朱誠(chéng)

摘要：為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和知識(shí)運(yùn)用以及綜合創(chuàng)新能力，教師在課程教學(xué)中不僅要傳授學(xué)生知識(shí)，還要時(shí)時(shí)考慮對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng);該文從計(jì)算思維的概念出發(fā)，對(duì)案例式教學(xué)方法中如何培養(yǎng)計(jì)算思維能力做了嘗試，介紹了在面向程序設(shè)計(jì)的案例式教學(xué)法的實(shí)踐中，采用思維導(dǎo)圖來(lái)完成案例問(wèn)題的相關(guān)知識(shí)體系整理，同時(shí)按照計(jì)算思維的問(wèn)題解決流程對(duì)一個(gè)案例問(wèn)題的解決過(guò)程做了敘述。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;思維導(dǎo)圖;案例教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2018）35-0132-02

Abstract：In order to improve students'autonomous learning， knowledge application and comprehensive innovation ability， teachers should not only impart students' knowledge in the course of teaching， but also consider the cultivation of students'computational thinking ability from time to time. This paper introduces the practice of case-based teaching method oriented to program design， which use mind map to complete the arrangement of relevant knowledge system of case problems， and describes the solving process of a case problem according to the problem solving process of computational thinking.

Key words： Computational Thinking; Mind Map;Case Teaching Method

1 計(jì)算思維與案例教學(xué)法

計(jì)算思維（Computational Thinking）運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為。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]，在這個(gè)概念被提出之后，逐漸為計(jì)算機(jī)教育學(xué)界所重視并廣泛接受[2，3]，我國(guó)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)等組織，也對(duì)其開(kāi)展了深入的探討，教育部教高司批準(zhǔn)了“以計(jì)算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研究”等 22 個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目，以培養(yǎng)計(jì)算思維為重點(diǎn)，推動(dòng)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[4]。教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)指出以計(jì)算思維為切入點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革，提出通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的意識(shí)和方法，提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平[5]。

計(jì)算機(jī)類的課程教學(xué)的核心目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究為主的分類分層教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析和解決問(wèn)題;而在實(shí)際的計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)實(shí)踐中，很多學(xué)生感覺(jué)知識(shí)點(diǎn)分散且理解難度大，學(xué)習(xí)的目標(biāo)變成了應(yīng)付考試，這要求在教學(xué)活動(dòng)中，不能以教師為中心，而應(yīng)該以學(xué)生為主體，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，案例教學(xué)法利用構(gòu)建涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合案例，在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生自行查閱相關(guān)課程資料，并積極地思索，主動(dòng)獨(dú)立地對(duì)案例中的問(wèn)題做出分析并尋找具體解決方案，從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，是非常適合培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維的一個(gè)途徑。

為了將計(jì)算思維的培養(yǎng)融入教學(xué)案例中，需要引導(dǎo)學(xué)生參與到問(wèn)題抽象、建模和實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，而引導(dǎo)過(guò)程中為了讓學(xué)生能對(duì)案例所涉及的知識(shí)體系有清晰、完整的認(rèn)識(shí)，教師可采用思維導(dǎo)圖來(lái)協(xié)助案例的設(shè)計(jì)。

2 思維導(dǎo)圖在案例設(shè)計(jì)中的使用

思維導(dǎo)圖（Mind Map）是表達(dá)發(fā)散性思維的有效圖形思維工具 ，它簡(jiǎn)單卻又很有效，是一種實(shí)用性的思維工具[6]。思維導(dǎo)圖運(yùn)用圖文并重的技巧，把各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來(lái)，把主題關(guān)鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接[7]。

在一個(gè)教學(xué)案例中，通常會(huì)涉及很多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在分析解決案例問(wèn)題時(shí)，需要先掌握這些知識(shí)點(diǎn)，并使用計(jì)算思維的方法來(lái)完成案例，教師在教學(xué)案例的設(shè)計(jì)時(shí)，可以借助思維導(dǎo)圖先整理出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，再給出案例的設(shè)計(jì)框架和參考分析流程，本文以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一個(gè)教學(xué)案例來(lái)介紹設(shè)計(jì)過(guò)程。

