基于計算思維的程序設計算法案例微課實踐

王森華+李余+汪霞+李培培+李向忠

（后勤工程學院 后勤信息與軍事物流工程系，重慶 400016）

摘 要：為了增強學員對計算機基礎類課程的學習興趣、提升學員的計算思維和編程實踐技能，文章以密碼破解（枚舉算法）軍事案例為載體，闡述如何通過情景創設、算法分析、拓展設計等環節設計編寫微課腳本，將計算思維引入程序設計課程的學習，圍繞案例選擇依據、教學設計原則、腳本設計及制作過程，說明如何利用枚舉算法破解密碼問題。

關鍵詞：計算思維；程序設計；算法案例；微課

0 引 言

在網絡時代，微博、微電影、微信等微概念改變著人們的生活方式、工作方式乃至學習方式[1]。特別在移動客戶端普及的今天，面對浩如煙海的微資訊和微內容，如何制作出“有用”和“有趣”的課程內容，將學員有限的注意力吸引到課程學習中來，并引導學員自主學習，是值得軍校教員認真思考的問題。通過調查問卷以及與學員交流，筆者發現學員喜歡短小精趣、有啟發性的形象內容，對說教式及抽象內容不太感興趣。從符合學員學習習慣及心理需求的角度，筆者擬將計算思維的算法分析引入計算機程序設計課程，采用案例微課形式講解課程知識點，通過微學習引導學員逐步融入計算思維活動[2]，在知識的學習和應用過程中形成綜合的計算思維及信息化應用能力。

1 微課案例選擇依據及教學設計原則

由于軍校學員的軍事特性，特別是實戰化要求，微課內容的引用事例如果與學員的生活、興趣以及未來的職業發展無關，顯然實用價值不高[3]。為了使微課內容更貼近實戰，需要緊密結合后勤信息化相關專業（如軍事訓練、軍事物流、軍用油儲、軍事通信等）的領域知識和應用需求，挖掘計算機程序設計在這些專業的應用點（案例），將課程知識與軍事應用案例結合，使學員學有所長、學有所用。經過認真篩選，筆者從近百個軍事案例中精選了10個軍事案例及相應算法，分別是密碼破解（枚舉算法）、敵兵布陣（分治算法）、應急救援任務中的油料保障點設置（遞推算法）、穿越迷宮（遞歸算法）、騎士巡游（回溯算法）、某裝甲團機動演練任務中的通信信息編碼（貪心算法）、野外訓練單兵負重預案（動態規劃算法）、火炮射擊命中率模擬（模擬算法）及綜合應用后勤倉庫物資配送路徑優化和軍用加油站鋪設輸油管線路線優化，按由易到難、趣味與實用結合、基礎向拓展延伸的思路組織整理案例，形成軍事案例庫，為微課的制作準備好材料。

在教學設計方面，受微課講授時間的限制，軍事案例微課內容不能貪多求全，要牢牢記住以學員為中心及有用有趣的原則，按照計算思維的邏輯，圍繞一個主題算法集中組織教學內容，將情景設計、拓展設計、反思反饋引入案例與算法的解題思路、程序設計、拓展延伸過程中，根據不同的算法類型及案例內容，采用情境—問題式教學設計模式（情境創設—提出問題—問題分析—問題講解—總結考核）、拋錨式教學設計模式（拋錨定題—課題分析—問題講解—總結考核）、探究式教學設計模式（提出任務—確定問題—問題分析—解決問題—總結考核）分別進行微課教學設計，在潛移默化中逐步提升學員的計算思維和編程實踐技能[4]。

2 微課腳本設計實踐

腳本編寫的要點[5]主要包括：引入（開場白或知識點）、畫面、解說詞、備注等。引入部分可結合專業學科特點，盡量采取引人入勝的辦法，如身邊的小事、案例、社會熱點，讓觀看者知道微課講什么，也可以和知識點結合一起引入；畫面部分要標明制作微課內容的技術要求、畫面排列設置，多種媒體搭配要鮮明統一有層次感，并且具體形象，畫面顯示的文字要標明標題和內容（具體知識點），容易區分；解說詞要有配音、有字幕，注意語言文字要通俗易懂，盡量采用口語化表達方式，錄音時語音清晰，使用普通話，并且要和字幕一致；備注部分附上已有的圖片、視頻、音頻或網絡鏈接以及相關說明等。最重要的是，在腳本設計完成之后，要自己演練一遍，避免各環節脫節和突兀，如出現這樣的情況，可以通過教師視頻或畫外音方式來彌補和銜接，見表1。

3 微課制作過程的修改

微課腳本編寫完成后，后期還要進行教學實施與拍攝（或錄制）、動畫制作以及上述素材的后期非線性編輯等工作。在微課形成過程中，有可能出現各種問題，需要不斷與技術人員協商修改。對于枚舉算法，設計團隊和制作團隊對微課的呈現效果要進行多次質檢，多方面查找效果不理想的原因，尋求解決對策并改進微課設計。具體來說，發現的主要問題包括字體顏色單調、動畫處理及PPT切換時延、畫面生硬、聲音與字幕不匹配、扣像呈像效果差、LOGO位置不合理、背景無音效等。通過重新拍攝以及優化處理后，可以逐步解決上述瑕疵問題，使微課的視聽效果達到相對滿意程度，基本能夠起到吸引學員觀看和學習的目的。

4 結 語

微課已成為當前院校教學模式改革的新方向之一，筆者以密碼破解（枚舉算法）軍事案例為載體，利用微課形式將計算思維引入程序設計課程的學習過程，學員可在微學習中自主提升計算思維和應用能力，逐步培養實戰化所需的信息技能。目前，用于教學的計算機課程微課資源正在不斷開發和應用，相信在不久的將來，更多更好的微課形式及內容會為提升院校的教學質量不斷注入新鮮活力與發展動力。

基金項目：重慶市基礎與前沿研究計劃項目“基于視覺注意的圖像三維超分辨率自適應重建研究”（CSTC2015jcyjA40002）；后勤工程學院教改課題項目“面向軍事應用，以計算思維為導向創新大學計算機基礎教學模式的應用與研究”（X906051309）。

第一作者簡介：王森華，男，講師，研究方向為計算機基礎教學改革和圖像識別技術，123213441@qq.com。

參考文獻：

[1]趙國棟， 馮晨， 劉京魯. 微課設計技術與案例分析： 2015年全國多媒體課件大賽（微課組）作品綜述[J]. 中國教育信息化， 2016（11）： 4-12.

[2]范雅惠， 劉德山， 魏迪. 用問題驅動教學模型實施計算思維教學的應用與實踐[J]. 計算機教育， 2016（1）： 90-93.

[3]王森華， 王偉嘉， 李向忠. 基于計算思維程序設計的軍事案例研究[J]. 計算機教育， 2016（7）： 86-88.

[4]王繼良. 基于微課的課程教學改革研究[J]. 工業和信息化教育， 2015（4）： 79-82.

[5]付百文. 強化案例教學的程序設計類課程體系改革[J]. 計算機教育， 2015（8）： 40-43.

（編輯：孫怡銘）