融入計算思維的《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)實踐研究

童波 楊丹 季康

摘要：《C#程序設(shè)計》是一門系統(tǒng)性，綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程。C船言作為一門重要的面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)語言，該課程特點呈現(xiàn)出知識點小且多，知識點聯(lián)系較為緊密，在實際教學(xué)活動中，學(xué)生對于知識很難做到舉一反三，對于所學(xué)知識點只是簡單重復(fù)，缺乏創(chuàng)新能力。而計算思維理論強(qiáng)調(diào)的是提供一種解決問題，培養(yǎng)能力的思維方式，與該課程與解決的問題契合度很高。故該文在教學(xué)設(shè)計中融入計算思維，設(shè)計開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程平臺，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想組織教學(xué)，提高學(xué)生的參與度，改善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：C#程序設(shè)計;計算思維;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1背景

《C#程序設(shè)計》課程是計算機(jī)軟件技術(shù)專業(yè)最重要的專業(yè)課程之一。按照專業(yè)的培養(yǎng)方案，掌握獨立開發(fā)窗體應(yīng)用程序和Web應(yīng)用程序成了該課程的重要的教學(xué)目標(biāo)之一。然而在傳統(tǒng)教學(xué)實踐中，雖然融入了一定的信息手段，但沒有完全改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果較差，學(xué)習(xí)者往往很難自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

新時期的課程改革要求，利用信息技術(shù)，既要保證傳統(tǒng)課堂教學(xué)的系統(tǒng)性，又要融入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的非線性和多元性。即是一種新的混合教學(xué)模式。為了迎合這種混合教學(xué)模式，在實際教學(xué)中必須融入計算思維，著重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。而程序設(shè)計類課程改革也由原來的注重技能培養(yǎng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貏?chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，這種教學(xué)思維的轉(zhuǎn)變，為融入計算思維的《C#程序設(shè)計》課程實踐提供了契機(jī)。本文以《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)為例，圍繞如何在教學(xué)中融入計算思維，設(shè)計開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)課程平臺，并探討依托平臺開展的課程教學(xué)模式。

2計算思維的概念

計算思維由美國亞裔科學(xué)家周以真（Jeannette M. Wing）提出并倡導(dǎo)，是當(dāng)今學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同的三大科學(xué)思維之一。計算思維強(qiáng)調(diào)運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

計算思維提供的是解決問題的思維方法。根據(jù)計算思維與數(shù)字化學(xué)習(xí)的關(guān)系，計算思維提出了六個核心技能，可以分為抽象、算法思維、自動化、分解、調(diào)試、概括化。抽象指的是找出問題的主要矛盾，隱藏問題的細(xì)節(jié)，概括抽象使得問題變得簡單;算法思維是指在抽象的基礎(chǔ)上，針對問題指定解決問題的步驟;自動化是指按照指定的步驟，重復(fù)簡單的動作，高效地完成任務(wù);分解是指將復(fù)雜的問題分解，簡單化;調(diào)試是在解決問題的過程中，不斷的預(yù)測和驗證結(jié)果;概括化則類似于知識的遷移，通過問題的解決，總結(jié)經(jīng)驗、概括特點，舉一反三，有利于類似問題的解決。

計算思維是使用計算機(jī)科學(xué)的思維去解決實際生活中的問題，反過來，學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言也可以利用實際生活中的一些經(jīng)驗來理解，比如在C#語言中，類的概念就來源于生活對某一事物特征的描述。而在《C#程序設(shè)計》教學(xué)中，多采用項目化教學(xué)——基于問題解決的一種教學(xué)模式。綜上所述，計算思維與《C耀序設(shè)計》的教學(xué)有明確的契合性。

3《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)中存在的問題

第一，傳統(tǒng)的課堂不利于實際情景問題的解答，妨礙創(chuàng)造性思維的形式。在傳統(tǒng)的課堂中，通常會對于理論知識進(jìn)行概念講解，對實踐知識則使用簡單案例進(jìn)行驗證。這樣做不可否認(rèn)有利于知識的系統(tǒng)化，但是對于實際問題的解答，會出現(xiàn)明顯不足。如課程常見的，根據(jù)所學(xué)C#語法，設(shè)計一個小程序，大部分學(xué)生則無法很好地完成，學(xué)生很難做到舉一反三，靈活思辨。根據(jù)計算思維理論的要求，學(xué)習(xí)者需自主的抽象出有用信息，歸納解題思路。這就需要引入“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式，展開線上線下教學(xué)。

第二，傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生很難形成內(nèi)驅(qū)力。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中，學(xué)生的積極性不高，普遍對于課堂互動參與較少，應(yīng)采用問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生參與問題解答，讓學(xué)生體驗成功，提升學(xué)生的自我提升內(nèi)驅(qū)力。在課程設(shè)置上，需要盡可能將知識點細(xì)分，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題的解決來學(xué)習(xí)。例如在課前圍繞某一個實際的編程問題，設(shè)置多個知識點，以一個視頻一個知識點的形式，進(jìn)行學(xué)習(xí)，自主思考解決問題，做到計算思維的分解和自動化。

