程序設計課程中的風險思維培養

李曉昀+馬淑萍+余穎

（南華大學 計算機科學與技術學院，湖南 衡陽 421001）

摘 要：風險思維作為針對風險所產生的預測、估算、推理、決策等一系列心智活動，已成為新型人才所應具備的科學思維方式之一。高校作為人才培養的重要基地，挖掘現有課程思維訓練潛能，創新教學方法，推進思維教學已成必然。文章分析程序設計課程在風險思維訓練中的優勢，闡述具體的思維訓練方法，初步探討該課程在風險思維訓練中的積極作用。

關鍵詞：風險思維；程序設計；思維訓練；思維教學

1 風險認知及風險思維的重要性

隨著社會發展，如何應對風險社會中各種復雜性和不確定性，已成為現代社會認識事物與分析問題的基礎[1]。風險作為風險社會的固有存在，無法完全規避，只能通過人類自身的知識體系去認知[2]。在這個過程中，由預見、估算、推理、決策和應對各類風險所產生的一系列心智活動即為風險思維[3]。風險思維并非只有管理者、金融從業人員、醫務人員、氣象專家等專業性很強的人群才具備。事實上，風險與“危機”“災難”“安全”“責任”“可持續發展”等密切關聯，已滲透到人類活動的各個領域，悄然改變了人們的思維方式與行為方式[1]。

作為一種科學思維方法，風險思維在多個領域受到關注。例如，在工程、生產領域，安全風險管理理念“風險于責、預防于微、治理于嚴”的核心就是風險思維；在政治、軍事和商業領域，領導的每一個決策都伴隨著風險。風險思維對各行業人才的重要性日益凸顯。事實上，現代社會對人才的需求已從傳統知識型轉向創新型，由技能型轉向應用型。這要求高校對人才的培養要從傳統的“知識灌輸”轉變為“思維培養”[4]。因此，如何進行創新型教學，培養和訓練學生的風險思維能力，已成為高校面臨的問題。

2 程序設計課程對風險思維培養優勢的分析

人的風險思維能力不可能與生俱來，只能在一次次實踐中累積，或是經過專業思維訓練才能具備。程序設計是一個使用有限確定的符號系統來描述和求解問題的思維過程。課程教學目標不僅僅是傳授計算機基礎知識、程序設計方法，更是要培養學生嚴謹的思維習慣與科學的探索精神。課程教學重點在于對問題進行分析和求解這一過程中的思維能力訓練。在變化多樣的程序設計過程中，風險思維貫穿始終，為問題的最終解決提供完備的思維支持。

程序設計語言知識本身，多處蘊含了對風險的重視。以C語言為例，如switch結構中設置default語句，是用來應對程序運行過程中可能出現的預計之外的輸入數據。又如控制結構中，設置break語句與continue語句，則是在預測可能出現的某些特殊情況下，用于程序執行過程的跳轉。這些都是對程序運行過程中未知的、但可能發生的一種不確定性的應對處理。對這些知識點的理解與應用，均體現了風險思維的價值。

程序設計過程中，更是無時無刻不體現著對風險的預測、評估及應對。無論是簡單還是復雜的問題求解，從數據類型的選擇，到選擇結構、循環結構的執行條件設置，再到各種可能情況預測及處理等，每一條語句，每一處細節無一不體現風險思維的重要作用。在生活中，許多經典的計算機服務系統中對風險的預判與控制，更好地反映出現實世界中風險思維的重要地位。例如，銀行系統ATM自動取款機在與用戶交互時，遇故障時的事務回滾機制，航空票務系統的機票超售機制，手機通訊無信號緊急電話呼叫系統等，這些處處體現了風險思維在規避和控制風險時的價值，為人們的生活解決了許多現實需求。

3 風險思維訓練方法探討

風險思維對風險的預判、決策體現在程序設計的每一個環節。一個完整的程序設計過程包括分析問題、算法描述、程序實現與測試評價這幾個步驟。如何讓學生有意識地去體會、反思每一個環節所蘊含的思維價值，是讓學生從被動接受知識灌輸到主動參與思維訓練的關鍵。

程序設計是從模仿開始，一些傳統方法和思維具有先入為主的優勢。目前，課程教學以理論教學為主，上機練習為輔。上機時學生的目標是模仿經典算法、完成實驗任務，很少能夠意識到為什么要做這些練習；也極少有學生會反思每一次完成任務，自己的能力會有怎樣的提高；更不會有意識地強化這種能力訓練。本應是最佳的思維能力訓練常常戛然而止。因此，初步認為可從以下3個方面開展風險思維能力訓練。

