基于計(jì)算思維的案例教學(xué)法在VB程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用研究

張?jiān)虑?/p>

摘要：VB程序設(shè)計(jì)課程是高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的一門重要課程，將計(jì)算思維融入課程的教學(xué)過程中是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。案例教學(xué)法讓學(xué)生提高了對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)，拓展了思維能力。結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)課程目前教學(xué)現(xiàn)狀的分析，基于計(jì)算思維教學(xué)理念，提出基于計(jì)算思維的案例教學(xué)模式，并結(jié)合教學(xué)案例，探索提升教學(xué)效果、實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;程序設(shè)計(jì);教學(xué)模式;案例教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G424? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）26-0117-02

Abstract： The VB program design course is important in computer non-computer professional teaching in colleges and universities. Integrating computational thinking into the teaching process of the course is the current research hotspot. The case teaching method allows students to increase their understanding of computational thinking and expand their thinking skills. Combining many years of teaching experience， based on the analysis of the current teaching status of the curriculum， based on the concept of computational thinking teaching， a case teaching model based on computational thinking is proposed， and combined with teaching cases， teaching methods for improving teaching effects and achieving curriculum teaching goals are explored.

Key words：computational thinking; program design; teaching mode; case teaching method

VB程序設(shè)計(jì)是高校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的基礎(chǔ)課程之一。旨在通過該課程系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維并運(yùn)用 VB 解決本專業(yè)問題的能力，是現(xiàn)代大學(xué)生必須具備的基本素養(yǎng)。VB程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少、理論知識(shí)抽象，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)和教育領(lǐng)域最重要的課題之一，程序設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)計(jì)算思維的重要方法。在VB程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入計(jì)算思維，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，改善傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端?；谟?jì)算思維的案例教學(xué)法在VB程序設(shè)計(jì)課程中促使學(xué)生養(yǎng)成良好的程序設(shè)計(jì)習(xí)慣，提高學(xué)生利用計(jì)算思維的方式分析問題并解決問題的能力。

1 VB程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1）認(rèn)識(shí)不足，缺乏學(xué)習(xí)熱情。該課程在第二學(xué)期開設(shè)，面向全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生。剛進(jìn)入大學(xué)不久的學(xué)生缺乏對(duì)課程的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為這與自己的專業(yè)無關(guān)，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)習(xí)相當(dāng)被動(dòng)，于是學(xué)習(xí)起來就缺乏學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。

2） 過于強(qiáng)調(diào)二級(jí)證書，學(xué)習(xí)缺乏全面性。大部分學(xué)生認(rèn)為只要考到二級(jí)證書，就應(yīng)付了今后找工作單位的最基本要求，因此在學(xué)習(xí)過程中只關(guān)注考綱要求的知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。為例應(yīng)試而學(xué)習(xí)、為了考證而學(xué)習(xí)，必然造成與課程設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)發(fā)生偏離。

3）以課堂教師教為主的，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為上機(jī)任務(wù)的教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生解決實(shí)際問題能力不足。教師課堂上過度關(guān)注繁雜語法規(guī)則，學(xué)生被動(dòng)地接受教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生只能按部就班地完成一些老師布置的任務(wù)，不能真正理解并運(yùn)用任務(wù)背后隱藏的原理必然使學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)缺乏創(chuàng)新性。

4）受課時(shí)限制，教師授課缺乏計(jì)算思維訓(xùn)練。目前VB課程教學(xué)學(xué)時(shí)為64，由32學(xué)時(shí)理論教學(xué)和32學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)踐教學(xué)組成。由于課程內(nèi)容多，在有限的課時(shí)內(nèi)，教師旺旺注重操作和技能方面的知識(shí)，課堂教學(xué)基本是自問自答，如何培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維形成方面關(guān)注不夠，訓(xùn)練不足。

2 計(jì)算思維

2006年，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授在Communications of the ACM 給出計(jì)算思維的定義：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)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(jì)，以及人類行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。周以真教授認(rèn)為計(jì)算思維是和閱讀、協(xié)作、算術(shù)一樣重要的技能，成為人們最基礎(chǔ)、最普遍、最適用和不可缺少的思維方式。九校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)指出，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心任務(wù)是培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維能力。當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)信息社會(huì)，大學(xué)生必須具備計(jì)算思維和掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的能力，以分析和解決專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)問題。在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中融入計(jì)算思維，提高了學(xué)生的思維能力，幫助他們提高學(xué)習(xí)興趣，提升他們解決實(shí)際問題分能力，提高教學(xué)效果。

3 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法是現(xiàn)代教學(xué)中一種重要的教學(xué)方法，是指教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要，在教學(xué)過程中采用案例教學(xué)的啟發(fā)式教學(xué)方法。在教學(xué)活動(dòng)中，促進(jìn)學(xué)生對(duì)案例涉及的知識(shí)點(diǎn)、原理等進(jìn)行主動(dòng)深入理解并靈活應(yīng)用。通過對(duì)典型案例的分析和設(shè)計(jì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的分析能力問題和解決問題的能力。

4 基于計(jì)算思維的案例教學(xué)法設(shè)計(jì)

4.1 案例設(shè)計(jì)原則

教師選擇貼近日常生活的案例作為教學(xué)內(nèi)容，如用VB已設(shè)計(jì)好的軟件，如用戶登錄界面、成績管理系統(tǒng)等。案例展示式介紹控件的屬性、方法和事件等內(nèi)容，以引起學(xué)生的興趣，減少課程的枯燥程度。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)陌咐前咐虒W(xué)法的實(shí)施關(guān)鍵，案例設(shè)計(jì)要符合以下原則。

