劉紅霞

[摘 要]計(jì)算機(jī)思維已成為國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)教育界高度關(guān)注的一個(gè)教學(xué)改革研究熱點(diǎn)問(wèn)題?？梢詮膽?yīng)用型本科院校程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革面臨的實(shí)際問(wèn)題入手，提出基于計(jì)算思維能力的非計(jì)算機(jī)專業(yè)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革想法?；陧?xiàng)目重新設(shè)計(jì)、組織教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，就理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)進(jìn)行改革與探討，進(jìn)而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算思維能力 科學(xué)行動(dòng)能力 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 教學(xué)改革

[中圖分類(lèi)號(hào)] G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）08-0116-02

一、引言

近年來(lái)計(jì)算機(jī)思維已成為國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)教育界高度關(guān)注的一個(gè)教學(xué)改革研究熱點(diǎn)問(wèn)題。2010年7月，九校聯(lián)盟（C9）發(fā)表的“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”中已經(jīng)明確提出高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)就是培養(yǎng)計(jì)算思維能力。[1]因此，高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的任務(wù)就是要讓計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生不僅為各專業(yè)領(lǐng)域提供解決專業(yè)問(wèn)題的有效方法和手段，還要讓他們形成處理問(wèn)題的一種思維方式。

從現(xiàn)有查閱的相關(guān)資料以及從我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)研的實(shí)際情況出發(fā)，筆者認(rèn)為應(yīng)用型本科院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)以相關(guān)理論知識(shí)和基本技能為基礎(chǔ)，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)行動(dòng)能力[2]，即面向應(yīng)用，提升計(jì)算思維能力。

二、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程在本校已開(kāi)設(shè)多年，經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)改革和實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，但在本課程的實(shí)際教學(xué)中，依然存在如下幾方面的問(wèn)題：

（1）學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)目的和意義不甚了解。在實(shí)際教學(xué)工作中筆者等人發(fā)現(xiàn)，由于公共課課時(shí)一再壓縮，教師在授課時(shí)急于追趕進(jìn)度，按照教材的章節(jié)順序?qū)⒏鱾€(gè)知識(shí)點(diǎn)逐一教授給學(xué)生。學(xué)生對(duì)于一些知識(shí)點(diǎn)似懂非懂，一知半解，許多學(xué)生并不明白其學(xué)習(xí)的目的和意義。學(xué)生只是機(jī)械地學(xué)習(xí)，而不是自主、有目的地學(xué)習(xí)，因而難以將整個(gè)知識(shí)體系融會(huì)貫通，導(dǎo)致應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問(wèn)題的能力較弱。

（2）課程理論與實(shí)踐脫節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是先進(jìn)行理論教學(xué)，后進(jìn)行實(shí)踐操作，讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行實(shí)踐操作，二者不能互相融為一體。此外，學(xué)生的層次不一，對(duì)于理論知識(shí)難以內(nèi)化，這必然使學(xué)生在理論課中感到語(yǔ)法句法的枯燥乏味，同時(shí)感覺(jué)算法的內(nèi)容難度過(guò)大，難以對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

（3）教學(xué)方法單一。大部分教師在講授C語(yǔ)言時(shí)，往往把C語(yǔ)法規(guī)則等相關(guān)理論知識(shí)的講解作為教學(xué)重點(diǎn)，不太注重算法的分析和設(shè)計(jì)。在講解例題時(shí)多關(guān)注語(yǔ)言的語(yǔ)法解析，和實(shí)際生活偏離太遠(yuǎn)，課程與學(xué)生專業(yè)背景結(jié)合不緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)積極性差。

針對(duì)以上問(wèn)題我們?cè)噲D從增加輔導(dǎo)課時(shí)、舉辦競(jìng)賽等途徑進(jìn)行改善，但收效不明顯。而計(jì)算思維的培養(yǎng)恰恰是解決這一問(wèn)題的有效途徑。

三、基于計(jì)算思維能力與信息應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)改革實(shí)踐

