一反三。同時教師也受就業(yè)市場導(dǎo)向影響，其教學(xué)理念主要是當(dāng)前社會需要什么教師就教什么，很多教師仍然將《高級語言程序設(shè)計》視為一門工具性科學(xué)，將《高級語言程序設(shè)計》教學(xué)局限于簡單編程和上機(jī)操作，偏重于具體知識點的掌握，而忽視該課程可作為提升學(xué)生計算思維能力的載體培養(yǎng)和提升電信專業(yè)學(xué)生的計算思維能力和創(chuàng)新能力。

2.2忽視計算思維能力對專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要性

由于在信息化和人工智能背景下，電信專業(yè)和計算機(jī)專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域之間的邊界越來越模糊。學(xué)生的計算思維能力不僅會對電子信息工程專業(yè)學(xué)科發(fā)展和變革產(chǎn)生一定的影響，同樣也會涉及到其他學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展。培養(yǎng)電信專業(yè)學(xué)生運(yùn)用計算思維能力去解決該專業(yè)領(lǐng)域中具體問題的意識和能力，是當(dāng)前高?！陡呒壵Z言程序設(shè)計》教學(xué)任務(wù)的重中之重。目前，還沒有認(rèn)識到計算思維能力是電子信息學(xué)科學(xué)生應(yīng)具備的思維方式，忽視計算思維能力為我國在信息化和人工智能時代背景下培養(yǎng)創(chuàng)新型青年人才隊伍的重要意義[9-10]。

2.3對計算思維能力培養(yǎng)過程的長期性不夠重視

對于電信相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，《高級語言程序設(shè)計》是入學(xué)后必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，所以學(xué)習(xí)該門課程期間是培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的黃金時期。隨后針對電信專業(yè)學(xué)生還會開設(shè)《算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》或其他課程，但會忽略兩門課程之間的聯(lián)系。在這種情況下，學(xué)生雖然掌握了一定的基礎(chǔ)理論知識和基本應(yīng)用技能，卻壓縮了進(jìn)一步提高和發(fā)展的空間，導(dǎo)致很多學(xué)生只會簡單編程操作和簡單問題的程序化處理，卻很難利用計算科學(xué)的思想、方法為專業(yè)學(xué)習(xí)服務(wù)。大學(xué)《高級語言程序設(shè)計》課程是培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力最佳的課程，所以《高級語言程序設(shè)計》課程承擔(dān)著培養(yǎng)非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生計算思維能力的重任。如何通過有限的《高級語言程序設(shè)計》課程教學(xué)在有限時間內(nèi)培養(yǎng)和提升學(xué)生的計算思維能力，是《高級語言程序設(shè)計》教育學(xué)者和教學(xué)工作者在具體教學(xué)中面臨的巨大挑戰(zhàn)。此外，我們應(yīng)清楚認(rèn)識到，計算思維能力的培養(yǎng)是一個長期系統(tǒng)的過程，僅僅通過《高級語言程序設(shè)計》和《算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這兩門課程學(xué)習(xí)而在短時間形成是不可能[11-12]。

3《高級語言程序設(shè)計》課程計算思維能力培養(yǎng)策略

3.1教學(xué)理念

大學(xué)《高級語言程序設(shè)計》教學(xué)應(yīng)巔峰傳統(tǒng)“狹義工具論”的理念，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。《高級語言程序設(shè)計》教學(xué)要圍繞培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力和計算思維能力兩個方面入手，因此，《高級語言程序設(shè)計》教學(xué)應(yīng)由“知識和技能掌握”為基礎(chǔ)，然后向“計算思維能力培養(yǎng)”進(jìn)行遞進(jìn)，通過逐層遞進(jìn)的方式系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生掌握計算思維能力去分析和解決電信專業(yè)中的實際問題，逐步提高電信專業(yè)學(xué)生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力[13-14]。

