基于培養計算思維的程序設計語言實驗課程改革研究

李蕓

摘 要：當下，國內外已形成計算機基礎教育的核心價值就是培養學生的“計算思維”這一普遍共識。計算思維的培養應從計算機專業理論知識的教授轉換為注重結合專業應用需求的實際動手實踐能力，特別是翻轉課堂、慕課平臺等一系列教學改革實踐的開展為實驗課程成為先導課程提供了必要的支持。因而，一直處于輔助地位、著力訓練學生實踐能力的相關實驗課程的改革應首當其沖被重視和落實。本文探討了現有實驗課程體系存在的問題及相應解決方案，并對未來進一步落實實驗課程改革提出了展望。

關鍵詞：計算思維 實驗教學 課程改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（b）-0147-02

1 程序設計語言實驗課程改革的意義

計算機程序設計語言課程體系不僅是計算機專業的基礎前導必修課，也是非計算機專業的通識基礎必修課。在培養學生計算思維、信息素養、掌握利用信息技術解決專業研究和應用問題的能力至關重要的今天，程序設計類課程的重要性顯而易見。然而，有限的課時和既定的課程結構內大學程序設計語言課程究竟講授什么內容才能培養計算思維？如何讓“計算思維”為學生的能力錦上添花？如果擺脫枯燥的理論知識和脫離專業應用研究背景的現狀，導致其掩蓋了程序設計語言課程強大的實用性和豐富的邏輯深度？程序設計語言課程怎樣既滲透不同專業的知識結構和應用需求，又充滿趣味性，給予學生解決問題的成就感和積極性？這些問題都對現有的程序設計課程中重點培養動手能力的實驗教學體系的內容、方法、目標及評價體系提出了要求。

程序設計語言課程一直是培養計算思維的重要堡壘。如何在有限的課時和既定的課程結構內使大學程序設計語言課程滲透計算思維變得尤為關鍵。計算機教育多年的“狹義工具論”使實驗課程更是一直處于輔助和次要地位，不僅會使學生對計算思維相關學科的認識淡化、動手實踐能力差、無法理解程序設計語言課程在課程框架中的重要地位，學生形成課程難度大、實用性弱的錯誤印象，最終扼殺學生的探索欲和創新力，無助于計算技術中最重要的核心思想與方法的掌握，與培養計算思維的方向背道而馳。因此，實驗課程的改革刻不容緩。

2 程序設計語言課程實驗課的教學現狀

2.1 課時分配和排課不合理

目前程序設計語言課程還停留在以“教”為主的單向模式，這種模式依靠課堂理論教學的信息不公平性，屏蔽了學生的知識層次、學生獲取信息渠道豐富且具備自主學習的能力和興趣這些差異。而程序設計語言課程真正教學的目的應該是培養學生解決問題的思維和將解決方案付諸實踐的能力。不應將理論知識點的灌輸作為授課的重點。正是傳統教學大綱的固有理念存在問題，使得實驗課處于從屬地位，課時分配只占總課時計劃的1/3～1/2，且與理論課通常間隔時間較長，幾乎完全脫節。學生來到實驗課堂對于需要解決問題涉及到的知識儲備和實驗目的完全不明確，課內匆匆完成任務式提交，實驗課變成了可有可無的“負擔”。

2.2 實驗任務安排過于依賴實驗指導書

作為計算機通識基礎課程，只有充分引入各行業案例，深入結合專業需要和實際，才能既激發學生學習興趣，又幫助學生掌握各個知識點，且提高在實際問題中解決分析的能力。實驗教材從編寫到成書，再到經過一定時間的使用才能看到其應用效果。如此長的時間周期內，學生的實驗內容墨守陳規、毫無新意，更沒有面向不同專業當下研究問題的應用。其次，實驗的編寫大多按理論知識點的章節分布，局限性大，且基本以簡單的驗證性實驗為主，不僅靈活性欠缺、不利用學生發現程序設計語言課程的實用性和趣味性，而且為互相抄襲應付學習任務提供了溫床。

2.3 實驗教學互動平臺過于落后

長期以理論知識點教授為主的教學思路導致學生理論課后對如何進行知識點的運用沒有思路，實驗課帶著完成實驗指導書上對應試驗任務的情緒，既沒有明確目的參與分組討論的氛圍，更是形成了實驗任務之間毫無聯系、實驗課程與理論課程獨立的錯誤印象。信息的反饋、教學效果的評估僅依賴于實驗報告、程序代碼甚至紙質試卷的分數，對于學生自主探索和創新的積極性有百害而無一利。長此以往，能力強的學生實力無法考察，對于學生算法和計算思維的培養更是無從談起。

3 基于培養計算思維的程序設計語言實驗課改革方案

結合以上問題，實驗課應改變死板按照理論課教材的章節分布來安排內容，是理論教學從屬的陳舊模式。

（1）在課時方面應不少于理論課時，且應成為理論課堂的前導課程。針對以“知識點為導向，以教學任務為驅動”結合豐富的實例來布置試驗任務。這樣才能保證知識的預熱、算法的消化和翻轉課堂等教學模式的落實。

（2）實驗教材的選擇和編寫要求相應負責教師具有豐富的教學經驗、扎實的專業背景和授課經歷，既能布置反映學生思維能力、動手實力的任務，同時又能兼顧不同基礎的學生，使實驗內容具備層次性和拓展的高度。做到深入淺出、貼合大綱，鼓勵多種解決方案，完成培養要求的同時激發學生的創造力和能動性。

（3）徹底打破慣有教學模式，充分利用新穎的平臺資源。現有的實驗教學給人板起面孔、端著架子的刻板印象，不重視學生的能力開發，更得不到有效的教學反饋。當前，作為提高教育質量、推動教育公平的重要途徑，慕課平臺、資源開發機構、校企聯盟等都已經搭建分布式數據庫，提供給師生進行海量的教學和互動信息發布和收集。這些資源不僅具備啟發性、多元性，更有效地節約了課堂教學，為教學和實踐提供了可靠的保障和彈性的訪問充分地預熱了課堂、為轉變被動學習為主動學習呈現了良好的框架。

（4）上機練習和考試系統應進一步開發和提升功能模塊。傳統的程序設計課程實驗由于其輔助從屬地位，對實驗成績的考察還是重理論、輕實踐。歸根結底是由于不愿改變紙質量化的評價體系。應徹底改革課程分值比重和考察模式。

4 結語

計算思維若潛移默化地滲透進學生的分析和解決問題的過程中，將對學生后續的學習和能力提升起到不可估量的效果。程序設計語言實驗課的改革勢必執行。在認真研究、熱烈探討并深入推廣實踐的基礎上，相信不僅對教學效果和學生學習、創新能力實現了提高，活躍了課堂，融洽了師生關系，緊密了組內合作，更使學生在興趣和任務的驅動下主動探索，用理論指導實踐，再通過實踐將理論融會貫通。然而，在面向程序設計語言實驗課程的改革過程中，要始終牢記“摒棄知識驅動，改為思維驅動”的思路。通過教師的引導和指導，將計算思維轉化成對學生終生受益的學習方法和動手能力。遵循能力培養的過程是循序漸進的科學規律，才能在課程改革的過程中不會迷失方向。

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