許四平

摘要：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是計算機專業(yè)的必修課程之一，也是很多非計算機專業(yè)學(xué)生選修的基礎(chǔ)課程。文章基于計算思維的視角，對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)進行一定的設(shè)計和實踐，從而使學(xué)生能夠從更切合實際的視角學(xué)習(xí)和編程。

關(guān)鍵詞：計算思維；程序設(shè)計課程；教學(xué)模式

目前，面向?qū)ο筮M行設(shè)計的思維是國內(nèi)外計算機的研究要點所在，而計算思維在培養(yǎng)學(xué)生方面主要致力于學(xué)生“計算思維能力”的訓(xùn)練，并將其作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心目標。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程是大學(xué)計算機方面比較基礎(chǔ)也是較為受歡迎的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的過程中，可以掌握程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識、基本方法、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計課程的基本算法，還可以培養(yǎng)學(xué)生利用計算機的相關(guān)知識解決日常生活中實際問題的能力，能在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時結(jié)合程序設(shè)計的一些知識靈活運用到學(xué)科中去。為了將計算機課程的精神實質(zhì)落到實處，筆者認為對大學(xué)生計算機思維的培養(yǎng)已然成為該課程的重點部分。

1.計算思維的含義

計算思維是由美國的周以真教授定義的一種思維活動，她認為計算思維是一種新的思維方式，是一種利用計算機來處理、分析問題，從而得出該問題的解決方法。計算思維吸取了很多思維方式的優(yōu)勢，利用機器的獨特優(yōu)勢，利用模型和與之匹配的計算方式，將現(xiàn)實世界中很多抽象的元素數(shù)據(jù)化和實體化，從而得到對應(yīng)的解決方案。這種思維方式已經(jīng)被應(yīng)用到了很多實際領(lǐng)域，對于計算機專業(yè)的學(xué)生來說，培養(yǎng)其計算思維尤其重要。在教學(xué)當中需要注意的是，所謂的計算思維主要是一種思維模式的養(yǎng)成，這強調(diào)學(xué)生不但要掌握好基本的編程知識，還要能夠站在一定的高度對整體的設(shè)計進行把控，在設(shè)計之初就需要考慮到設(shè)計、使用、維護、運行環(huán)境等多方面。計算思維教育對當前的教育方式是一種新的改革方向，它要求引導(dǎo)學(xué)生形成更加嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)和思考習(xí)慣，將書本知識與能力培養(yǎng)一起抓，最終培養(yǎng)出優(yōu)秀的計算機人才。

2.計算思維在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中的作用

隨著社會的不斷發(fā)展，越來越強調(diào)在程序設(shè)計和開發(fā)中要考慮到客戶后期的使用、維護和升級的問題，所以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（OOP）成為當前開發(fā)的主流，計算思維作為一種全新的思維方式，將其應(yīng)用到OOP教學(xué)中，能夠碰撞出更燦爛的火花。

2.1提高學(xué)生在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中的思維能力

計算機思維的初衷就是培養(yǎng)一種解決問題的思維方式，使其逐漸成為人們解決問題的一條途徑，這種思維方式不知不覺中會起到影響人們的思維方式和思維習(xí)慣的作用。思維方式不僅體現(xiàn)在計算機中編訂好的固定程序，而且還要有更高層次的抽象思維能力。從計算思維的角度去想問題，可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課的過程中轉(zhuǎn)變學(xué)科固有的思維模式，將專業(yè)性的知識放在計算思維的高度進行。對于程序設(shè)計來說，習(xí)慣使用計算思維，能夠高屋建瓴地掌握整個程序或者軟件的方向和主體，促使成品更貼合客戶的需求。

2.2提高學(xué)生在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用能力

計算機思維對于學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)是潛移默化的，它可以幫助學(xué)生從計算機科學(xué)的角度來分析和處理問題，提高學(xué)生實際運用和實際解決問題的能力。計算思維的本質(zhì)就是需求解決問題的方法，所以其特別強調(diào)對實際問題的解決，要想培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，教師就需要為學(xué)生提供優(yōu)秀的案例，使學(xué)生通過過去的案例來理解如何設(shè)計才能夠解決對應(yīng)的實際問題，這種教學(xué)模式能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，將紙上的代碼化為具體的問題解決方案。

2.3提高學(xué)生在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新與科學(xué)密不可分，創(chuàng)新的發(fā)展必然是建立在科學(xué)的進步的前提上的。在科學(xué)的思維方法指導(dǎo)下，學(xué)生掌握科學(xué)的思考模式，就能在今后的生活和學(xué)習(xí)中進行多角度、多層次、全方位的思考。在觀察和理解問題的時候也會更加科學(xué)、合理?，F(xiàn)在社會處處要求創(chuàng)新，只有創(chuàng)新才能立于不敗之地，所以計算機思維在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面也功不可沒。