3.2課程內(nèi)容

《高級語言程序設(shè)計》課程教學(xué)中需要著重培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力，所以該課程教學(xué)內(nèi)容在《高級語言程序設(shè)計》基礎(chǔ)知識點基礎(chǔ)上，加強(qiáng)《高級語言程序設(shè)計》課程中數(shù)量流和編程流等邏輯思想和程序構(gòu)建方法，引導(dǎo)學(xué)生理解并運(yùn)用計算思維方式去解決課程中的實際問題，提高電信專業(yè)學(xué)生的計算思維應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

3.3案例教學(xué)方法

《高級語言程序設(shè)計》傳統(tǒng)知識點灌輸性教學(xué)方式針對編程課程效果不太理想，因為學(xué)生在掌握該課程一定的基礎(chǔ)知識后，學(xué)生在學(xué)習(xí)上就具有很強(qiáng)的自主性和靈活性。如果采用案例教學(xué)法更加能激發(fā)學(xué)生的編程熱情和積極性，還能促進(jìn)學(xué)生抽象化思考。將來自于社會和生活中的典型案例引入到《高級語言程序設(shè)計》課堂教學(xué)中，《高級語言程序設(shè)計》的教學(xué)案例應(yīng)在體現(xiàn)計算思維的基礎(chǔ)上與電信專業(yè)緊密聯(lián)系。案例教學(xué)是由師生之間討論問題，教師引導(dǎo)學(xué)生思考、歸納和總結(jié)，并且要對學(xué)生計算思維能力進(jìn)行專項訓(xùn)練，讓學(xué)生深深體會和理解計算思維的運(yùn)用，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

4?電信專業(yè)《高級語言程序設(shè)計》課程計算思維能力培養(yǎng)實例分析

4.1?班級問卷調(diào)查

對兩個所帶教學(xué)班級學(xué)生進(jìn)行計算思維能力調(diào)查問卷，實際發(fā)放問卷80份，回收調(diào)查問卷74份，其中89.19%的同學(xué)對計算思維能力有正確的理解，93.24%的同學(xué)認(rèn)為有必要對計算思維能力進(jìn)行系統(tǒng)培養(yǎng)，說明大部分同學(xué)都希望系統(tǒng)培養(yǎng)計算思維能力。64.86%的同學(xué)雖然在以前接觸過計算思維的概念，但沒有經(jīng)過系統(tǒng)的能力培養(yǎng)。86.49%的同學(xué)在遇到編程問題或其他問題時都會首先想到網(wǎng)上進(jìn)行查閱資料，86.49%的同學(xué)認(rèn)為在知識、技能和思維能力中，思維能力是最重要的。

4.2融入計算思維并開啟學(xué)生創(chuàng)新能力

計算思維能力培養(yǎng)模式的應(yīng)用是為在智能時代和新工科時代背景下培養(yǎng)更加具有自主創(chuàng)新意識和創(chuàng)新性人才，使大學(xué)生的思維能從具體問題中得到抽象，并更加縝密在具體問題上提出解決方案，從而更好地分析客觀事物，促進(jìn)學(xué)生自身素質(zhì)水平的提升?？梢栽凇陡呒壵Z言程序設(shè)計》教學(xué)中融合目前雙創(chuàng)開展的項目，通過問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向方法，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目中包含的計算思維進(jìn)行提煉，并區(qū)別于具體知識和技能，讓學(xué)生能運(yùn)用計算思維來思考問題，在參加雙創(chuàng)項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”項目的過程中通過計算思維開啟學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)?！陡呒壵Z言程序設(shè)計》雖然只是一個編程工具課程，但是可以通過不同應(yīng)用場景的應(yīng)用來培養(yǎng)計算思維能力，同時計算思維能力又是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，創(chuàng)新能力又推動了計算思維的發(fā)展。