第一，教學重點從語法知識傳授轉變為思維能力訓練。由教師主導，精選教學實例，引導學生積極思考，深入體會處理問題時進行風險預判及應急處理的重要性，并逐步養成這種思考、應對問題的習慣。例如“輸入英文字符的大小寫轉換”，這是選擇結構中的經典例題。在分析問題階段，許多學生受思維限制，僅考慮到如何進行大小寫轉換，未能想到非法輸入的可能。此時教師應引導學生思考各種輸入的可能性、對應處理辦法，并鼓勵學生積極探索以往未充分考慮到的問題，強調本階段對風險預測的重要性。在算法描述階段，流程圖是否準確，是否完備地描述了問題的各種可能性，箭頭所指向的位置是否合理等。在程序實現階段，數據類型定義、控制結構選擇、非法輸入判斷及處理、大小寫轉換方法選擇等，均蘊含著風險思維。在測試評價階段，從編譯、運行到測試樣例輸入，更是處處體現著風險思維的重要性。在這個過程中，教師以例題講解、思維引導、練習強化的方式，逐漸讓學生體會并掌握這種思維方式。

第二，打破章節限制，將同一類問題進行融合，由問題求解引出知識傳授，由易到難，由淺入深，對同一類問題進行反復訓練，讓學生將思維方式內化，轉變成自身思維能力。同時讓學生感受到趣味性，并不斷發揮自身的主觀能動性，不斷訓練風險思維。融合后的問題將形成每堂課的專題，內容從容易預測的顯性風險到等待挖掘的隱性風險等。仍以“輸入英文字符大小寫轉換”為例，顯性風險存在于大小寫轉換算法，隱性風險則是輸入不確定性，教師要引導學生主動去考慮題面之外的這種不確定性。以“四則混合運算”為例，顯性風險就是多項式數學表達轉換成程序設計語言表達式，等待學生主動挖掘的風險則是計算過程中產生的一系列問題，如除數是否可能為零。又如“輸入三角形三條邊判斷三角形類型”題目中隱含了輸入數據可能無法組合成三角形的風險。再如與素數相關的多個題目中，不同實現方法的選擇存在不同的風險，隱含的風險在于0、1和負數的判斷。同一類型問題，內容可能跨越多個章節，但作為一堂思維訓練課例題，本質上均體現了對非法輸入風險的預測與應對。

第三，重視實驗課。思維訓練不可能一蹴而就，這是一個循序漸進的過程。學生只有在一次次上機實踐中，反復練習，才能慢慢體會到風險思維給他們帶來的成就感，才能從程序復寫，發展到模仿解決問題的方法，再到思維的擴展和創新。

4 結 語

細微問題的處理反映了人們思維的全面性。只有在教學每一個環節中，都不斷進行有針對性的強化訓練，打破學生固有的習慣思維、經驗思維，帶領學生去體會和嘗試，去反思每一個解決的問題，才能夠讓學生逐漸掌握風險思維具體的思維方法，才能重視風險思維在分析和解決問題時的價值。

高校作為人才培養的重要基地，有意識地培養和訓練學生的風險思維能力，是滿足新時代對新型人才要求的必然趨勢。目前，“知識教學”向“思維教學”轉換已是必然，思維教學模式，必然要打破傳統的以章節為主線的知識教學模式。作為思維教學的重要組成部分之一[2]，風險思維能力訓練的難點在于教學案例的選擇與組織，更在于廣大教師意識的轉變。以“風險思維培養”為代表的“思維教學”模式開展，任重而道遠。

基金項目：湖南省教育科學十二五規劃課題項目“基于計算學科基本問題的計算思維培養模式研究”（XJK012CGD020）。

第一作者簡介：李曉昀，女，副教授，研究方向為計算機高等教育研究與個性化信息服務， lxy.yy@yeah.net。

參考文獻：

[1]張彥. “風險”研究的歷史嬗變： 轉向與建構[J]. 學術月刊， 2008， 40（6）： 27-32.

[2]李瑞昌. 風險、知識與公共決策[D]. 上海： 復旦大學， 2005： 37.

[3]鄭皓， 吳紀綱. 運用風險思維助力科學決策[J]. 政工導刊， 2016（2）： 27.

[4]李曉昀， 陽小華， 馬淑萍， 等. 互聯網+時代計算機基礎課程知識教學向思維教學轉變趨勢探析[C]// 全國高等院校計算機基礎教育研究會. 全國高等院校計算機基礎教育研究會2016年會學術論文集. 北京： 清華大學出版社， 2016： 113-117.

（編輯：彭遠紅）