分析計算機程序設(shè)計課程中計算思維能力的培養(yǎng)

吳鳳俠

摘?要：在計算機教育體系中，計算機程序設(shè)計是關(guān)鍵性的課程，而計算機程序設(shè)計教學(xué)中，將學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)作為重點，主要是希望能通過提升學(xué)生的計算思維，強化學(xué)生編程和實踐能力，幫助學(xué)生積累職業(yè)經(jīng)驗，為學(xué)生獲得良好的職業(yè)發(fā)展提供保障。因此應(yīng)該針對計算機程序設(shè)計課程中學(xué)生計算機思維能力的培養(yǎng)進(jìn)行探究，制定科學(xué)合理的培養(yǎng)方案，提升計算機程序設(shè)計課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：計算機;程序設(shè)計;思維能力;培養(yǎng)

一、計算思維的內(nèi)涵

計算思維的概念最早是在2006年由美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授在“ACM”通信中提出的。周教授認(rèn)為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基本概念來分析解決問題、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、以及理解人類行為和其他活動，它涵蓋了計算機科學(xué)的思維廣度。計算思維主要是通過在時間和空間上運用大量的數(shù)據(jù)來加速計算，它可以被設(shè)計在內(nèi)存和外存中使用。計算思維可以通過學(xué)習(xí)探索如何同步時間來避免“競爭條件”的情況。計算機科學(xué)在我們的日常生活中扮演著重要的角色，不僅如此，人們還常用計算機科學(xué)來解決日常生活中遇到的各種問題，改善我們的生活習(xí)慣，以及與他人溝通的方式方法。

二、計算機程序設(shè)計課程中計算思維能力的培養(yǎng)策略

（一）整合教學(xué)內(nèi)容，突出計算思維能力培養(yǎng)針對性

在計算機程序設(shè)計課程教學(xué)實踐中，要想重點對學(xué)生的計算思維能力進(jìn)行培養(yǎng)，就要綜合分析中職學(xué)校學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)需求，以此為核心對計算機程序設(shè)計課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將理論性的教學(xué)內(nèi)容和實踐探究方面的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、將課內(nèi)教學(xué)指導(dǎo)與課外案例解析進(jìn)行整合，并構(gòu)建能與本地區(qū)中職學(xué)校學(xué)生計算機程序設(shè)計發(fā)展需求相適應(yīng)的特色課程教學(xué)體系，突出計算機思維能力培養(yǎng)的針對性和有效性，幫助學(xué)生高質(zhì)量完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提高計算機程序設(shè)計課程教學(xué)整體水平。

如在對計算機程序設(shè)計課程中“C語言”內(nèi)容開展教學(xué)活動的過程中，中職學(xué)校的計算機教師就要對課程內(nèi)容進(jìn)行整合，在前期教學(xué)中將基礎(chǔ)理論教學(xué)與計算思維介紹方面的內(nèi)容進(jìn)行整合，并設(shè)定具體的思維訓(xùn)練方案，可以通過“樹形”分析方法引導(dǎo)學(xué)生對課程內(nèi)容中涉及到的算法進(jìn)行多樣化的解析，深化學(xué)生對計算思維方面理論知識的認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，對課程內(nèi)容進(jìn)行整合的過程中，教師可以在網(wǎng)絡(luò)上搜集資料，將計算機程序設(shè)計方面的真實案例、學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的較為常見問題以及基礎(chǔ)性的計算機程序設(shè)計任務(wù)等與學(xué)校課程內(nèi)容等整合在一起，豐富計算機程序設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容，重點對學(xué)生的計算思維能力進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生能深刻認(rèn)識不同計算思維方法的應(yīng)用，在豐富學(xué)生理論知識儲備的同時提高學(xué)生的實踐能力，幫助學(xué)生積累解決問題的經(jīng)驗，進(jìn)而確保學(xué)生的職業(yè)適應(yīng)力能得到逐步強化。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法，優(yōu)化計算思維能力培養(yǎng)實訓(xùn)教學(xué)

