试议程序设计基于计算思维VB.Net程序设计课程教学方式大专

【摘 要】计算思维能力需要通过系统的训练才能逐步获得，程序设计课程是训练学生计算思维能力的重要课程，本文讨论了培养计算思维能力的VB.Net程序设计课程教学模式。
【关键词】程序设计 计算思维 VB.Net
1006-9682（2012）12-0026-02

一、引 言

进入信息时代，计算思维能力的培养越来越得到社会的认可和广泛关注。计算思维不仅仅属于计算机科学家，它是每个人应具备的基本技能。就像所有人都具备阅读、写作和算术能力一样，也要学会计算思维。如同其他思维能力获得途径一样，计算思维能力也需要通过系统的培养方案和课程计划的科学实施才能获得逐步的提高。程序设计课程除了基本语法外，还涉及问题建模，求解方法评价与取舍，编程实现，程序调试、运行以及结果分析等诸多环节，涉及计算思维多个核心概念问题，它不仅仅是培养学生的编程能力和编程技巧，而且也是培养学生计算思维能力的重要手段。然而在传统的程序设计语言教学过程中，教师通常比较注重语言语法规则的讲解，而程序设计又往往涉及多方面知识，面对程序设计语言中繁杂的语法规则和对解决问题方法的欠缺以及有机结合，很多学生慢慢丧失了学习的兴趣，动手能力普遍较差。教学实践表明，相当数量的学生仅仅停留在书本知识的死记硬套，另外，一些学生虽然实现了某问题的求解，往往也不能做到活学活用，也就更谈不上计算思维能力的培养。本文介绍了计算思维的基本概念以及本质特征，结合多年的教学经验，探索在VB.Net程序设计课程中融入计算思维的理念，构建以教师为主导、学生为主体、教学内容为载体、突出学生计算思维能力培养为目标的创新型教学模式改革。

二、计算思维及其本质特征

计算思维是当前一个颇受关注的涉及计算机科学本质问题和未来走向的基础性概念。这一概念最早是由麻省理工学院的Seymour Papert教授在1996年提出的，但是把这一个概念提到前台来，成为现在受到广泛关注和认同的代表人物是美国卡内基梅隆大学的周以真教授。周教授认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维是一种递归思维和并行处理，是基于抽象和分解原则，利用约简、嵌入、转化和仿真等方法形式化地将复杂问题转化为易于求解问题的思维活动，是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情形恢复的一种思维，是利用启发式推理来寻求解答，就是在不确定情况下的规划、学习和调度的一种思维。计算思维是概念化，不是程序化，是计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。计算思维是根本的，不是刻板的技能，是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板的技能意味着简单的机械重复。计算思维的本质是抽象和自动化。

三、VB.Net程序设计课程计算思维培养模式

为了有效的在课堂教学中开展学生计算思维能力的培养和训练，教师要深刻认识和理解计算思维的基本概念和本质特征，在此基础上，结合VB.Net程序设计课程的教学内容和教学目标，重新整合教学内容，改进教学方法，构建以教师为主导、学生为主体、教学内容为载体、突出学生计算思维能力培养为目标的创新型教学模式。

1.教学主体

学生和教师是教学活动中两个重要的角色，相互作用，互相影响。教师起主导作用，引导学生积极参与课堂教学活动，教师要能充分调动学生的积极性和能动性，使其乐于其中，而不仅仅是简单的知识传授和编程技能的训练。教师要将计算思维的思想融入教学过程，努力创建师生平等的教学环境和学习氛围。学生是教学的主体，学生要在教师的引导下，充分发挥自身的主观能动性，在教师营造的平等的教学氛围下，积极创造性地学习，深刻体会各个知识点之间的衔接关系，在举一反三的过程中逐步获得计算思维的能力。

2.教学内容

课堂教学内容要能激发学生学习的和动手参与的，并且使其能顺利地参与。这就要求选取对学生有益的或有意义的教学内容。正如李波教授所说：“要让学生做些他们感觉有意义的工作”，否则，就不可能引起他们的兴趣，那么就不可能学好。[3]同时，选取的教学内容要符合学生现有的接受水平，做到通俗易懂不晦涩。程序设计类课程主要包括算法流程（程序流程）和程序实现两个内容。算法流程主要学习问题求解方法和求解思路，而程序实现是利用现有计算机资源，编程实现问题求解算法，进行问题求解和仿真。这两者涉及对求解问题的抽象、分解、约简、转化以及问题求解算法实现过程中所涉及到的对计算机资源的理解、问题求解的预置，可能出错的预防、保护等计算思维的核心概念。教学过程中涉及到如何将这些核心概念贯穿于教学过程中，需要教师对教学内容进行整合和重组，选取能引起学生兴趣的典型案例，并根据学生实际情况，分层次、分梯度不断对其进行进阶和拓展训练，并举一反

