朱彥陳，林劍鳴，熊佳祺，葉青

（江西中醫(yī)藥大學(xué) 計算機學(xué)院，江西南昌 330004）

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力，是企業(yè)持續(xù)性發(fā)展的源泉，也是個人取得成功的關(guān)鍵因素[1-2]。目前創(chuàng)新設(shè)計主要在設(shè)計類學(xué)科中使用較多，如服裝設(shè)計、園林設(shè)計、建筑設(shè)計等[3-6]。本文將創(chuàng)新設(shè)計思維方法融入計算機類基礎(chǔ)核心課程高級語言程序設(shè)計課程中，先通過調(diào)查問卷了解學(xué)生對創(chuàng)新思維的認識，然后利用創(chuàng)新設(shè)計思維方法引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的知識點畫出來、講出來、用起來，以此來訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

1 創(chuàng)新設(shè)計思維概述

1.1 創(chuàng)新設(shè)計思維的概念

創(chuàng)新設(shè)計思維是一種以目標實現(xiàn)為導(dǎo)向的方法論，是對預(yù)定目標進行有步驟地設(shè)計、規(guī)劃，尋求實用、富有創(chuàng)造性的解決方案的過程[7-8]。該方法論由原哈佛大學(xué)設(shè)計學(xué)院院長Peter G.Rowe 于1987 年首次提出，并由設(shè)計咨詢公司IDEO 推廣。

1.2 形成創(chuàng)新設(shè)計思維的步驟

1991 年，大衛(wèi)·凱利創(chuàng)建了IDEO 公司，并創(chuàng)新了設(shè)計思維的基本框架[9]，包括三個階段：啟發(fā)、構(gòu)思和實施。啟發(fā)階段是理解、觀察并總結(jié)出需要解決的問題，構(gòu)思階段是利用頭腦風(fēng)暴和原型快速開發(fā)的手段完善、測試創(chuàng)意的過程[10]，實施階段是將想法從項目推向應(yīng)用的過程[11]。

2012 年，魯百年教授成為德國SAP 公司大中國區(qū)商業(yè)創(chuàng)新團隊的首席架構(gòu)師，他對創(chuàng)新設(shè)計思維做了充分的研究后，將創(chuàng)新設(shè)計思維框架分解為三大階段和七大步驟，與IDEO 公司的設(shè)計流程相似的是把創(chuàng)新過程分成三大階段，最大的區(qū)別在于構(gòu)思階段的方案設(shè)計環(huán)節(jié)[12]，它利用原型設(shè)計、優(yōu)先級別、優(yōu)化完善、想法聚類、狂野創(chuàng)意、信息探索六大類手段對方案進行設(shè)計優(yōu)化，尋求問題的最優(yōu)解決方案。

2 創(chuàng)新設(shè)計思維的實施路徑

本課題以江西中醫(yī)藥大學(xué)計算機學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)和計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生為研究對象，通過實證研究，分析該校2 個專業(yè)的學(xué)生對創(chuàng)新思維的認知和學(xué)習(xí)創(chuàng)新思維的意愿，并設(shè)計相關(guān)的教學(xué)方案，把創(chuàng)新設(shè)計思維融入課堂教學(xué)與實踐教學(xué)，為促進中醫(yī)藥院校計算機類大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供參考。

2.1 創(chuàng)新設(shè)計思維認知研究

2.1.1 調(diào)查問卷設(shè)計

根據(jù)文獻資料和專家意見設(shè)計了關(guān)于創(chuàng)新設(shè)計思維認知的調(diào)查問卷，本問卷共計12 個題目，主要從個人基本信息、程序設(shè)計課程評價、對創(chuàng)新的認知三個維度了解學(xué)生對創(chuàng)新的關(guān)注度、興趣等。

2.1.2 數(shù)據(jù)來源

該項研究采用問卷調(diào)查法，在江西中醫(yī)藥大學(xué)計算機學(xué)院的2019 級、2020 級、2021 級的生物醫(yī)學(xué)工程班和計算機科學(xué)技術(shù)班采集數(shù)據(jù)，調(diào)查問卷采用不記名的方式，共收集有效問卷257 份，其中男生142 人、女生115 人。

2.1.3 研究結(jié)果與分析

（1）個人基本信息數(shù)據(jù)分析，主要包括專業(yè)興趣愛好、是否掌握基本的邏輯思維能力、是否掌握一定的軟件或數(shù)學(xué)建模能力、是否能利用編程軟件設(shè)計一個完整的程序4 個方面，并對選項進行合并處理，將非常喜歡、比較喜歡、喜歡合并成“喜歡”，將不太喜歡、非常不喜歡合并成“不喜歡”；將非常符合、比較符合、符合合并成“符合”，將不太符合、非常不符合合并成“不符合”；將非常重要、比較重要、重要合并成“重要”，將不太重要、非常不重要合并成“不重要”。

（2）個人基本信息數(shù)據(jù)表明：有86.77%的學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)比較有興趣和愛好，說明多數(shù)學(xué)生喜歡自己的專業(yè)。能用一門程序設(shè)計語言完成基本程序設(shè)計的學(xué)生達到82.88%，這對于理解和學(xué)習(xí)程序設(shè)計具有較好的支撐作用。

分析學(xué)生對程序設(shè)計課程評價的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，81.71%的學(xué)生對程序設(shè)計課程比較有興趣，98.83%的學(xué)生對程序設(shè)計課程內(nèi)容注重理論前沿性、理論與實際相結(jié)合較為滿意，98.44%的學(xué)生認為程序設(shè)計課程教學(xué)中注重啟發(fā)式、探究式方法，能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