計算機程序設(shè)計課程中計算思維訓(xùn)練不僅與課堂理論教學(xué)存在直接的關(guān)系，也受到實踐實訓(xùn)教學(xué)的影響，因此教師要創(chuàng)新教學(xué)方法，對學(xué)生實施計算思維能力培養(yǎng)方面的實訓(xùn)訓(xùn)練。在教學(xué)過程中，教師可以按照培養(yǎng)學(xué)生計算思維的具體要求，對實訓(xùn)教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新，如引入任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、社會實踐教學(xué)法、真實情境模擬教學(xué)法等，幫助學(xué)生將所學(xué)理論知識應(yīng)用到實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)，掌握計算機程序設(shè)計的要點，使學(xué)生的計算思維能力得到顯著的增強。

如教師在組織學(xué)生對“堆排序算法”進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的過程中，就可以引入項目實訓(xùn)教學(xué)模式，要求學(xué)生結(jié)合項目要求和具體的項目任務(wù)，創(chuàng)建一個相應(yīng)的堆H[0..n-1]，然后將堆首（最大值）和堆尾互換，逐步縮小堆的尺寸，同時應(yīng)用shift_down（0），將新生成的數(shù)組頂端數(shù)據(jù)調(diào)整到合理的位置，再次將堆首（最大值）和堆尾互換，重復(fù)這個過程，直到堆的尺寸縮小為1，完成項目任務(wù)。

在學(xué)生逐步完成項目任務(wù)的過程中，能對計算機程序方面“堆排序算法”的應(yīng)用形成更加深刻的認(rèn)識，學(xué)生的計算思維能力也能得到良好的鍛煉，并且在項目活動中，學(xué)生能掌握應(yīng)用計算機程序設(shè)計方面知識解決實際問題的技巧，學(xué)生的職業(yè)發(fā)展能力會明顯的提升，還能在真實模擬情境中幫助學(xué)生提高職業(yè)適應(yīng)力，有助于增強學(xué)生的計算思維能力。

（三）引入競賽機制，拓展計算思維能力培養(yǎng)教學(xué)范圍

在我國高度重視計算機職業(yè)教育，并提出構(gòu)建“賽教融合，以賽促教”職業(yè)教育機制的基礎(chǔ)上，教師在對計算機程序設(shè)計課程教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新的過程中，可以引入競賽機制，輔助教學(xué)活動的開展，面向ACM競賽、CCF競賽、藍(lán)橋杯競賽活動對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，在競賽機制的輔助下突出職業(yè)教育的針對性，拓展計算思維能力培養(yǎng)范圍，將計算思維培養(yǎng)工作向著學(xué)生的職業(yè)生活延伸，幫助學(xué)生積累職業(yè)經(jīng)驗，使學(xué)生應(yīng)用計算思維解決職業(yè)生活中實際問題的能力得到逐步增強。

如教師可以選取ACM競賽中較為常見的題目作為教學(xué)內(nèi)容，在描述問題并提出數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出方面要求的基礎(chǔ)上，有選擇性的為學(xué)生提供樣例輸入和樣例輸出，然后要求學(xué)生獨立完成計算機程序的設(shè)計，使學(xué)生在程序設(shè)計方面自身計算思維能力得到有效的強化。在具體對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇方面，教師可以結(jié)合Visual Basic程序設(shè)計方面競要求，針對其中涉及到的“遞歸”算法進(jìn)行分析，為學(xué)生提供關(guān)于“遞歸”算法的小游戲，使學(xué)生能在玩游戲的過程中感受“遞歸”算法思想的應(yīng)用情況，形成對“遞歸”算法的更加明確認(rèn)識，進(jìn)而對學(xué)生的計算思維能力實施高效率訓(xùn)練，增強Visual Basic程序設(shè)計課程教學(xué)有效性。

綜上所述，基于中職學(xué)校學(xué)生計算機程序設(shè)計方面的職業(yè)發(fā)展需求對學(xué)生計算思維能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)，能增強計算機程序設(shè)計課程教學(xué)的科學(xué)性和有效性，有助于強化中職院校學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)適應(yīng)力，能進(jìn)一步發(fā)揮中職計算機程序設(shè)計課程的重要作用，突出中職學(xué)校人才培養(yǎng)整體質(zhì)量。

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