基于計算思維的Visual Basic程序設計課程研究

王金虹 馬斌

摘要：計算思維是目前計算機教育領域研究的熱點。將“計算思維”引入到VB程序設計課程教學過程中，就是以培養和訓練學生的計算思維和計算能力為核心，弱化對程序設計語言概念的講解，強化程序設計方法和實際問題求解過程的分析。本文介紹了計算思維的基本概念，闡述了以“計算思維”為培養目標的VB程序設計教學理念，并分析了計算思維在開展過程中應注意的問題。

關鍵詞：計算思維;VB程序設計;課程教學;教學改革

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

一、引言

“計算思維”的培養是目前高校計算機教育領域廣泛關注的熱點。“計算思維”不是機械式的計算機思考模式，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散教學理念和思維方式。在2010年7月，西安召開的《九校聯盟計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》會議中也強調要把培養高校學生的“計算思維”能力作為計算機基礎教學的核心任務，并建設更加完備的計算機基礎課程體系和教學內容。因此，在計算機程序設計課程教學過程中應用和完善“計算思維”方法，既有助于計算機程序課程教學的持續與快速發展，又有利于應用型、復合型人才的培養。

“Visual Basic程序設計”課程知識點多、語法規則靈活，是大學計算機基礎教學的重要組成部分，其教學內容與計算思維具有相似度和一致性。將“計算思維”方法引入VB程序設計課程教學過程中，對原有的點對點式傳統教學方式進行了發散式擴充，不僅能激發學生學習計算機編程的興趣，提高教學效果，同時也能鍛煉學生的計算思維，并逐步養成用計算思維的方法來思考、解決問題的習慣。

二、計算思維

目前公認的“計算思維”定義是周以真教授在2006年首先提出的，即計算思維是運用計算機科學的思想和方法來進行問題求解和系統設計以及理解人類行為的一系列思維活動。中國科學院院士陳國良教授也認為，計算思維是振興大學計算機教育的有效途徑，能夠促使科學與工程領域產生革命性的創新成果。“計算思維”的本質可以歸納為抽象化和自動化。其中抽象化是通過遞歸、轉換和嵌入等基本方法，將一個復雜問題轉換成簡單子問題并進行求解的過程，其表現形式為從現實世界到計算機世界的一種映射模型。與數學思維相比，計算思維是基于計算機知識的抽象，在抽象的同時還要考慮其在計算機內部表達的操作性和可行性。自動化是按照計算機分析問題的基本模式來構建相應的計算機算法和運行程序，并利用計算機的強大運算能力來求解實際問題。因此計算思維是一種基于問題求解、形式規整的思維方式。在實際應用過程中，計算思維不僅僅是計算機科學研究人員要理解的思維模式，也是每個人應該掌握的基本技能。為便于理解，周教授又將計算思維具體分為關注分離、啟發推理、嵌入轉化、仿真、保護、冗余容錯等基本概念和思維方法，這些方法在實際工作中發揮著重要的作用。

作為一種思維活動，計算思維不是一種僵化的具體問題的解決方法，而是具有廣泛適應性的思考方式，其主要特征有：（1）計算思維的實現主體是人本身，而不是計算機等電子設備。計算思維不是把人的思維固化到機械的計算機模式中，而是努力構建求解問題的一種有效途徑，借助計算機信息系統來實現具體的操作。（2）計算思維是一種能夠進行多層次、多類別抽象的思維方法，不是具體的計算機軟件編程或硬件的機械重復。（3）計算思維與數學思維具有交叉性和互補性。計算思維的形式化表達是在數學思維基礎之上構建起來的，同時在運用計算機去解決實際問題時，必須融合計算思維與數學思維進行綜合思考。

