王金虹 馬斌

摘要：計(jì)算思維是目前計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。將“計(jì)算思維”引入到VB程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中，就是以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維和計(jì)算能力為核心，弱化對(duì)程序設(shè)計(jì)語言概念的講解，強(qiáng)化程序設(shè)計(jì)方法和實(shí)際問題求解過程的分析。本文介紹了計(jì)算思維的基本概念，闡述了以“計(jì)算思維”為培養(yǎng)目標(biāo)的VB程序設(shè)計(jì)教學(xué)理念，并分析了計(jì)算思維在開展過程中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;VB程序設(shè)計(jì);課程教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）24-0245-02

一、引言

“計(jì)算思維”的培養(yǎng)是目前高校計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)?！坝?jì)算思維”不是機(jī)械式的計(jì)算機(jī)思考模式，也不是一種具體解決問題的方法，它是一種具有廣泛普適性的發(fā)散教學(xué)理念和思維方式。在2010年7月，西安召開的《九校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》會(huì)議中也強(qiáng)調(diào)要把培養(yǎng)高校學(xué)生的“計(jì)算思維”能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，并建設(shè)更加完備的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系和教學(xué)內(nèi)容。因此，在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中應(yīng)用和完善“計(jì)算思維”方法，既有助于計(jì)算機(jī)程序課程教學(xué)的持續(xù)與快速發(fā)展，又有利于應(yīng)用型、復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

“Visual Basic程序設(shè)計(jì)”課程知識(shí)點(diǎn)多、語法規(guī)則靈活，是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分，其教學(xué)內(nèi)容與計(jì)算思維具有相似度和一致性。將“計(jì)算思維”方法引入VB程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中，對(duì)原有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行了發(fā)散式擴(kuò)充，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的興趣，提高教學(xué)效果，同時(shí)也能鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維，并逐步養(yǎng)成用計(jì)算思維的方法來思考、解決問題的習(xí)慣。

二、計(jì)算思維

目前公認(rèn)的“計(jì)算思維”定義是周以真教授在2006年首先提出的，即計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想和方法來進(jìn)行問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及理解人類行為的一系列思維活動(dòng)。中國科學(xué)院院士陳國良教授也認(rèn)為，計(jì)算思維是振興大學(xué)計(jì)算機(jī)教育的有效途徑，能夠促使科學(xué)與工程領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的創(chuàng)新成果?！坝?jì)算思維”的本質(zhì)可以歸納為抽象化和自動(dòng)化。其中抽象化是通過遞歸、轉(zhuǎn)換和嵌入等基本方法，將一個(gè)復(fù)雜問題轉(zhuǎn)換成簡單子問題并進(jìn)行求解的過程，其表現(xiàn)形式為從現(xiàn)實(shí)世界到計(jì)算機(jī)世界的一種映射模型。與數(shù)學(xué)思維相比，計(jì)算思維是基于計(jì)算機(jī)知識(shí)的抽象，在抽象的同時(shí)還要考慮其在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表達(dá)的操作性和可行性。自動(dòng)化是按照計(jì)算機(jī)分析問題的基本模式來構(gòu)建相應(yīng)的計(jì)算機(jī)算法和運(yùn)行程序，并利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力來求解實(shí)際問題。因此計(jì)算思維是一種基于問題求解、形式規(guī)整的思維方式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，計(jì)算思維不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究人員要理解的思維模式，也是每個(gè)人應(yīng)該掌握的基本技能。為便于理解，周教授又將計(jì)算思維具體分為關(guān)注分離、啟發(fā)推理、嵌入轉(zhuǎn)化、仿真、保護(hù)、冗余容錯(cuò)等基本概念和思維方法，這些方法在實(shí)際工作中發(fā)揮著重要的作用。

作為一種思維活動(dòng)，計(jì)算思維不是一種僵化的具體問題的解決方法，而是具有廣泛適應(yīng)性的思考方式，其主要特征有：（1）計(jì)算思維的實(shí)現(xiàn)主體是人本身，而不是計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備。計(jì)算思維不是把人的思維固化到機(jī)械的計(jì)算機(jī)模式中，而是努力構(gòu)建求解問題的一種有效途徑，借助計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)具體的操作。（2）計(jì)算思維是一種能夠進(jìn)行多層次、多類別抽象的思維方法，不是具體的計(jì)算機(jī)軟件編程或硬件的機(jī)械重復(fù)。（3）計(jì)算思維與數(shù)學(xué)思維具有交叉性和互補(bǔ)性。計(jì)算思維的形式化表達(dá)是在數(shù)學(xué)思維基礎(chǔ)之上構(gòu)建起來的，同時(shí)在運(yùn)用計(jì)算機(jī)去解決實(shí)際問題時(shí)，必須融合計(jì)算思維與數(shù)學(xué)思維進(jìn)行綜合思考。

三、引入計(jì)算思維的VB程序設(shè)計(jì)教學(xué)