第三，傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)，對于學(xué)生課外學(xué)習(xí)情況難以支持和把控。傳統(tǒng)的教學(xué)資源相對匱乏，且系統(tǒng)性、整體性不夠，一些學(xué)習(xí)資源相對老舊，更新不及時。學(xué)生對于學(xué)習(xí)資源的獲取較為困難。在以學(xué)生為中心的教學(xué)中，應(yīng)給學(xué)生創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，包括提供豐富的配套的學(xué)習(xí)資源，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，形成良好的師生互動，讓學(xué)生對知識點進(jìn)行不斷的分解，調(diào)試和概括總結(jié)。

第四，傳統(tǒng)的評價形式單一，評價反饋不充分不全面。在傳統(tǒng)教學(xué)當(dāng)中，以“考代評”現(xiàn)象比較突出。在學(xué)期綜合測評中強(qiáng)調(diào)由“平時分”和“考試成績”按一定的比例組成，在平時分方面，教師只能通過學(xué)生作業(yè)和課堂表現(xiàn)兩方面來進(jìn)行評價，學(xué)生作業(yè)存在評價不及時，反饋效果有限等問題。課堂表現(xiàn)則多流于形式，課堂表現(xiàn)積極的人數(shù)較少，反饋不充分不全面。在考試方面，隨堂測試和期末考試等考核形式相對單一，考核不夠全面，促進(jìn)作用有限。

4融入計算思維的《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)模式

本文根據(jù)計算思維相關(guān)理論，結(jié)合《C#程序設(shè)計》課程實際存在的問題，提出融入計算思維的《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)模式，包含四個部分：抽象、關(guān)聯(lián)、歸納和評價。并根據(jù)該模式，設(shè)計并開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)課程平臺，以解決課程教學(xué)中所存在的問題。

首先，圍繞問題，抽象出關(guān)鍵信息，尋找解題思路。開展線上自主學(xué)習(xí)，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)課程平臺網(wǎng)頁客戶端提供線上學(xué)習(xí)模塊，學(xué)習(xí)者可以自主的圍繞教師發(fā)布的學(xué)習(xí)任務(wù)，自主探索學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)資源包括：十分鐘以內(nèi)的學(xué)習(xí)視頻、代碼示例、PPT等。

其次，關(guān)聯(lián)所學(xué)知識，映射到實際問題中。在課程當(dāng)中，教師會先設(shè)置一個具體的問題，如：如何使用while循環(huán)來進(jìn)行數(shù)組冒泡排序？在這個問題中，涉及多個知識點，如循環(huán)語句、數(shù)組、排序方法等。在學(xué)習(xí)資源提供方面，提供的是循環(huán)語句語法，數(shù)組語法，冒泡排序的方法（以另外一種for循環(huán)的方法給出），要求學(xué)生通過for循環(huán)的冒泡法，推出while循環(huán)實現(xiàn)冒泡排序。

再次，歸納總結(jié)所學(xué)知識，做到舉一反三，鍛煉創(chuàng)造性思維。在課堂上，不在對知識點進(jìn)行講解，而是以學(xué)生為中心，教師主導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題的解答，輔導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識的歸納，遷移。在課堂上針對問題，讓學(xué)生先完成課前的問題，對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)解答，當(dāng)大部分學(xué)生能完成任務(wù)時，再提出一個實際的問題，如：請對我們班所有同學(xué)的學(xué)號進(jìn)行排序，要求使用插入排序的方式。這時候教師只需要提供“插入排序”的程序設(shè)計思想，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主完成任務(wù)。

最后，評價反饋，幫助學(xué)生鞏固知識，并逐步形成計算思維。根據(jù)課程平臺上的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)軌跡，對學(xué)生的解答過程進(jìn)行評價和反饋，與課上的討論協(xié)作練習(xí)評價一起形成學(xué)生的過程評價結(jié)果。

5結(jié)束語

本文通過分析《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)存在的問題，引入計算思維相關(guān)理論，設(shè)計了一個以計算思維所提供的解決問題的思維為導(dǎo)向，融入計算思維的《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)模式。

為了檢驗該模式的運用效果，對計算機(jī)軟件技術(shù)專業(yè).NET方向的兩個行政班分別采用融入計算思維的教學(xué)模式和傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，經(jīng)過一個學(xué)期的對照教學(xué)，采用新的教學(xué)模式的班級，期末考試42人中，不及格人數(shù)為3人，平均分達(dá)到76分，80分以上人數(shù)達(dá)到25%。采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的班級，44人中，不及格人數(shù)為5人，平局分為67分，80分以上的人數(shù)為16%。

通過后期的問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)融入計算思維的《C#程序設(shè)計》課程教學(xué)模式普遍受到同學(xué)們的歡迎，學(xué)生表現(xiàn)出了明顯的主動性和學(xué)習(xí)積極性。成就感和自信心得到了提升，計算思維能力也得到了一定的加強(qiáng)。