1）難度要適中：選擇一個(gè)案例需要考慮學(xué)生已具備的基礎(chǔ)，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。過于復(fù)雜或過于簡單的案例可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣下降。

2）實(shí)用性：根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同，選擇適當(dāng)?shù)陌咐环矫孀寣W(xué)生體會(huì)本課程學(xué)習(xí)與其專業(yè)是有關(guān)系的，增加對(duì)本課程的重視度;另一方面培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決專業(yè)問題的能力。

3）針對(duì)性：教學(xué)內(nèi)容著力于從培養(yǎng)計(jì)算思維的角度，重構(gòu)經(jīng)典教學(xué)案例。

4）趣味性：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，選擇具有趣味性的案例。以興趣帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，容易讓學(xué)生積極主動(dòng)的參與老師的課堂教學(xué)，學(xué)習(xí)效果自然也得到提升。

5）案例的循序漸進(jìn)性：案例選擇要按照從簡單到復(fù)雜的循序漸進(jìn)的過程，在遞推的過程中通過對(duì)簡單案例的修正、改進(jìn)、拓寬等步驟，逐步培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

4.2教學(xué)過程

教師推出日常生活中常見的或?qū)W生感興趣的實(shí)例，這種案例教學(xué)模式體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的主體、教師是引導(dǎo)作用。這種教學(xué)模式中，教師的主要任務(wù)有：課前準(zhǔn)備、設(shè)施案例、案例演示和分析、案例設(shè)計(jì)、教學(xué)總結(jié)拓展。教學(xué)過程中，教師用計(jì)算思維方法進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生使用計(jì)算思維進(jìn)行學(xué)習(xí)。

1）案例演示：教師展示設(shè)計(jì)好的案例，引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2）案例分析：圍繞案例，教師提出相關(guān)問題，明確學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)。分析問題過程中將問題抽象化，提出解決問題的思路，其中引入計(jì)算思維，然后講解相關(guān)知識(shí)，引領(lǐng)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)。

3）案例設(shè)計(jì)：學(xué)生在教師引領(lǐng)下，通過自主學(xué)習(xí)、相互交流等，進(jìn)行針對(duì)案例的界面設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)。

4）歸納總結(jié)：針對(duì)案例解決過程中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、計(jì)算思維等內(nèi)容歸納總結(jié)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固，并引領(lǐng)學(xué)生針對(duì)案例進(jìn)行拓展性思考。

4.3以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)案例

以VB語言程序設(shè)計(jì)的第三章為例，本章涉及的知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)及其類型、運(yùn)算符、表達(dá)式、函數(shù)。

1）案例演示，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。課堂內(nèi)首先提出問題“已知一個(gè)三位整數(shù)456，求出它個(gè)位數(shù)字之和”。案例界面如圖1所示。

2）案例分析：接下來描繪一情境：有三個(gè)盒子a、b和c，分別存放456的各位數(shù)字代表的蘋果個(gè)數(shù)，即a盒子里面4個(gè)蘋果，b盒子里面是5個(gè)蘋果，c盒子里面是6個(gè)蘋果，假設(shè)還有一個(gè)盒子s，把a(bǔ)、b、c三個(gè)盒子里面的蘋果都倒進(jìn)s盒子里面，那么d盒子里蘋果的總數(shù)就是總的梨子總數(shù)。這一階段，學(xué)生的思維實(shí)現(xiàn)了由抽象到形象的思維訓(xùn)練。接下來把例子中的四個(gè)盒子抽象成a、b、c、s四個(gè)整型變量，每個(gè)盒子里面放入蘋果的個(gè)數(shù)就是賦值，蘋果個(gè)數(shù)就是用運(yùn)算符分別計(jì)算出來。另外用戶輸入的三位整數(shù)也需要用一個(gè)變量來表示，它的值和s的值分別如何獲得和展現(xiàn)，就是接下來用歸納演繹的方法引導(dǎo)學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí)例子中涉及的知識(shí)點(diǎn)：變量、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符表達(dá)式、各類函數(shù)，讓學(xué)生從例子歸為知識(shí)點(diǎn)，再由知識(shí)點(diǎn)延伸例子。這一階段，完成了從抽象到形象的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)過程的規(guī)劃和調(diào)度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決實(shí)際問題的意識(shí)。

3）案例設(shè)計(jì)：在案例分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)。特別是代碼設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生將前面所學(xué)知識(shí)點(diǎn)用VB代碼有序組織，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生看到案例實(shí)現(xiàn)效果，感恩調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和參與感，體會(huì)解決問題帶來的快樂。

4）歸納總結(jié)：教師對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，提煉過程的思維方法， 啟發(fā)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)一步拓展思考，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維中通過抽象、建模、優(yōu)化等方法，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的遷移和應(yīng)用。

5 小結(jié)

計(jì)算思維是目前計(jì)算機(jī)教育界研究的熱點(diǎn)之一，VB程序設(shè)計(jì)課程知識(shí)點(diǎn)多，實(shí)踐性較強(qiáng)，作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程，需要引領(lǐng)學(xué)生掌握將要解決的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為用計(jì)算機(jī)解決的方法，這一過程正是計(jì)算思維培養(yǎng)的目標(biāo)。和傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，基于計(jì)算思維的案例教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維意識(shí)和思維方法，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006，49（3）：33.

[2] 李桂芝，劉亞輝.基于計(jì)算思維的案例教學(xué)法在VB中的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2013，9（36）：8352-8354.

[3] 余為益，胡紅，胡慧忠.微信為支持、案例任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的VB教學(xué)模式設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國輕工教育，2017（4）：64-68.

【通聯(lián)編輯：唐一東】