思維方法的培養(yǎng)比知識(shí)內(nèi)容本身更重要。在日常程序課程教學(xué)過程中，我們要通過教學(xué)方式的不斷調(diào)整來潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力和創(chuàng)新精神。VB是一種面向?qū)ο箝_發(fā)的程序設(shè)計(jì)語言，主要概念包括類、繼承、多態(tài)、封裝等，強(qiáng)調(diào)面向?qū)ο蟮某绦蛘Z法結(jié)構(gòu)，更強(qiáng)調(diào)從現(xiàn)實(shí)世界物理結(jié)構(gòu)到計(jì)算機(jī)世界邏輯結(jié)構(gòu)的抽象表達(dá)。在教學(xué)過程中，不僅要使學(xué)生掌握基本的程序語言語法規(guī)則，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維理念和基于該思維的分析問題、解決問題的綜合能力。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)圍繞現(xiàn)實(shí)世界的基本概念來組織相關(guān)模型，它強(qiáng)調(diào)從問題域的概念到軟件程序和界面的直接映射，更加接近人類的思維過程。因此，在實(shí)施計(jì)算思維教學(xué)過程中，教師要根據(jù)實(shí)際問題來組織教學(xué)資料，并按照學(xué)生的專業(yè)背景和基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適度調(diào)整。

（一）分析課程典型案例

在VB程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，我們從計(jì)算思維的角度出發(fā)，按照問題求解的一般步驟來重組課程中的典型習(xí)題案例。將問題求解提升到計(jì)算思維的高度，使學(xué)生在求解實(shí)際問題的過程中，更加深刻地領(lǐng)會(huì)、理解計(jì)算思維的本質(zhì)，即抽象化和自動(dòng)化。

（二）類與對(duì)象的計(jì)算思維教學(xué)分析

類和對(duì)象是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中兩個(gè)最基本的概念，對(duì)其理解的透徹程度將直接影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果。在學(xué)生掌握了類與對(duì)象的基本概念后，我們就可以啟用計(jì)算思維教學(xué)去引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入分析。教師可以分析每個(gè)事物的特征和相應(yīng)的動(dòng)作，構(gòu)建其描述屬性指標(biāo)和操作方法，如圖書有書號(hào)、書名、作者、出版社、ISBN號(hào)等基本屬性，有借閱圖書、歸還圖書等基本動(dòng)作。根據(jù)類的概念對(duì)不同的圖書分別進(jìn)行抽象可以生成圖書類，并基于前面的分析確定類的數(shù)據(jù)成員和操作方法，用VB程序語言進(jìn)行描述，將其轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)解決問題的描述元素，通過類的實(shí)例化，生成計(jì)算機(jī)世界的對(duì)象：圖書對(duì)象、圖書對(duì)象、圖書對(duì)象等，從而通過面向?qū)ο蟮姆椒▽?duì)問題進(jìn)行描述和解答。

四、實(shí)施計(jì)算思維需要注意的問題

（一）體現(xiàn)計(jì)算思維的主體

計(jì)算思維是一種思維方式，在VB程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中要體現(xiàn)計(jì)算思維的主體對(duì)象。學(xué)生是計(jì)算思維培養(yǎng)的思維主體，具有較強(qiáng)的主觀能動(dòng)性;教師是計(jì)算思維的指引者，主要負(fù)責(zé)學(xué)生的思維引導(dǎo)和啟發(fā)。在教學(xué)過程中，教師需要把握好引導(dǎo)的度，既要防止學(xué)生簡單機(jī)械地重復(fù)已有的思維內(nèi)容，又要避免進(jìn)行灌輸式教學(xué)，要在引導(dǎo)的同時(shí)設(shè)置好思維情境和問題，啟發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地運(yùn)用計(jì)算思維去分析問題和解決問題。

（二）實(shí)踐教學(xué)是“計(jì)算思維”培養(yǎng)的有效途徑

不斷強(qiáng)化理論知識(shí)的實(shí)踐教學(xué)，是加深對(duì)程序設(shè)計(jì)理解并逐步培養(yǎng)“計(jì)算思維”的最好途徑。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)和分析方法。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，教師要多設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)過程中算法的多樣性和解決問題的復(fù)雜性。此外，學(xué)生的思維方式具有跳躍性和多樣性。在教學(xué)過程中，教師對(duì)學(xué)生思維方式要適時(shí)引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行多層次的分析，提升思維的靈活性和創(chuàng)造性。

（三）遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)是在傳授知識(shí)的同時(shí)，訓(xùn)練學(xué)生基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析問題和解決問題的能力，是一項(xiàng)長期的、復(fù)雜的過程，不可能一蹴而就。因此，在VB程序課程教學(xué)過程中，不能為了計(jì)算思維而刻意強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維，要遵循學(xué)生的思維認(rèn)知規(guī)律，同時(shí)有效結(jié)合其他的教學(xué)方法，如案例分析法、項(xiàng)目實(shí)踐法等，使學(xué)生的計(jì)算思維能力在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)自然形成。

五、結(jié)語

VB程序設(shè)計(jì)中的許多知識(shí)點(diǎn)和思維方式都有很好的引導(dǎo)性和啟發(fā)性，為計(jì)算思維教學(xué)的開展提供了生動(dòng)的案例。將計(jì)算思維有意識(shí)地融入到VB程序教學(xué)過程中，不僅增強(qiáng)了學(xué)生分析、解決問題的能力，更有利于學(xué)生用計(jì)算機(jī)學(xué)科獨(dú)特的思維方式開展創(chuàng)新思維。計(jì)算思維正在改變當(dāng)前計(jì)算機(jī)的教育理念，這就要求教師必須不斷提高自身的教學(xué)能力，研究教學(xué)方法。當(dāng)然，作為一種教學(xué)改革和教學(xué)嘗試，計(jì)算思維還需要進(jìn)一步深入和完善，特別是計(jì)算思維教學(xué)如何與其他教學(xué)方法有效結(jié)合，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時(shí)，真正提高實(shí)際教學(xué)效果。

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