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融入计算思维的程序设计类课程教学方案研究

【摘要】：^p：计算思维融入程序设计类课程设计中，是计算思维落地最好的践行方式。基于此，提出一种以微信为平台的“翻转课堂+任务驱动小组讨论”等教学模式相结合的教学方案设计，利用线上人们生活使用频率高的微信平台进行课前预习和课后讨论，是课堂教学的有效补充；线下在任务情景设计上采取“有趣”与“有用”相结合的方式，以学生为主体、教师为主导的教学理念，提高学生的课堂参与度，通过调查评估教学效果显著提高。
【关键词】：^p：计算思维；翻转课堂；微信公众号；任务驱动；小组讨论
中图分类号：G434文献标志码：A文章编号：1001-7836（20__）08-0064-03
引言
新工科时代的到来，计算机基础课程作为通识课程也面临着新的挑战，适应时代发展的变化，工科专业培养卓越的复合型人才对大学计算机基础教学提出了更高的要求，同时也受到了足够的重视。计算机教学改革由原来的重知识轻能力转变为重能力轻知识，现在更加提倡思维能力培养，随着慕课微课的蓬勃兴起，改变课程教学方案，为计算思维能力培养落地提供了更加行之有效的手段。
1计算思维概念
20___年3月，美国卡内基·梅隆大学的周以真（Jean-teM.g）教授在美国计算机权威杂志“CommunicationoftheACM”上首次提出了计算思维的概念。周以真教授认为：计算思维即是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把看来困难的问题重新阐释成我们知道怎样解决的思维方法。计算思维是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是一种基于关注点分离的方法。关注点分离侧重抽象表达问题的清晰程度，同时能根据关注度的不同，把相对复杂的问题分离成为若干个简单的问题从而得到解决。
计算思维作为一种思维方法，能够对问题解析、处理提供有效的方法，计算思维能力的培养能够提高学生解决问题的能力从而培养创新能力。计算思维理论及方法的本质是问题解决，问题解决能力是计算思维能力的重点培养目标，也为创新能力提供了坚实的保障。由此可见，计算思维对培养创新人才具有指导和实践作用，这与新工科人才培养目标有着较高的契合度。
2基于计算思维的教学改革方案
计算机教学内容中很多知识点和经典案例都蕴含着计算思维，其实早在计算思维概念提出之前计算机的很多教学活动就体现了计算思维，计算思维概念的提出，把问题及方法科学合理地显化，更有目的性地侧重此能力的培养。在教学内容设计中，先归纳知识点，再从知识单元中提炼出所蕴含的可实现、可见的计算思维，引导学生思考，教学重点培养计算思维，知识传授模式逐渐转变为基于知识的思维传授模式，帮助学生建构起基于计算思维的知识体系。
C语言程序设计课程是大学计算机通识课程，本课程的教学目标是通过探究求解问题的算法和思想，渗透计算思维能力培养，从而提高学生的计算机解决实际问题的能力、综合创新能力。C语言中函数的递归、函数的嵌套、循环的嵌套与计算思维的递归思想、嵌入思想相吻合，利用计算思维来设计任务知识点是提高学生计算思维能力的有效办法。
传统的程序设计类课程往往是以书本为核心，以教师为主体，课堂教学侧重语法知识的讲解，实践课程主要是课堂的例题的验证性实验。这样的教学方式能系统完整地学习c语言的语法概念及简单的应用，但是真正遇到实际问题时学生往往无从下手。如何提高学生解决问题的能力？能力的培养需要以思维为导向，所以要从思维方式着手，在课程设计上注重学生的思维能力的培养，建立思维体系结构。在学时有限的情况下，既要让学生有语法基础又要培养学生勤于思考的习惯，这就要线上线下相结合，有针对性、有目的地针对学生安排线上自主学习方式作为课堂教学的有益补充。在实际教学中通常需要采取多种教学手段、教学模式相结合，循序渐进地培养学生的计算思维。
2.1线上基于微信平台的翻转课堂教学
翻转课堂是一种以学生为中心的教学模式。原来在课堂上教师讲授的内容转移到课下学生自学来完成，为了检验学生是否自觉完成，可以安排一些相关的习题让学生来完成。课堂上教师可以与学生交流更深层次的问题。简单的记忆、理解、运用被放在课下，而高层次的综合运用和创新则可以在课上发生。翻转课堂的优势主要体现两点：第一，学生可以利用碎片时间反复深入学习；第二，课内教学更有意义和深度，交流与讨论能够更加强化学生的认知。
翻转课堂与传统教学模式相比更有时间和空间的优势，教师将教学内容有针对性地按知识点录制成10分钟左右的视频同时配有教学课件，学生可以不受时间地点约束，利用各种碎片时间进行反复学习，短小精悍、主题突出的微课程，为学生提供自主灵活的学习模式，可以更加突出学生的主体地位，