高職院校開設(shè)基于計算思維的程序設(shè)計課程初探*

◆毛睿 劉聞慧

高職院校開設(shè)基于計算思維的程序設(shè)計課程初探*

◆毛睿 劉聞慧

針對目前傳統(tǒng)計算機程序課中存在的問題，提出基于計算思維的課程教學(xué)模式，并在高職院校開設(shè)基于計算思維的程序設(shè)計課程，以Python語言為載體，實踐并總結(jié)培養(yǎng)學(xué)生計算思維課程的改革要點，并希望以此為契機，為高職計算機學(xué)科中的其他課程教學(xué)提供一種可以借鑒的改革模式。

計算思維；程序設(shè)計；Python語言；翻轉(zhuǎn)課堂

10.3969/j.issn.1671-489X.2015.24.101

1 研究背景

隨著學(xué)生的計算機基礎(chǔ)越來越好，現(xiàn)在的計算機入門課程知識已經(jīng)顯得過于基礎(chǔ)，不足以引發(fā)學(xué)生對計算機課學(xué)習(xí)的興趣。本文主要以Python語言作為載體，探討如何對計算機入門課程進行改革，在課程中引入對計算思維的培養(yǎng)。

2 教學(xué)現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)教學(xué)中存在一系列問題。

學(xué)生的計算機基礎(chǔ)參差不齊 有的學(xué)生之前接觸過大量的計算機知識，對教師講的入門知識不以為然，認為學(xué)習(xí)這門課沒有意思；而有的來自偏遠落后地區(qū)的學(xué)生之前沒有計算機的學(xué)習(xí)條件，總也學(xué)不會，加上其他學(xué)生學(xué)得很快，自己就會產(chǎn)生自卑心理，而放棄學(xué)習(xí)。

沒能將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣正確加以利用 學(xué)生在初接觸計算機時其實是抱著很濃厚的學(xué)習(xí)興趣，可是一旦接觸到復(fù)雜的算法和需要很強邏輯能力的程序時，課程開始變得枯燥，這時候?qū)W生學(xué)習(xí)興趣大減，甚至開始厭煩。大多數(shù)的學(xué)生就因為程序代碼拼寫錯誤總是不能運行出結(jié)果而放棄對程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)。若教師能在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚時抓住學(xué)生的心理對教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整，就能很好地引導(dǎo)學(xué)生度過這段厭煩時期。

忽略了對思維的培養(yǎng) 在以往的教學(xué)中，總是更傾向于教師講學(xué)生聽，以教師為中心，在這種教學(xué)模式下學(xué)生太被動，心理上容易疲乏，從而學(xué)不到想學(xué)的知識或者很容易忽略重要的知識。教師太過注重教會學(xué)生，而往往忽略了思考問題的這個過程。講程序設(shè)計課時，學(xué)生往往只把教師的例題敲出來運行成功就停了，沒有做進一步的延伸思考。學(xué)生這樣的學(xué)習(xí)更像是打字和記憶力的訓(xùn)練，根本沒起到鍛煉思維能力的作用。

為了順利通過考試，學(xué)生很容易將自己的學(xué)習(xí)重心放在學(xué)習(xí)的結(jié)果即成績上，而忽略了對自身思維的培養(yǎng)，教師和學(xué)生為了提高通過率而將課堂變成備戰(zhàn)考試的地方。學(xué)生因為更關(guān)注問題的答案而非解決問題的過程，所以未能形成一種有效的思維模式，大多數(shù)學(xué)生題目做對了就再也不去做進一步思考。事實上，這樣并未能完成學(xué)生來到大學(xué)培養(yǎng)思維能力、學(xué)習(xí)能力和動手能力的最初目標，甚至適得其反，將大量的時間花在死記硬背上，學(xué)生還未畢業(yè)就已經(jīng)將知識忘記，達不到培養(yǎng)計算思維的教學(xué)目的。