計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)方法大體有問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法和項(xiàng)目教學(xué)法。對(duì)于學(xué)生解決問(wèn)題的能力和科學(xué)行動(dòng)能力的培養(yǎng)，也常以案例教學(xué)法和項(xiàng)目教學(xué)法作為其教學(xué)方法。因此教師必須要認(rèn)真研究和思考如何在教學(xué)中開(kāi)展案例教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中的許多知識(shí)點(diǎn)都適合培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，特別是分析設(shè)計(jì)程序時(shí)如何科學(xué)分析問(wèn)題并進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，如何對(duì)問(wèn)題進(jìn)行符合邏輯的算法設(shè)計(jì)、編程與調(diào)試以及生成可執(zhí)行的程序，都是對(duì)計(jì)算思維的很好的詮釋。因此，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力方面最理想的課程之一就是C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。

（一）理論教學(xué)

（1）以案例為線索重新安排教學(xué)內(nèi)容。認(rèn)真分析學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和專業(yè)背景，遵循“理論為輔，實(shí)踐為主”的教學(xué)原則，通過(guò)教學(xué)案例重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和章節(jié)順序。在課堂教學(xué)中應(yīng)盡量淡化語(yǔ)法規(guī)則，通過(guò)實(shí)例應(yīng)用一些實(shí)用的語(yǔ)法，讓學(xué)生從實(shí)用的角度出發(fā)有選擇性地學(xué)習(xí)語(yǔ)法規(guī)則，而不是死記硬背。通過(guò)案例盡早引入函數(shù)和指針等概念分散教學(xué)難點(diǎn)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在講解具體程序時(shí)多采用單步調(diào)試執(zhí)行程序的方式，讓學(xué)生能清晰地體會(huì)程序的執(zhí)行過(guò)程，為后續(xù)復(fù)雜程序的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

（2）通過(guò)案例教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在講解案例時(shí)從計(jì)算思維的角度出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)分析、解決問(wèn)題的基本思路，求解問(wèn)題的已知信息、中間結(jié)果和最終結(jié)果，學(xué)會(huì)抽象化地描述問(wèn)題，然后逐步明晰解決問(wèn)題的方法和步驟，即算法的設(shè)計(jì)，最后利用C語(yǔ)言完成代碼的編寫(xiě)、調(diào)試和執(zhí)行，最終實(shí)現(xiàn)該算法，達(dá)到解決問(wèn)題的目的。在這個(gè)問(wèn)題的求解過(guò)程中，將解決問(wèn)題的過(guò)程提升到培養(yǎng)計(jì)算思維的高度，讓學(xué)生更深刻地理解計(jì)算思維的本質(zhì)。

（3）設(shè)計(jì)使用多種方式將程序與學(xué)生的專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)容相融合。比如以與專業(yè)相關(guān)的項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行基礎(chǔ)內(nèi)容的介紹等。在具體的教學(xué)過(guò)程中只要求學(xué)生具備基本的編程素養(yǎng)和解決本專業(yè)應(yīng)用問(wèn)題的能力，不同專業(yè)的項(xiàng)目要以相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以程序設(shè)計(jì)方法為主線，目的是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生多從各種角度去了解和掌握C語(yǔ)言以及程序設(shè)計(jì)的精髓。例如，數(shù)學(xué)類(lèi)、管理類(lèi)專業(yè)的學(xué)生可以重點(diǎn)學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)庫(kù)交互處理的技術(shù)。

（二）實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是鞏固理論知識(shí)、積累實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)的教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維方法去解決實(shí)際問(wèn)題。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意由淺入深、循序漸進(jìn)，因此筆者分別設(shè)置初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在初級(jí)和高級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，我們著力做好以下幾個(gè)方面的工作：

（1）按步驟上機(jī)實(shí)踐。教師在每次上機(jī)實(shí)踐課前，給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)課的中級(jí)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，要求學(xué)生利用課余時(shí)間分析問(wèn)題并設(shè)計(jì)擬定好算法，畫(huà)出流程圖，寫(xiě)出代碼。上課時(shí)教師適時(shí)抽查學(xué)生完成這部分工作的情況。上機(jī)課第一項(xiàng)工作是要求學(xué)生完成初級(jí)項(xiàng)目的測(cè)試，測(cè)試由無(wú)紙化考試系統(tǒng)支持，測(cè)試通過(guò)后，剩余時(shí)間讓學(xué)生完成中級(jí)項(xiàng)目的程序調(diào)試工作，在調(diào)試過(guò)程中，教師及時(shí)對(duì)學(xué)生存在的疑問(wèn)進(jìn)行解答。規(guī)范化的上機(jī)實(shí)踐工作讓學(xué)生養(yǎng)成一個(gè)良好的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練習(xí)慣，全面提高學(xué)生在遇到問(wèn)題時(shí)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（2）教師上機(jī)指導(dǎo)。上機(jī)實(shí)踐中程序的調(diào)試主要是排除代碼的語(yǔ)法和邏輯錯(cuò)誤。因此在每次上機(jī)過(guò)程中，對(duì)于程序編譯鏈接時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，要求學(xué)生記錄錯(cuò)誤信息并分析原因，避免再犯同樣的錯(cuò)誤。教師對(duì)常見(jiàn)的錯(cuò)誤集中進(jìn)行講解，教給學(xué)生規(guī)避錯(cuò)誤的基本方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立調(diào)試程序的能力。對(duì)學(xué)生算法方面的疑問(wèn)，不直接為學(xué)生指出代碼中的問(wèn)題，而是逐步引導(dǎo)學(xué)生自己找出問(wèn)題。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力。