從表1 可以看出，學(xué)生對創(chuàng)新活動的看法是比較正面的，89.49%的學(xué)生認為創(chuàng)新很重要，自己愿意參與創(chuàng)新活動，對創(chuàng)新信息的關(guān)注點主要集中在產(chǎn)品創(chuàng)新和營銷思路上，選擇這兩項的學(xué)生占比為89.10%，說明學(xué)生認為產(chǎn)品和營銷思路的創(chuàng)新更實用；在如有機會參與創(chuàng)新設(shè)計思維訓(xùn)練這個問題上，愿意全程參與的學(xué)生占比29.18%，會參與一部分的學(xué)生占比53.7%，說明大部分學(xué)生希望參與創(chuàng)新設(shè)計思維訓(xùn)練；針對于拼多多成功案例本質(zhì)上屬于運營創(chuàng)新的問題，有36.19%的學(xué)生選擇了正確答案，這部分學(xué)生具有較好的邏輯判斷能力。

表1 對創(chuàng)新設(shè)計思維的認知

從以上分析來看，大部分學(xué)生喜歡自己的專業(yè)，有參與創(chuàng)新的內(nèi)在動力，并且愿意參與創(chuàng)新思維的訓(xùn)練，更關(guān)注產(chǎn)品創(chuàng)新和營銷思路創(chuàng)新。

2.2 創(chuàng)新設(shè)計思維訓(xùn)練

2.2.1 創(chuàng)新設(shè)計思維流程再造

創(chuàng)新設(shè)計思維是一種方法論，系統(tǒng)給出了創(chuàng)新的流程，包括啟發(fā)、構(gòu)思、實施等主要過程，將創(chuàng)新設(shè)計思維應(yīng)用到高級語言程序設(shè)計的課程學(xué)習(xí)中，需要對圖1 所示的流程再造，以適用于課程知識學(xué)習(xí)。

圖1 程序設(shè)計課程創(chuàng)新設(shè)計思維流程再造

（1）啟發(fā)階段。

本階段的主體是教師，分為兩個環(huán)節(jié)，一個是主題定制，主要由教師提出需要解決的問題；另一個是問題解讀，教師引導(dǎo)學(xué)生分析解決該問題需要用到的知識點和注意事項。

（2）構(gòu)思階段。

①分組討論：將一個班級的學(xué)生按每組9 人分成若干個小組，每個小組任命一名小組長，小組長的主要職責(zé)是根據(jù)教師的引導(dǎo)組織學(xué)生參與教學(xué)活動。

②頭腦風(fēng)暴：需要發(fā)散性思維[13]，人人參與，提出多種想法或者是可實行的方案。在小組討論階段，該環(huán)節(jié)尤為重要，它能最大限度調(diào)動學(xué)生參與積極性和思考的主觀能動性。

③知識重構(gòu)：知識重構(gòu)就是在不改變知識內(nèi)容的提前下對知識重新整合和組織，從不同深度、不同層面、不同點位全方位了解相關(guān)知識，實現(xiàn)對知識的快速檢索和應(yīng)用[14]。課本的理論知識相對比較分散，但在應(yīng)用時知識相對比較多樣，一個問題的解決往往需要用到多個知識點，這時，學(xué)生需要根據(jù)題目的要求提煉出用到的知識點，并進行融合、重構(gòu)。該階段主要培養(yǎng)學(xué)生對知識融會貫通的能力。

④流程制定：在知識重構(gòu)的基礎(chǔ)上，對需要解決的問題給出程序流程圖或其他流程圖，用于描述解題方法或思路。該階段主要培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

⑤算法優(yōu)化：當(dāng)學(xué)生能夠使用自己的算法解決教師提出的問題時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考，看是否有更優(yōu)化的算法，從而使學(xué)生加深對算法的理解。該階段主要培養(yǎng)學(xué)生拓展思維的能力。

（3）實施階段。

本階段的主體是學(xué)生，讓學(xué)生進行編程，將預(yù)定的問題解決，然后進行總結(jié)，形成解決問題的文檔。該階段主要培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和總結(jié)能力。

2.2.2 創(chuàng)新設(shè)計思維流程案例演示

教師在講解循環(huán)的應(yīng)用時，會講到編程求解2 個正整數(shù)的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)問題。

（1）啟發(fā)階段。

教師需要講解什么是最大公約數(shù)，引入案例《九章算術(shù)》中的算法——“更相減損術(shù)”，通過該案例將“堅定文化自信”的課程思政內(nèi)容導(dǎo)入課堂，并將該算法用一個實例演算出來。

（2）構(gòu)思階段。

該階段的主要目的是解題方案設(shè)計，每個小組的最終任務(wù)是向教師提交一套解題方案，也就是算法。鼓勵學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴或者查閱資料提交更多的解題方案，對能給出多套解決方案的學(xué)生予以適當(dāng)?shù)莫剟?。在課堂實施過程中，有多個小組能給出“暴力算法”“歐幾里得算法”，這說明在該階段學(xué)生能主動思考，積極參加教學(xué)活動，同時加深了對知識點的理解。

（3）實施階段。

該階段主要的工作是把構(gòu)思階段給出的算法用C語言程序編寫出來，有多個算法需要編寫多個程序。最后，教師會隨機選擇一個小組，讓該組對程序進行講解，最后形成程序文檔。

3 結(jié)語

在“雙創(chuàng)”教育背景下，將創(chuàng)新設(shè)計思維的方法用于程序設(shè)計的課程教學(xué)中，用創(chuàng)新設(shè)計思維的方法講解專業(yè)課的知識，在訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計思維的同時，也使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)了專業(yè)課知識。在課程實施過程中，不但有效提高了課堂的活躍度，更有效鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計思維能力、表達能力、邏輯思維能力、主動學(xué)習(xí)能力和團隊合作能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。