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计算思维与应用能力在程序设计中的渗透探析


  摘 要:程序设计计算应用型人才培养的重要课程,在平衡理论教学实践教学工作中,要从程序设计的任务、题目、课程指导和项目评价等方面进行优化。
  关键词:计算思维;程序设计;教学实践
  计算思维已经成为计算机教育实践中的核心任务,也是帮助学生真正理解程序设计理念,提升学生信息应用能力的重要内容。程序设计教学是计算机类专业基础课,以C语言为例,其简洁性、高效性特点,成为培养计算思维能力的典型课程,也是应用型院校提升程序设计应用能力的基础课程。
  一、计算思维与应用能力在程序设计中的应用
  思维力与行动力是人类的基本能力,从社会学来看,思维力的存在为行动力提供指导,也只有正确的思维才能提升行动价值。通过对思维科学和现代创新精神的分析,思维力有助于全面分析和解决问题,并成为综合应用能力的基础能力。计算机教育应该着力培养学生的计算思维,尤其是应用型院校,更应该从课程体系上融入计算思维,增强和提升学生的思维能力。程序设计是计算机教育的基础课程,也是培养学生计算思维的重要载体。以C语言为例,其结构化程序设计模式,便于学生从知识的学习中,拓宽逻辑思维能力、增强抽象数学模型思维,以及在编程和调试过程中,对算法、实际程序的分析与总结能力。C语言程序设计作为高校计算机教育中的重要内容,要从课程规划上,在满足专业教育的同时,着力从"理论教学"转向"实践教学",调整课程教学计划,尤其是理论与实践课时分配,让学生从实践学习中逐步培养计算思维,为提升信息应用技术创造条件。
  二、程序设计课程中计算思维的渗透
  (一)理论课程中的渗透
  程序设计理论课程教学,主要从程序设计基本原理、语法规则、以及程序设计各类函数、指针的应用方法上,引导学生了解和掌握其用法。如C语言中的for、while、do与while的用法对比,可以通过Watch窗口来进行调试观察,对不同循环执行体中循环变量、中间变量的变化进行分析,让学生从中感受语法应用规律,掌握程序调试中对各执行过程、软件功能的理解。同时,对于计算思维的渗透,还应该从理论讲解中渗透实例,特别是针对程序设计中具体问题的解析,可以从求解问题的已知入手,引导学生获得中间结果,再由此得到最终结果。在这个过程中,已知信息、中间结果、最终结果是如何转化的,特别是对于程序设计中数学模型的抽象化描述,需要从具体解题步骤中选择适当的算法,再由算法转化为程序设计语言、代码及流程图,最后通过机器调试和执行,来获得计算思维的激发和培养。
  (二)实践课程中的渗透
  实践教学有助于巩固理论知识,增强学生的动手操作能力,同样也是激发学生计算思维,增强学生应用能力的有效手段。在程序设计实践性教学中,要遵循"由浅入深、循序渐进"的过程,通过验证型实践、探索型实践、综合型实践的协同优化,最终提升学生的实践水平。主要从三个方面来进行优化:一是做好上机操作规范化管理,对于实验课,要围绕"课前分析、问题思考、拟定算法、编写程序、上机调试"的过程,合理有序的布置学习任务,尤其是在实验前的理论课程结束时,要对上机实验课内容进行呈现,对于实验中的可能问题进行提醒,并鼓励学生从课下来进行尝试解决,拟定算法流程图,编写基本程序代码,为上机调试做好准备。另外,对于上机调试过程进行规范化,如建立程序编码规范化,对各程序段的编写进行详细备注,养成良好的程序编写习惯。二是对上机答疑进行积极引导。实验课的主要任务是程序调试,对于常见的语法错误、逻辑错误等问题要进行验证。鼓励学生自己来检查语法或逻辑错误,并从实际操作中来规避问题;针对上机测试中程序代码链接错误,可以对错误信息进行记录,分析原因,积极改正错误;对于算法在验证中遇到的疑问,鼓励学生独立思考,从调试中来改正,增强学生对错误的体验,避免犯同样的错误。三是实验后反思,对每次实验课在结束后,要让学生养成反思的习惯,特别是对于程序调试中的编写错误、算法错误等问题,要结合理论学习和教师答疑,来拓宽学生的计算思维力。
  (三)在教学设计中渗透
  课程教学设计是一项系统化工程,尤其是在程序设计课程教学中,对于具体的软件实际问题,都需要从软件工程思想渗透中来增强应用型。通常需要把握四点。一是课前任务的预先布置,对于下一节课教学任务要提前布置,特别是涉及程序设计具体能力的任务,如数组、链表、指针、结构体等内容,要让学生在课前进行预习,提前明确教学任务,有目的的渗透内容,缩短课堂教学时间。二是做好课程选题设计,在程序设计教学主题设计上,结合学生对程序设计的理解,可以融入通讯录、成绩管理、图书管理等通用型设计题目,也可以融入其他优秀学生设计案例、源程序,让学生从模仿和改写上来锻炼分析力、解决问题的能力。三是注重程序设计教学过程的衔接,程序设计本身对课堂教学提供了广泛的渠道,教师可以通过QQ、信箱、教学网站等,构建便捷的师生交流平台,并通过程序设计指导、答疑等方面,指导学生掌握程序设计的方法,及时了解学生遇到的疑难,启发学生自主设计程序。四是注重程序设计课程项目评价,对于程序设计教学中的评价体系,要涵盖学生的多个方面,如学生对程序设计的理解、对程序设计语言的学习热情、竞争意识,对算法设计的构想、对程序调试能力、代码实现能力等,通过导入综合性评价,来客观、公正的评价学生。
  参考文献:
  [1]刘向永.计算思维来了:从理论走向实践[J].中国信息技术教育,2015(23).
 
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