3 以培養(yǎng)計算思維為目的的課程改革

云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院開展以培養(yǎng)高職學(xué)生“計算思維能力”為核心的、計算機類課程的教學(xué)改革，并希望以此為契機，為高職計算機學(xué)科中的其他課程教學(xué)提供一種可以借鑒的改革模式。為將“計算思維能力”的具體培養(yǎng)目標付諸于教學(xué)實踐，在原有教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，通過開設(shè)Python程序設(shè)計課程，以其為載體，達到培養(yǎng)目標。

Python代碼的書寫規(guī)則近似于英語語言，更與計算機算法中的“偽代碼”極其相似，學(xué)生更易于拼寫，減少了書寫錯誤的概率。對于計算機基礎(chǔ)課程來說，Python更適合計算機知識不太扎實的入門者來學(xué)習(xí)。而Python自身的IDLE在Windows和UNIX上都有著很好的支持，學(xué)習(xí)者只需要進行簡單的入門學(xué)習(xí)，就可以在短時間內(nèi)寫出效率高的代碼。由于拋開了對專業(yè)背景的依賴，使得沒有經(jīng)過系統(tǒng)的計算機學(xué)習(xí)的學(xué)生也能快速掌握并進行編程，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

Python強大、開源免費的類庫使得開發(fā)和測試更加方便，可以自行擴展庫，實現(xiàn)自己的特色，這也增加了程序設(shè)計課程的趣味性，給有編程愛好的學(xué)生提供了廣闊的擴展空間。故選擇Python語言作為計算機程序設(shè)計課的入門語言，在課堂中主要從以下幾方面做改革。

1）針對計算機基礎(chǔ)參差不齊的學(xué)生，筆者分別針對非計算機專業(yè)學(xué)生開設(shè)Python程序設(shè)計Ⅰ課程（40學(xué)時），針對計算機專業(yè)學(xué)生和已經(jīng)掌握Python程序設(shè)計Ⅰ課程的學(xué)生開設(shè)Python程序設(shè)計Ⅱ課程（40學(xué)時）。

非計算機專業(yè)學(xué)生大多數(shù)沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過理論知識，只是對計算機知識有濃厚的興趣。所以在課程講授時，多選用簡單易懂的案例，循序漸進，根據(jù)學(xué)生的接受程度來適當(dāng)增減教學(xué)內(nèi)容，力求讓每一個學(xué)生都能夠自主完成一段程序再進入下一個知識單元。

計算機專業(yè)學(xué)生具有理論知識功底，且大多數(shù)已經(jīng)學(xué)習(xí)過其他的編程語言，故采用分組教學(xué)法，盡量選擇實際生活中應(yīng)用著的案例，分組討論分析，作業(yè)也分組完成，讓學(xué)生在小組討論的過程中鞏固并系統(tǒng)地掌握知識點。

40學(xué)時的課時設(shè)計，每周剛好安排一次兩個學(xué)時的課程，目的是為了留給學(xué)生充足的課外時間去引發(fā)思考和學(xué)習(xí)。對于已經(jīng)有計算機基礎(chǔ)的學(xué)生來說，他們更愿意在基礎(chǔ)知識之上去開發(fā)自己感興趣的內(nèi)容來學(xué)習(xí)，而在學(xué)習(xí)過程中才會引發(fā)更多的思考和問題，達到自主學(xué)習(xí)的目的；對于毫無計算機功底的學(xué)生來說，課程如果安排得太過緊密，反而會把他們已經(jīng)引發(fā)興趣卻還沒有消化的知識丟棄，久而久之，學(xué)生越來越跟不上進度，也就喪失了學(xué)習(xí)的動力，所以筆者選擇了每周兩個學(xué)時的課時設(shè)計。

2）讓興趣成為學(xué)生自主思維的動力。根據(jù)觀察，非計算機專業(yè)的學(xué)生容易對長時間的理論知識學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦情緒，而更容易對程序運行出的結(jié)果產(chǎn)生興趣。故在講授時，先由生活中隨處可見的簡單算法引入，如歡迎消息框、登錄驗證等，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們也能夠生成這樣的小代碼時，便會激起自主思考的欲望，他們會越學(xué)習(xí)越發(fā)現(xiàn)問題，越有問題就越想學(xué)習(xí)。