三、引入計算思維的VB程序設計教學

思維方法的培養比知識內容本身更重要。在日常程序課程教學過程中，我們要通過教學方式的不斷調整來潛移默化地培養學生的計算思維能力和創新精神。VB是一種面向對象開發的程序設計語言，主要概念包括類、繼承、多態、封裝等，強調面向對象的程序語法結構，更強調從現實世界物理結構到計算機世界邏輯結構的抽象表達。在教學過程中，不僅要使學生掌握基本的程序語言語法規則，更重要的是培養學生的計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。面向對象程序設計圍繞現實世界的基本概念來組織相關模型，它強調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，在實施計算思維教學過程中，教師要根據實際問題來組織教學資料，并按照學生的專業背景和基礎知識的掌握情況對教學內容進行適度調整。

（一）分析課程典型案例

在VB程序設計教學過程中，我們從計算思維的角度出發，按照問題求解的一般步驟來重組課程中的典型習題案例。將問題求解提升到計算思維的高度，使學生在求解實際問題的過程中，更加深刻地領會、理解計算思維的本質，即抽象化和自動化。

（二）類與對象的計算思維教學分析

類和對象是面向對象程序設計中兩個最基本的概念，對其理解的透徹程度將直接影響后續內容的學習效果。在學生掌握了類與對象的基本概念后，我們就可以啟用計算思維教學去引導學生進行深入分析。教師可以分析每個事物的特征和相應的動作，構建其描述屬性指標和操作方法，如圖書有書號、書名、作者、出版社、ISBN號等基本屬性，有借閱圖書、歸還圖書等基本動作。根據類的概念對不同的圖書分別進行抽象可以生成圖書類，并基于前面的分析確定類的數據成員和操作方法，用VB程序語言進行描述，將其轉化成計算機解決問題的描述元素，通過類的實例化，生成計算機世界的對象：圖書對象、圖書對象、圖書對象等，從而通過面向對象的方法對問題進行描述和解答。

四、實施計算思維需要注意的問題

（一）體現計算思維的主體

計算思維是一種思維方式，在VB程序設計教學過程中要體現計算思維的主體對象。學生是計算思維培養的思維主體，具有較強的主觀能動性;教師是計算思維的指引者，主要負責學生的思維引導和啟發。在教學過程中，教師需要把握好引導的度，既要防止學生簡單機械地重復已有的思維內容，又要避免進行灌輸式教學，要在引導的同時設置好思維情境和問題，啟發學生積極主動地運用計算思維去分析問題和解決問題。

（二）實踐教學是“計算思維”培養的有效途徑

不斷強化理論知識的實踐教學，是加深對程序設計理解并逐步培養“計算思維”的最好途徑。在課堂教學環節，教師應當通過驗證性實驗來幫助學生掌握基礎知識和分析方法。在實踐教學環節，教師要多設計綜合性實驗，強調程序設計過程中算法的多樣性和解決問題的復雜性。此外，學生的思維方式具有跳躍性和多樣性。在教學過程中，教師對學生思維方式要適時引導，啟發學生對問題進行多層次的分析，提升思維的靈活性和創造性。

（三）遵循學生的認知規律

計算思維的培養目標是在傳授知識的同時，訓練學生基于計算機系統進行分析問題和解決問題的能力，是一項長期的、復雜的過程，不可能一蹴而就。因此，在VB程序課程教學過程中，不能為了計算思維而刻意強調計算思維，要遵循學生的思維認知規律，同時有效結合其他的教學方法，如案例分析法、項目實踐法等，使學生的計算思維能力在學習知識的同時自然形成。

五、結語

VB程序設計中的許多知識點和思維方式都有很好的引導性和啟發性，為計算思維教學的開展提供了生動的案例。將計算思維有意識地融入到VB程序教學過程中，不僅增強了學生分析、解決問題的能力，更有利于學生用計算機學科獨特的思維方式開展創新思維。計算思維正在改變當前計算機的教育理念，這就要求教師必須不斷提高自身的教學能力，研究教學方法。當然，作為一種教學改革和教學嘗試，計算思維還需要進一步深入和完善，特別是計算思維教學如何與其他教學方法有效結合，在培養學生計算思維的同時，真正提高實際教學效果。

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