基于計算思維的本科計算機專業課教學方法的探索

摘要：本文闡述了計算思維的思想內涵及其重要性，并提出了目前在學生培養過程存在的一些問題。討論了如何運用計算思維改進教學模式，培養學生計算思維能力，提高其專業能力，提出了依據課程的不同教學內容和階段，靈活運用“程序流程”教學法設計教學進程進行授課。經過實踐，該方法取得了良好的教學效果。此外，該方法可以與案例法、任務驅動法等結合使用，加強對學生計算思維能力的培養。

關鍵詞：計算思維 教學模式 “程序流程”教學法

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

當前計算思維已引起了國內外計算機專業領域、教育領域及其它領域的專家和學者的廣泛關注和重視。經過“CT與計算機導論”、九校聯盟會議等多次會議，逐步確立了計算思維在計算機教育中的重要地位，致使以計算思維為中心的教學模式改革研究正不斷深入。

1 計算思維

計算思維是三種重要的科學思維之一[1]，它是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、理解人類行為等一系列思維活動。計算思維是抽象的人的一種思維方式，是數學和工程思維的互補與融合[2]。當我們遇到問題時，可以運用計算思維，模仿計算機處理信息的方式，將問題分解、簡化和轉化，采用容易解決該問題的方式，如遞歸、并行處理等方式，解決問題。

計算思維能夠改變人的思維方式，影響人的行為。在當今信息化的社會里，也仍然需要像運用數學和其它基本常識一樣，運用計算思維來處理事情。大學生在學校期間，會面臨如何提高個人能力和專業技術水平的問題，可以用計算思維的方式幫助其解決問題。計算機專業的學生掌握計算思維，更有利于學習、理解與運用計算機相關技術。

2 計算機專業課教學中存在問題

一些本科畢業生的專業技術和個人能力不能滿足用人單位的需求，問題出在哪里？筆者從教與學的過程分析，認為在學生培養過程中存在以下問題：

（1）教學形式相對簡單，不能依據教學內容靈活的調整教學思路或方法；（2）教學模式不

能夠達到向學生授之以漁的效果；（3）注重專業技術的講授，輕視技術思想的傳授；（4）學生對于專業技術的學習切入角度不能從技術應用的實際出發去學習與掌握；（5）學生學習缺乏主動性與實踐性，不能夠主動學習，主動嘗試應用技術或練習實例。

面對這些問題，我們可以將計算思維運用到教學中，注重對學生計算思維能力的培養。

2.1培養計算思維能力的教學模式

計算機專業課可以依據人才培養類型分為科學型、工程型、應用型[3]相對應的課程。不同類型的課程及其不同部分的教學內容，可以依據需要選擇合理的教學方法。本文提出了“程序流程”教學法進行授課，培養學生的計算思維。

2.2“程序流程”教學法

“程序流程”教學法是指將程序設計中繪制流程圖的思想與教學相結合，將教學過程依據教學內容講授的需要，按照設計程序流程的思想，安排教學環節。教學的流程同樣可以運用程序結構中的順序、分支、循環結構來實現。運用該教學方法時，應充分考慮所授課程內容的特點及其類型，設計教學流程時要使教學內容能夠充分展示給學生，且容易被理解，各知識點內部要素及知識點之間的銜接要恰當的選用程序結構。

為了便于說明 “程序流程”教學法，以ASP.NET程序設計中驗證控件部分的教學為例進行闡述，該部分內容主要講授六種驗證控件，包括必填驗證、比較驗證等控件。采用該教學方法的基本原則：（1）要從課程的整體出發，注意教學內容的前后銜接。例如驗證控件是用來對輸入類控件里的數據進行檢驗的。授課時，可以從實際應用出發，說明對輸入類控件使用驗證控件的必要性。在設計實例時，實例的內容要結合輸入類控件一起使用。（2）教學內容的講授要由點到面。在講授知識點時，要側重講解具有代表的內容，舉一反三。例如通過對必填驗證控件使用的詳細說明，使學生掌握所有驗證控件的公共屬性，再具體介紹每種驗證控件所特有的屬性。（3）教學環節要注重啟發學生，促進學生積極思考，培養學生的計算思維能力。授課時引導學生思考，傳授技術體系中蘊含的思想或思維方式。技術應用過程中，要先提出問題，后給出答案，對學生的思維方式進行鍛煉，提高其解決問題的能力?？梢酝ㄟ^教學實例，引發學生的思考和興趣，促使其主動尋求問題的答案。（4）結合其它的教學方法，加強對學生計算思維能力的培養。依據授課內容和授課對象的實際情況，“程序流程”法可以與案例法、任務驅動法等結合使用，逐層深入的對學生的計算思維能力進行培養。（5）遵循教學規律，遵循學生認知的心理過程。教師重在正確引導學生學習、思考及獨立操作。講授知識點要由淺入深，授課內容的講解要各個擊破。

在教學案例中首先引入程序實例，然后以必填驗證控件為重點依次的講解了各個驗證控件的使用方法，最后通過循環的方式講授實例，直到大部分學生理解該部分授課內容。本案例中，授課的逐步深入，學生也隨之輕松的掌握了各個知識點。

教學實例的選用應注意以下幾點：（1）選用的教學實例要具有代表性和針對性[4]，且不應太難或太復雜。實例應使學生容易將舊的知識和經驗遷移到新的知識點中，易于其掌握。（2）知識點與實際的工程應用結合。這樣可提高學生的學習興趣，使其較容易掌握專業技術在工程中的應用方式及其過程，培養和運用其計算思維。（3）啟發學生思考，激發學生潛能。利用實例促使學生以工程技術人員的角度去思考問題，設想問題情境，尋求解決問題的思路和方法，增強學生的計算思維能力。

在教與學，理論與實踐相結合中，培養和鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，增強其邏輯思維能力，使其計算思維得到培養。

3 成果分析

本文提出的教學模式經過實踐，學生明確了教師的教學思路，能夠的主動配合教師完成各個教學環節，認真聽講。專心聽講的人數比例由27.78%上升到55.56%，學生課堂內掌握所講內容的人數比例由19.44%上升到41.67%。

4 結語

對于計算機專業的教學，不僅僅是傳授技術，更重要的是要把運用計算機解決問題的思想或思維方式傳授給學生。計算思維的培養應在整個專業教學體系中體現出來，其培養方式，也需不斷探索與創新。

參考文獻：

[1]譚浩強.研究計算思維，堅持面向應用[J].計算機教育，2012，（21）：45-56.

[2]Wing J M. Computational Thinking[J].Communications of the ACM， 2006，49（3）：33-35.

[3]教育部計算機科學與技術教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范（試行）.高等教育出版社，2006.

[4]楊俊生，張 潤.基于計算思維的“C程序設計”案例設計初探[J].工業和信息化教育. 2013，（06）：65-69.