三、触类旁通。

由于VB.Net是学生的第一门编程语言课程，学生对问题求解方法和求解思路的欠缺是其编程的最大障碍。特别是对于专科班的学生，部分学生即使掌握了编程语言的基本知识，也不能灵活运用。为此在教学的过程中，特别是初期，尽可能采用流程图的方式进行问题讲解和学生练习，用类语言，甚至自然语言进行设计和讲解，使学生先掌握问题求解方法和思路，再考虑如何转化为计算机语言编程实现，在这个过程中尽量发挥学生的主观能动性和创造性思维，教师在引导学生的过程中要使其知其然、知其所以然，并循序渐进，设计进阶和扩展练习，多让学生思考对于某个问题是否还有其他的解决办法？这几种方法的优缺点是什么？对计算机资源有什么特殊的要求等等。使学生在反复问题求解和编程实践中逐步掌握计算思维的能力。

3.教学方法

为了将计算思维能力的培养融入计算机程序设计教学过程，我们采用任务驱动、问题引导、典型案例、课堂讨论、反思与构建以及易于理解的手段组织和开展教学活动。任务驱动根据教学内容设定不同难度的编程任务，通过提出问题，引导学生思考解决方法，设置典型案例特别是核心问题的典型案例，有利于学生举一反三，易于掌握知识，提升技能。布置专题组织课堂讨论，互相学习，能够取长补短，发现自身不足，激发学生的学习热情，同时教师也能够及时掌握学生的知识掌握情况；反思和自我构建就是在教学中，通过综合性任务，使学生在反复训练的基础上对自己所学到的知识进行自我思考和重新组织，以求获得解决复杂问题和综合性任务的能力。同时，在教学的过程中要采用易于理解的手段开展教学活动，国防科大非常成功之处在于程序设计课程中引入Lego机器人编程，学生能够很生动直观地进行控制程序控制设计与实现，而且乐于其中。虽然我们学校目前还不具备这些条件，但如果能够做到仿真模拟，也将是一大进步，容易被学生接受。例如，采用Raptor软件配合算法流程的讲解，学生几乎在没有掌握计算机编程语言的情况下，能够独自实现问题的求解和仿真验证，同时切身体验计算机对于问题求解算法的执行过程。由

摘自：毕业论文免费下载www.udooo.com

于Raptor软件是以流程图的形式设计和执行，而且几乎没有编程语言所特有的语法规则，非常容易上手，特别适合初学计算编程的学生使用。
总之，在教学过程中要尽可能地将复杂的计算机学科知识以简单易懂和趣味化的方式呈现给学生，让学生在参与中提升能力，在拓展中寻求创新。

4.教学评价

教学评价是教学活动中的重要环节。为了保证提升学生计算思维能力这一教学目标，我们采用了平时教学过程考核和最终测评相结合的考核模式，并非常重视平时考核，平时考核包括课堂参与、作业、项目参与，并采用师生座谈，小组考核和自评相结合的方式进行，努力做到公平公正。
同时，教学评价不仅仅是给出一个评价结果，而是要为教学过程的不断改进提供参考依据，让教师感知教学活动的得与失，进一步改善教学活动。师生座谈能够使教师和学生各自反思当前存在的问题和症结所在，及时修正。小组考核能激发学生的学习热情和组间协作，自我评价能够让学生反思学习过程的得与失。总之，评价不是目的，而是计算思维能力培养教学活动改进的依据。

四、结束语

计算思维能力的培养是一个系统工程，不可能一蹴而就，也不是靠一两门课程的学习就能够获得，计算机核心知识和理论的不断积累是理解并建立计算思维的重要条件，而计算思维能力的培养和提升，贯穿于学习者整个学习过程，以及利用计算思维解决实际问题的正反馈，这也是一个动态发展的过程。本文根据计算思维的特征，探讨了以计算思维培养为目标的VB.Net程序设计课程教学模式，并在我校应用，解决了初学者难于理解问题求解方法和流程和入门的难题，为后续课程打下了程序设计基础和编程基础，使其计算思维能力得到一定的训练和提升。
参考文献
1 陈国良、董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：7～11
2 Jeannette M.Wing. Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）：33～35
3 何钦铭.计算机基础教学的核心任务是计算机思维能力的培养[J].中国大学教学，2010（9）：5～9