基于培养计算思维的程序设计语言实验课程改革研究

李芸

摘 要：当下，国内外已形成计算机基础教育的核心价值就是培养学生的“计算思维”这一普遍共识。计算思维的培养应从计算机专业理论知识的教授转换为注重结合专业应用需求的实际动手实践能力，特别是翻转课堂、慕课平台等一系列教学改革实践的开展为实验课程成为先导课程提供了必要的支持。因而，一直处于辅助地位、着力训练学生实践能力的相关实验课程的改革应首当其冲被重视和落实。本文探讨了现有实验课程体系存在的问题及相应解决方案，并对未来进一步落实实验课程改革提出了展望。

关键词：计算思维 实验教学 课程改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（b）-0147-02

1 程序设计语言实验课程改革的意义

计算机程序设计语言课程体系不仅是计算机专业的基础前导必修课，也是非计算机专业的通识基础必修课。在培养学生计算思维、信息素养、掌握利用信息技术解决专业研究和应用问题的能力至关重要的今天，程序设计类课程的重要性显而易见。然而，有限的课时和既定的课程结构内大学程序设计语言课程究竟讲授什么内容才能培养计算思维？如何让“计算思维”为学生的能力锦上添花？如果摆脱枯燥的理论知识和脱离专业应用研究背景的现状，导致其掩盖了程序设计语言课程强大的实用性和丰富的逻辑深度？程序设计语言课程怎样既渗透不同专业的知识结构和应用需求，又充满趣味性，给予学生解决问题的成就感和积极性？这些问题都对现有的程序设计课程中重点培养动手能力的实验教学体系的内容、方法、目标及评价体系提出了要求。

程序设计语言课程一直是培养计算思维的重要堡垒。如何在有限的课时和既定的课程结构内使大学程序设计语言课程渗透计算思维变得尤为关键。计算机教育多年的“狭义工具论”使实验课程更是一直处于辅助和次要地位，不仅会使学生对计算思维相关学科的认识淡化、动手实践能力差、无法理解程序设计语言课程在课程框架中的重要地位，学生形成课程难度大、实用性弱的错误印象，最终扼杀学生的探索欲和创新力，无助于计算技术中最重要的核心思想与方法的掌握，与培养计算思维的方向背道而驰。因此，实验课程的改革刻不容缓。

2 程序设计语言课程实验课的教学现状

2.1 课时分配和排课不合理

目前程序设计语言课程还停留在以“教”为主的单向模式，这种模式依靠课堂理论教学的信息不公平性，屏蔽了学生的知识层次、学生获取信息渠道丰富且具备自主学习的能力和兴趣这些差异。而程序设计语言课程真正教学的目的应该是培养学生解决问题的思维和将解决方案付诸实践的能力。不应将理论知识点的灌输作为授课的重点。正是传统教学大纲的固有理念存在问题，使得实验课处于从属地位，课时分配只占总课时计划的1/3～1/2，且与理论课通常间隔时间较长，几乎完全脱节。学生来到实验课堂对于需要解决问题涉及到的知识储备和实验目的完全不明确，课内匆匆完成任务式提交，实验课变成了可有可无的“负担”。

2.2 实验任务安排过于依赖实验指导书

作为计算机通识基础课程，只有充分引入各行业案例，深入结合专业需要和实际，才能既激发学生学习兴趣，又帮助学生掌握各个知识点，且提高在实际问题中解决分析的能力。实验教材从编写到成书，再到经过一定时间的使用才能看到其应用效果。如此长的时间周期内，学生的实验内容墨守陈规、毫无新意，更没有面向不同专业当下研究问题的应用。其次，实验的编写大多按理论知识点的章节分布，局限性大，且基本以简单的验证性实验为主，不仅灵活性欠缺、不利用学生发现程序设计语言课程的实用性和趣味性，而且为互相抄袭应付学习任务提供了温床。

2.3 实验教学互动平台过于落后

长期以理论知识点教授为主的教学思路导致学生理论课后对如何进行知识点的运用没有思路，实验课带着完成实验指导书上对应试验任务的情绪，既没有明确目的参与分组讨论的氛围，更是形成了实验任务之间毫无联系、实验课程与理论课程独立的错误印象。信息的反馈、教学效果的评估仅依赖于实验报告、程序代码甚至纸质试卷的分数，对于学生自主探索和创新的积极性有百害而无一利。长此以往，能力强的学生实力无法考察，对于学生算法和计算思维的培养更是无从谈起。

3 基于培养计算思维的程序设计语言实验课改革方案

结合以上问题，实验课应改变死板按照理论课教材的章节分布来安排内容，是理论教学从属的陈旧模式。

（1）在课时方面应不少于理论课时，且应成为理论课堂的前导课程。针对以“知识点为导向，以教学任务为驱动”结合丰富的实例来布置试验任务。这样才能保证知识的预热、算法的消化和翻转课堂等教学模式的落实。

（2）实验教材的选择和编写要求相应负责教师具有丰富的教学经验、扎实的专业背景和授课经历，既能布置反映学生思维能力、动手实力的任务，同时又能兼顾不同基础的学生，使实验内容具备层次性和拓展的高度。做到深入浅出、贴合大纲，鼓励多种解决方案，完成培养要求的同时激发学生的创造力和能动性。

（3）彻底打破惯有教学模式，充分利用新颖的平台资源。现有的实验教学给人板起面孔、端着架子的刻板印象，不重视学生的能力开发，更得不到有效的教学反馈。当前，作为提高教育质量、推动教育公平的重要途径，慕课平台、资源开发机构、校企联盟等都已经搭建分布式数据库，提供给师生进行海量的教学和互动信息发布和收集。这些资源不仅具备启发性、多元性，更有效地节约了课堂教学，为教学和实践提供了可靠的保障和弹性的访问充分地预热了课堂、为转变被动学习为主动学习呈现了良好的框架。

（4）上机练习和考试系统应进一步开发和提升功能模块。传统的程序设计课程实验由于其辅助从属地位，对实验成绩的考察还是重理论、轻实践。归根结底是由于不愿改变纸质量化的评价体系。应彻底改革课程分值比重和考察模式。

4 结语

计算思维若潜移默化地渗透进学生的分析和解决问题的过程中，将对学生后续的学习和能力提升起到不可估量的效果。程序设计语言实验课的改革势必执行。在认真研究、热烈探讨并深入推广实践的基础上，相信不仅对教学效果和学生学习、创新能力实现了提高，活跃了课堂，融洽了师生关系，紧密了组内合作，更使学生在兴趣和任务的驱动下主动探索，用理论指导实践，再通过实践将理论融会贯通。然而，在面向程序设计语言实验课程的改革过程中，要始终牢记“摒弃知识驱动，改为思维驱动”的思路。通过教师的引导和指导，将计算思维转化成对学生终生受益的学习方法和动手能力。遵循能力培养的过程是循序渐进的科学规律，才能在课程改革的过程中不会迷失方向。

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