（3）總結(jié)上機(jī)實(shí)踐。每次上機(jī)實(shí)踐課結(jié)束后，要求學(xué)生在課后對(duì)本次上機(jī)實(shí)踐的工作進(jìn)行及時(shí)歸納和總結(jié)，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和反思。對(duì)于普遍存在的問(wèn)題，教師集中講解答疑。及時(shí)、有效的總結(jié)和反思可以有效地提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。

（4）高級(jí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)。通過(guò)高級(jí)項(xiàng)目的實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題，促使學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中積累知識(shí)、培養(yǎng)和鍛煉思維能力。建立學(xué)生學(xué)習(xí)互助小組，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。教師也可以在項(xiàng)目實(shí)踐中真正了解教與學(xué)的缺陷，推進(jìn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。[3]

（5）結(jié)合學(xué)生專業(yè)背景，維持學(xué)習(xí)積極性。將C語(yǔ)言融入專業(yè)應(yīng)用中，可以有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教師在授課中應(yīng)結(jié)合學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用方向，精心選擇、準(zhǔn)備與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的項(xiàng)目案例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。選擇的項(xiàng)目要具備針對(duì)性、典型性和實(shí)踐性的特點(diǎn)。[4]例如，對(duì)于信息類(lèi)專業(yè)，可以選用各種信息系統(tǒng)的項(xiàng)目引導(dǎo)課程的教學(xué)。

（三）課程考核

本課程結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，引入企業(yè)項(xiàng)目化考核方式，更加注重對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的考核。建立以自動(dòng)評(píng)測(cè)系統(tǒng)和實(shí)踐能力考核為主的多元化考核體系。期末總成績(jī)由期末機(jī)試成績(jī)（40%）、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目考核成績(jī)（40%）和平時(shí)成績(jī)（20%）組成。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)由中級(jí)項(xiàng)目和高級(jí)項(xiàng)目?jī)身?xiàng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)組成。即從項(xiàng)目的實(shí)施情況記錄、小組項(xiàng)目的成果展示、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的總結(jié)以及小組成員的合作態(tài)度等各個(gè)方面評(píng)定學(xué)生成績(jī)。平時(shí)成績(jī)依據(jù)課堂表現(xiàn)、考勤情況和小組協(xié)作三方面組成。這樣做的目的是讓學(xué)生的最終成績(jī)能更客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果，突出能力培養(yǎng)目標(biāo)，減輕學(xué)生的考試壓力。

四、結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)科學(xué)行動(dòng)能力，提升計(jì)算思維能力是應(yīng)用型本科院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)。實(shí)踐證明，在教學(xué)中應(yīng)該有意識(shí)地在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中融入計(jì)算思維的培養(yǎng)。在實(shí)踐課的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)分級(jí)項(xiàng)目的形式由易到難地把學(xué)生融入項(xiàng)目達(dá)標(biāo)與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，不僅僅有助于學(xué)生理解計(jì)算機(jī)分析解決實(shí)際問(wèn)題的思想，更有助于提高學(xué)生利用計(jì)算思維方式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

[ 注 釋 ]

[1] 何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)：《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》解讀[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010（9）：5-9.

[2] 譚浩強(qiáng).研究計(jì)算思維，堅(jiān)持面向應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（21）：45-49.

[3] Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）：35.

[4] 鄧紅衛(wèi)，王櫻，魏書(shū)堤，蔣瀚洋.基于計(jì)算思維能力與信息應(yīng)用能力的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（3）：65-69.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]