計算機專業(yè)的學(xué)生又不相同，他們的注意點不再被簡單的算法吸引，但是復(fù)雜的程序又容易讓他們失去信心，所以選擇了一些實用的程序讓其小組分段分析，如手機APP應(yīng)用中的一段、游戲插件中的一段，學(xué)生知道所學(xué)程序與生活應(yīng)用息息相關(guān)，就算面對略微復(fù)雜的程序也不會失去動力，反而會主動查閱資料去研究學(xué)習(xí)。

3）啟發(fā)自主思考，培養(yǎng)計算思維。在傳統(tǒng)的程序設(shè)計課程中，學(xué)生僅僅是將教師的案例敲擊出來運行沒有錯誤，就停止學(xué)習(xí)和思考了，這樣絲毫起不到鍛煉學(xué)生思維能力的作用。因此，在教授時，筆者采用適當(dāng)?shù)姆D(zhuǎn)課堂模式，先把課堂需要的知識點提前發(fā)給學(xué)生課前學(xué)習(xí)，在課堂上再用10～15分鐘時間理順知識點，就開始針對不同基礎(chǔ)的學(xué)生分發(fā)難易程度不同的案例：先讓學(xué)生利用所預(yù)習(xí)知識編寫偽代碼，實在不行的學(xué)生也要能用框圖或文字表達出思路；然后教師講解，再對例題提出更多問題，如此往復(fù)，以訓(xùn)練學(xué)生獨立的思維能力。

在講授時，教師不再單純給出答案，而是由問題引入，一步步闡述自己的解題思維過程，分步引發(fā)學(xué)生再次思考。由于學(xué)生在課堂之前以及課堂中就已經(jīng)自主思考過，在教師講解時就容易抓得住重點，針對自己思考過程中的問題再次反思。經(jīng)過這一系列過程，學(xué)生不但牢固掌握了知識，也不再單純依賴教師“解惑”，而是掌握了自己發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的學(xué)習(xí)技能。

4）考試模式的改變。大多數(shù)學(xué)生對大學(xué)學(xué)習(xí)的心態(tài)已經(jīng)變成“拿夠?qū)W分就好”，根本不會自主有目的地培養(yǎng)自己，所以筆者降低了期末考試在成績認定中的比重，增加了平時案例完成情況的分量。平時每完成一個案例，就直接給學(xué)生評分，并計入期末成績，這樣學(xué)生平時也不會太松懈，到學(xué)期末又不至于太緊張。

4 研究結(jié)論

基于計算思維的課程教學(xué)模式，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生主動思維為主，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，要通過教師的引導(dǎo)讓學(xué)生愛上學(xué)習(xí)、自己發(fā)現(xiàn)問題、主動求解問題，而教師教授的重點要由原來的解答問題變成培養(yǎng)學(xué)生自主解答問題。然而，學(xué)時太少往往會讓學(xué)生無法獲取到足夠的基礎(chǔ)知識，到學(xué)期末的時候，仍然只是掌握了皮毛。對于學(xué)習(xí)積極性較弱的學(xué)生，這種過分依賴于其課后自學(xué)的模式反而會讓其一無所獲。因此，如何權(quán)衡課堂學(xué)習(xí)時間與學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間，仍然是值得再探索實驗和深究的問題。■

G712

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1671-489X（2015）24-0101-02

云南省教育廳2012年“云南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目”；云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012年“質(zhì)量工程科研項目”“在程序設(shè)計課程中引入培養(yǎng)‘計算思維’的教學(xué)實踐”。

作者：毛睿，云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通信息工程學(xué)院，講師，研究方向為計算機應(yīng)用；劉聞慧，云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通信息工程學(xué)院副教授，研究方向為計算機應(yīng)用（650500）。