3.計算思維在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1豐富教學(xué)內(nèi)容

首先是利用生活素材豐富教學(xué)內(nèi)容。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，也包含著很多案例，但是其中很多都是為了迎合教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計的，只是為了展示某個編碼或者命令的作用，沒有具體的意義，雖然很多學(xué)生掌握了這些編碼或命令，但是在遇到實際問題的時候，依然感到不知所措。對此，教師可以充分利用生活中的實際內(nèi)容來豐富教學(xué)。例如，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中，用案例來教學(xué)生如何從幾個具體的值當中排列大小或者找出其中的某個值，但是一旦問題變?yōu)椤鞍炎雷由系?0個橙子，編程找出其中較小的3個”，這樣學(xué)生就不知道如何去做了，這時候老師可以將抽象的“大小”換為具體的“值”，這既可以從重量上來換算，也可以從體積上來換算，最終落實到具體的“值”上，便可以實現(xiàn)比較了，在這個基礎(chǔ)上學(xué)生再進行編程，便可以作出對應(yīng)的程序。老師可以充分利用生活中常見的例子，讓學(xué)生分析并編程，使程序設(shè)計成為其日常思考的一部分。

其次是利用實際案例來豐富教學(xué)內(nèi)容。當學(xué)生的學(xué)習(xí)告一段落的時候，老師便可以選出一個與這段學(xué)習(xí)較為相符的實際案例交給學(xué)生，讓學(xué)生去分析。公司中的實際案例是非常具有代表性的，通過這些案例，學(xué)生不但能夠看到具體的編程過程，也能夠從設(shè)計人員與客戶的溝通中了解設(shè)計方是如何一步步滿足客戶需求的，將計算思維和面向?qū)ο髢烧叩男枨蠖歼M行了非常完美地展示。

3.2豐富教學(xué)方式

當前很多老師依然采用的是老師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)模式，但是基于計算思維，為了做好面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)，老師應(yīng)當采用多種教學(xué)方式，從多個角度完善學(xué)生的學(xué)習(xí)。首先，利用小組教學(xué)方式，老師按照學(xué)生的學(xué)習(xí)情況劃分為若干個小組，每個小組的學(xué)習(xí)程度要較為平均，并選出小組長，來領(lǐng)導(dǎo)整個小組的學(xué)習(xí)和編程。對于OOP這門課程來說，小組學(xué)習(xí)是一種非常好的方式，因為每個人看待問題的角度不同，考慮的方式也不同，小組學(xué)習(xí)能夠吸收每個人的優(yōu)勢，解決個人思考模式過于單一的問題，更好地考慮客戶的需求，實現(xiàn)編程。其次，老師可以利用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，這個方式非常符合計算思維教學(xué)理念，任務(wù)法主要有4個過程：（1）提出問題。在這里，老師要根據(jù)大綱設(shè)計出明確的任務(wù)，這個任務(wù)包含之前所學(xué)的知識，又有一定的新挑戰(zhàn)，將這些知識點化為真實編程任務(wù)，使學(xué)生將無目的的學(xué)習(xí)化為有目的的解決問題；（2）觀察階段。在這個階段學(xué)生以小組為單位，模擬客戶實際可能遇到的問題，將抽象的問題具體化、量化。（3）推理階段。在這個階段，學(xué)生可以將大問題化為若干小問題，將這些問題劃為具體的代碼和程序，并將這些散碎的程序組成最終的作品。（4）檢驗階段。在這個階段，老師和其他小組的學(xué)生可以對各個組進行身份模擬檢驗，以客戶的角度對該程序提出問題。并對各個小組進行評分。整個任務(wù)都促使學(xué)生以計算思維來思考問題，將客戶的實際問題和程序設(shè)計聯(lián)系起來，找到其中的平衡點，更好地滿足客戶需求，在實現(xiàn)教學(xué)目標的同時，激發(fā)學(xué)生對更多知識的渴望，使整個教學(xué)事半功倍。

3.3豐富評價方式

當前學(xué)校的主要評價方式就是考試，但是對于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計來說，考試只是較為基本的評價方法，更重要的是學(xué)生對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的理解，尤其是對解決問題方法的創(chuàng)新和角度，所以老師要增加一部分日常表現(xiàn)分數(shù)，將每次小組活動以及個人作業(yè)等，都納入到最終評價當中，使整個評價更加立體化。

4.結(jié)語

綜上所述，計算思維對于面向?qū)ο蟪绦蚪虒W(xué)是十分重要的，面向?qū)ο蟪绦蚪虒W(xué)的發(fā)展和進步離不開計算思維的滲透。在如今計算機應(yīng)用技術(shù)急速發(fā)展的大環(huán)境下，很好地運用計算思維去引導(dǎo)面向?qū)ο笏季S教學(xué)是十分關(guān)鍵的，對于個人乃至學(xué)校的發(fā)展都有十分重要的意義。