分析計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

吳鳳俠

摘?要：在計(jì)算機(jī)教育體系中，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是關(guān)鍵性的課程，而計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，將學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)作為重點(diǎn)，主要是希望能通過(guò)提升學(xué)生的計(jì)算思維，強(qiáng)化學(xué)生編程和實(shí)踐能力，幫助學(xué)生積累職業(yè)經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生獲得良好的職業(yè)發(fā)展提供保障。因此應(yīng)該針對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力的培養(yǎng)進(jìn)行探究，制定科學(xué)合理的培養(yǎng)方案，提升計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);程序設(shè)計(jì);思維能力;培養(yǎng)

一、計(jì)算思維的內(nèi)涵

計(jì)算思維的概念最早是在2006年由美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授在“ACM”通信中提出的。周教授認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來(lái)分析解決問(wèn)題、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及理解人類行為和其他活動(dòng)，它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維廣度。計(jì)算思維主要是通過(guò)在時(shí)間和空間上運(yùn)用大量的數(shù)據(jù)來(lái)加速計(jì)算，它可以被設(shè)計(jì)在內(nèi)存和外存中使用。計(jì)算思維可以通過(guò)學(xué)習(xí)探索如何同步時(shí)間來(lái)避免“競(jìng)爭(zhēng)條件”的情況。計(jì)算機(jī)科學(xué)在我們的日常生活中扮演著重要的角色，不僅如此，人們還常用計(jì)算機(jī)科學(xué)來(lái)解決日常生活中遇到的各種問(wèn)題，改善我們的生活習(xí)慣，以及與他人溝通的方式方法。

二、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)策略

（一）整合教學(xué)內(nèi)容，突出計(jì)算思維能力培養(yǎng)針對(duì)性

在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐中，要想重點(diǎn)對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行培養(yǎng)，就要綜合分析中職學(xué)校學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)需求，以此為核心對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將理論性的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐探究方面的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、將課內(nèi)教學(xué)指導(dǎo)與課外案例解析進(jìn)行整合，并構(gòu)建能與本地區(qū)中職學(xué)校學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)發(fā)展需求相適應(yīng)的特色課程教學(xué)體系，突出計(jì)算機(jī)思維能力培養(yǎng)的針對(duì)性和有效性，幫助學(xué)生高質(zhì)量完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提高計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)整體水平。

如在對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中“C語(yǔ)言”內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，中職學(xué)校的計(jì)算機(jī)教師就要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合，在前期教學(xué)中將基礎(chǔ)理論教學(xué)與計(jì)算思維介紹方面的內(nèi)容進(jìn)行整合，并設(shè)定具體的思維訓(xùn)練方案，可以通過(guò)“樹形”分析方法引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容中涉及到的算法進(jìn)行多樣化的解析，深化學(xué)生對(duì)計(jì)算思維方面理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合的過(guò)程中，教師可以在網(wǎng)絡(luò)上搜集資料，將計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方面的真實(shí)案例、學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的較為常見(jiàn)問(wèn)題以及基礎(chǔ)性的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)任務(wù)等與學(xué)校課程內(nèi)容等整合在一起，豐富計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生能深刻認(rèn)識(shí)不同計(jì)算思維方法的應(yīng)用，在豐富學(xué)生理論知識(shí)儲(chǔ)備的同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力，幫助學(xué)生積累解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而確保學(xué)生的職業(yè)適應(yīng)力能得到逐步強(qiáng)化。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法，優(yōu)化計(jì)算思維能力培養(yǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中計(jì)算思維訓(xùn)練不僅與課堂理論教學(xué)存在直接的關(guān)系，也受到實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)的影響，因此教師要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生實(shí)施計(jì)算思維能力培養(yǎng)方面的實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以按照培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的具體要求，對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新，如引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、社會(huì)實(shí)踐教學(xué)法、真實(shí)情境模擬教學(xué)法等，幫助學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，掌握計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，使學(xué)生的計(jì)算思維能力得到顯著的增強(qiáng)。

如教師在組織學(xué)生對(duì)“堆排序算法”進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的過(guò)程中，就可以引入項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，要求學(xué)生結(jié)合項(xiàng)目要求和具體的項(xiàng)目任務(wù)，創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的堆H[0..n-1]，然后將堆首（最大值）和堆尾互換，逐步縮小堆的尺寸，同時(shí)應(yīng)用shift_down（0），將新生成的數(shù)組頂端數(shù)據(jù)調(diào)整到合理的位置，再次將堆首（最大值）和堆尾互換，重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到堆的尺寸縮小為1，完成項(xiàng)目任務(wù)。

在學(xué)生逐步完成項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程中，能對(duì)計(jì)算機(jī)程序方面“堆排序算法”的應(yīng)用形成更加深刻的認(rèn)識(shí)，學(xué)生的計(jì)算思維能力也能得到良好的鍛煉，并且在項(xiàng)目活動(dòng)中，學(xué)生能掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方面知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的技巧，學(xué)生的職業(yè)發(fā)展能力會(huì)明顯的提升，還能在真實(shí)模擬情境中幫助學(xué)生提高職業(yè)適應(yīng)力，有助于增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

（三）引入競(jìng)賽機(jī)制，拓展計(jì)算思維能力培養(yǎng)教學(xué)范圍

在我國(guó)高度重視計(jì)算機(jī)職業(yè)教育，并提出構(gòu)建“賽教融合，以賽促教”職業(yè)教育機(jī)制的基礎(chǔ)上，教師在對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新的過(guò)程中，可以引入競(jìng)賽機(jī)制，輔助教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，面向ACM競(jìng)賽、CCF競(jìng)賽、藍(lán)橋杯競(jìng)賽活動(dòng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，在競(jìng)賽機(jī)制的輔助下突出職業(yè)教育的針對(duì)性，拓展計(jì)算思維能力培養(yǎng)范圍，將計(jì)算思維培養(yǎng)工作向著學(xué)生的職業(yè)生活延伸，幫助學(xué)生積累職業(yè)經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維解決職業(yè)生活中實(shí)際問(wèn)題的能力得到逐步增強(qiáng)。

如教師可以選取ACM競(jìng)賽中較為常見(jiàn)的題目作為教學(xué)內(nèi)容，在描述問(wèn)題并提出數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出方面要求的基礎(chǔ)上，有選擇性的為學(xué)生提供樣例輸入和樣例輸出，然后要求學(xué)生獨(dú)立完成計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)，使學(xué)生在程序設(shè)計(jì)方面自身計(jì)算思維能力得到有效的強(qiáng)化。在具體對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇方面，教師可以結(jié)合Visual Basic程序設(shè)計(jì)方面競(jìng)要求，針對(duì)其中涉及到的“遞歸”算法進(jìn)行分析，為學(xué)生提供關(guān)于“遞歸”算法的小游戲，使學(xué)生能在玩游戲的過(guò)程中感受“遞歸”算法思想的應(yīng)用情況，形成對(duì)“遞歸”算法的更加明確認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力實(shí)施高效率訓(xùn)練，增強(qiáng)Visual Basic程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)有效性。

綜上所述，基于中職學(xué)校學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方面的職業(yè)發(fā)展需求對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)，能增強(qiáng)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的科學(xué)性和有效性，有助于強(qiáng)化中職院校學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)適應(yīng)力，能進(jìn)一步發(fā)揮中職計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的重要作用，突出中職學(xué)校人才培養(yǎng)整體質(zhì)量。

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