意志力、潛意識腦理論在程序設計課程的應用研究與實踐

丁鵬 張靜 賈月樂 劉忠慧

摘要：本文將心理學和腦科學的兩個新理論——意志力、意識腦和潛意識腦的最新研究成果運用到計算機程序設計課程的教學中。根據這些理論對人本性的解釋，制定新的授課模式，即“極致精簡、以練代講”的授課模式。該模式以學生學習情況為基礎，動態分配教學學時，極致精簡講授內容，大量增加課堂練習和思維性訓練，分組“以練代講”，進行“計算思維”訓練。通過二學年的教學實踐，對比未采用此方法教學的同專業班級，該方法取得了非常好的教學效果。

關鍵詞：計算思維;腦科學;程序設計

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）21-0129-02

一、先進的教學理念

（一）意志力

意志力是心理學中的一個概念，是指一個人自覺地確定目的，并根據目的來支配、調節自己的行動，克服各種困難，從而實現目的的品質。心理學家羅伊·鮑邁斯特認為意志力是一種有限的生理資源，每一次我們成功地抵制誘惑，意志力都會受到損耗。注意力屬于意志力的一種，人的注意力是有限的，聽講解、看文字、圖片、分析問題都會消耗人的意志力，使得注意力越來越不集中。過多的信息會導致人的意志力消耗過快，因此在課堂上應該盡量減少消耗學生注意力的內容，需要精簡一些復雜內容，讓學生能更長時間保持注意力集中。

（二）腦科學

人的大腦分為意識腦和潛意識腦。意識腦是在人類進化晚期由于基因突變形成的，它主要負責復雜的思考、分析、推理。潛意識腦是在人類進化的早期與中期形成的，與人的基本生存能力（本能）有關，例如呼吸、饑餓感、條件反射、記憶、情緒等內容。潛意識腦比意識腦速度快，并且強大，例如有一只蒼蠅突然飛到眼睛面前，在我們還沒有意識到發生什么情況時，潛意識腦已經讓眼睛閉上了。而在吵架時，很多人會情緒失控，這是潛意識腦占了上峰，引發了人的自我防衛本能，這時潛意識腦遠遠比意識腦強大，一個人完全失態了，等到冷靜下來時，意識腦才恢復了對身體的控制，可能這個人會對剛才發生的情緒失控情況后悔莫及。

在學習初期，意識腦起主導作用，它會隨同大腦的記憶區一起協同工作，這時人對知識的理解和使用比較緩慢，無法快速地得到結果。在經過反復地刻意練習后，一部分非常熟悉的內容開始由意識腦轉移到潛意識腦，成為了人的一種條件反射。這種條件反射類似于成年人在計算3+2這種問題時，意識腦并未進行計算，結果是由潛意識腦給出，能極快地給出結果。學習消化的過程不僅僅是要懂得知識的來龍去脈，而且需要運用刻意練習，讓知識進入到潛意識腦中，這樣在解決復雜問題時，不會造成意識腦負荷過重，又能快速地給出結果。

二、把先進的理論運用到教學過程中

（一）教學思想轉變：推導式程序設計、以練代講

程序設計的精髓在于計算思維的培養，即“像計算機科學家一樣的思考”。思維的培養離不開對問題原理的理解和反復地刻意練習。課程大幅弱化程序設計語法內容，加強常用算法的原理性講解，通過原理推導出最終程序，培養嚴謹的工程化思維，將“問題分析—求解原理—程序設計”作為授課底層設計，大量將實際工程問題映射到程序設計課程中。

根據“意識腦和潛意識腦”原理，學生在理解了原理后仍然必須進行有指導的反復練習，才能熟地練運用所學知識。因此在課程的總體設計上，將講授內容盡可能地降低，提高課堂上學生有指導練習的時間，所有問題均由快速地、原理性講解讓學生推導出程序代碼，教師糾正后學生再次以練習方式推導出完整的程序代碼。通過多次迭代后的“以練代講”，可使學生更快地理解計算思維，培養解決實際問題的能力。新模式的教學模式與當前課堂講授模式的區別如圖1所示：

（二）精簡講授時間：做到“極致精簡、有效壓縮”

根據“注意力有限”原理，由于采用“以練代講”的模式，必須壓縮教師講解的內容，但必須做到有效壓縮，即大幅縮短教師講授時間，但涵蓋所有重要知識點。擬采用以下方法來減少講授時間：

1.精簡授課環節。僅使用最簡單的例子直接講解算法;能夠通過推導得出的結論，講授推導方法，盡量減少需要記憶的內容;去除引例、去掉過多的問題引入，以最短的時間直接講解某一語句的使用方法。

2.精簡授課材料。使用各種圖形替代文字;每頁PPT僅包含1個知識點;每節課不超過3個重要知識點;精簡PPT上不必要的消耗學生注意力的內容，例如配色、字體、聲音、動畫等;課程每15分鐘為一個小段，講授內容最長不超過15分鐘。

（三）動態學時分配

以學生掌握知識為目標，將教學課時進行動態設置，教學大綱學時只作為參考。課時的設置根據學生的每個教學單元的掌握情況來進行動態設置。

（四）分組討論與練習

學生學習最有效的方法是有指導的練習，但是實際情況是各班人數太多，教師無暇顧及所有學生，采用分組練習與討論能加快知識的傳遞，讓知識先由教師傳遞給學習好的學生，這些學生二次傳授給組內的學生。每個小組的學生需要精心安排，每個小組的人數不宜太多，否則容易出現兩級分化的問題。

三、教學效果

本教學方法在2017年基本成型，于2017、2018年分別運用于《VB程序設計》課程2102、2105班的教學，兩個班在當年均取得了第一的教學效果。

四、結語

“注意力”原理說明人集中注意力的時間是有限的，消耗注意力的事物越多，注意力保持的時間越短。“意識腦和潛意識腦”原理說明意識腦是用于復雜推理、潛意識腦用于快速反應，讓知識進入潛意識腦需要反復練習。經過2年的教學實踐，證明了“動態學時、分組擴散、極致精簡、以練代講”的教學模式是非常有效的。各種心理學及腦科學原理對所有的課程是有效的，本次的教學模式僅針對計算機程序設計類課程。

參考文獻：

[1]姚天昉.在程序設計課程中引入“計算思維”的實踐[J].中國大學教育，2012，（02）.

[2]丁海燕.計算機程序設計課程中計算思維的培養[J].實驗技術與管理，2015，（12）.