案例要求：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)繪制簡(jiǎn)單幾何圖形的程序，可用鼠標(biāo)繪制點(diǎn)、圓形、矩形、菱形;可設(shè)置邊線的寬度、顏色;可將繪制的圖形保存到文件，或從文件中讀取圖形信息顯示到界面上。

首先利用思維導(dǎo)圖將本案例所涉及的知識(shí)點(diǎn)列出，提示學(xué)生需要學(xué)習(xí)掌握或再憶的知識(shí)內(nèi)容，繪制的思維導(dǎo)圖如圖1所示：

本案例中，需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)和使用圖形類，學(xué)生要將需要繪制的圖形的特征提取出來(lái)作為類的成員，而且要考慮繪制的圖形要保存到文件，需要圖形類重載流操作運(yùn)算符，另外，針對(duì)多種圖形，所以要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的類的繼承體系，先設(shè)計(jì)圖形基類，再?gòu)拇嘶惻缮鱾€(gè)具體的圖形的類，每個(gè)具體的圖形都要繪制到屏幕上，所以在基類上設(shè)計(jì)一個(gè)純虛函數(shù)的繪圖方法成員供派生類重載使用。

然后，再對(duì)案例問(wèn)題的解決流程做分析，得到符合計(jì)算思維流程的思維導(dǎo)圖，見(jiàn)圖2：

這里把案例問(wèn)題的解決流程分成三個(gè)步驟：（1）對(duì)問(wèn)題做抽象，要繪制的多種圖形的共同特征做提取，各種圖形都有屏幕坐標(biāo)范圍、線條寬度顏色、繪制圖形等特征，抽象為類用若干屬性成員和方法成員來(lái)表示，保存圖形就是保存各個(gè)圖形類的數(shù)據(jù)成員。（2）對(duì)案例問(wèn)題的數(shù)據(jù)建模，設(shè)計(jì)一個(gè)抽象基類，作為各個(gè)圖形類的基類，在抽象基類中設(shè)計(jì)公共屬性成員用來(lái)表示所有圖形都具有的特征，并將圖形繪制方法和圖形數(shù)據(jù)的序列化設(shè)計(jì)為純虛函數(shù)，作為派生類重載的接口。（3）提出案例問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)方法，采用基于窗口的程序框架，采用鼠標(biāo)事件來(lái)響應(yīng)繪圖動(dòng)作，文件的讀寫(xiě)操作利用類的序列化和反序列化接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。注：窗口程序設(shè)計(jì)和事件響應(yīng)處理的知識(shí)屬于課程外的延伸內(nèi)容，這里沒(méi)有單獨(dú)列出為知識(shí)點(diǎn)，教師可指導(dǎo)學(xué)生課外學(xué)習(xí)。

完成了案例的設(shè)計(jì)后，將其整理為學(xué)生自主完成案例時(shí)的指導(dǎo)材料，學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)首先參照指導(dǎo)材料，自主查找相關(guān)資料來(lái)完成，能幫助學(xué)生將理論課程學(xué)到知識(shí)整合到一起加以靈活運(yùn)用，既降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，也提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，還能有效夯實(shí)學(xué)生的綜合創(chuàng)新實(shí)踐的基礎(chǔ)，在作者的教學(xué)實(shí)踐中已經(jīng)取得很好的效果。

3 總結(jié)

教師在課程教學(xué)中不僅要傳授學(xué)生知識(shí)，還要時(shí)時(shí)考慮對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和知識(shí)運(yùn)用以及綜合創(chuàng)新能力，教師常使用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，本文就作者在面向程序設(shè)計(jì)的案例式教學(xué)法的實(shí)踐中，介紹了采用思維導(dǎo)圖來(lái)對(duì)案例的知識(shí)體系整理，同時(shí)按照計(jì)算思維的問(wèn)題解決流程對(duì)一個(gè)案例問(wèn)題的解決做了敘述，實(shí)踐證明此方法達(dá)到了預(yù)期的效果。

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[通聯(lián)編輯：王力]