4.3?課程思政的融入

通過引入課程思政來促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程更加具有方向性和目標(biāo)性，《高級語言程序設(shè)計》是由編程語句+語法來實現(xiàn)，不同功能的語句在語法規(guī)則的約束下進(jìn)行編譯運(yùn)行，如果不按照語法規(guī)則進(jìn)行編程，編譯過程將報錯。這就類比于我們的校園生活和今后畢業(yè)進(jìn)入的社會生活，在校園生活中我們要認(rèn)真學(xué)習(xí)，如果考試不及格科目過多，不及格學(xué)分達(dá)到一定條件，就可以留級處理;或者在平時的課程學(xué)習(xí)中，有事情就要請假，如果無故曠課達(dá)到一定節(jié)數(shù)，就要進(jìn)行課程預(yù)警。所以大學(xué)生要按照校園的語法規(guī)則進(jìn)行學(xué)習(xí)生活，如果不按照這個語法規(guī)則（校紀(jì)校規(guī)），將會出現(xiàn)編譯錯誤（學(xué)業(yè)預(yù)警、留級或拿不到畢業(yè)證）。在以后大學(xué)畢業(yè)后的社會生活中，也要按照社會規(guī)則去開展生活，不能走捷徑和犯法，否則就不是校園生活中的小懲罰，而是社會語法規(guī)則法律制裁。

《高級語言程序設(shè)計》是由一句句代碼語句組成，代碼語句就組成函數(shù)，函數(shù)是實現(xiàn)程序的基礎(chǔ)，函數(shù)是具有一定功能的程序，但是都是在main函數(shù)中開始，也在main函數(shù)中結(jié)束我們的一生就像main函數(shù)一樣，有一個整體的目標(biāo)，而main函數(shù)調(diào)用函數(shù)就相當(dāng)于我們一生中的某個時期（如一年），調(diào)用函數(shù)中的每一行代碼就相當(dāng)于我們生活的每一天，所以要編好一個程序需要每一行代碼都沒有錯誤，而沒有的人生也是一樣，要求我們過好每一天，進(jìn)而過好每一個月，每一個學(xué)期，每個學(xué)期都要有具體的目標(biāo)并實現(xiàn)（功能函數(shù)），這樣我們的一生才會精彩（main函數(shù)）。

5結(jié)語

該文首先對《高級語言程序設(shè)計》課程內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及課程特進(jìn)行闡述？《高級語言程序設(shè)計》這門課程可以用多種語言來授課，主要是作為一門編程工具語言，無論采用什么編程語言進(jìn)行教學(xué)，總體上具有實操性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)和邏輯抽象性強(qiáng)的共性特點。由于《高級語言程序設(shè)計》編程語言具體，但編程思維具有抽象性，所以在《高級語言程序設(shè)計》課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力存在師生對計算思維能力培養(yǎng)不夠重視、忽視計算思維能力對專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要性和對計算思維能力培養(yǎng)過程的長期性不夠重視等問題。

該文通過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，93.24%的同學(xué)認(rèn)為有必要對計算思維能力進(jìn)行系統(tǒng)培養(yǎng)，說明大部分同學(xué)都希望系統(tǒng)培養(yǎng)計算思維能力。但如何通過《高級語言程序設(shè)計》課程培養(yǎng)計算思維能力，可以通過教學(xué)理念、課程內(nèi)容、案例教學(xué)方法來培養(yǎng)大學(xué)生的計算思維能力。同時還可以融入課程思政來有力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，通雙創(chuàng)項目和“互聯(lián)網(wǎng)+”等實際項目促進(jìn)學(xué)生掌計算思維能力，可以通過雙創(chuàng)項目和“互聯(lián)網(wǎng)+”不同應(yīng)用場景的應(yīng)用來培養(yǎng)計算思維能力，同時計算思維能力又是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，創(chuàng)新能力又推動了計算思維的發(fā)展。

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基金項目：2020廣東石油化工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目（項目編號：JY202027）;廣東石油化工學(xué)院教學(xué)團(tuán)隊項目（項目編號：TDPY201918）

作者簡介：鄧向武（1984—），男，博士，講師，研究方向為電子信息類專業(yè)教學(xué)改革。

崔得龍（1978—），男，碩士，教授，研究方向為電子信息類專業(yè)教學(xué)改革。

通信作者：吳錫鳳（1986—），女，碩士，助教，研究方向為教學(xué)管理，E-mail：1020183413@qq.com。

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