基于计算思维的《VB程序设计》课程教学改革的研究

基于计算思维的《VB程序设计》课程教学改革的研究
刘锋;郭维威
【摘要】利用计算思维方法,以VB程序设计课程的培养方向为出发点,结合课程教学的基本现状,充分分析了课程与计算思维之间的内在联系,在各个环节引入了任务案例,改进了课程教学理念,完善其教学效果,重新构建了课程的教学模式,从而达到培养学生分析、解决问题的能力,提高创新思维能力.
【期刊名称】《兰州文理学院学报：自然科学版》
【年(卷),期】2015(029)006
【总页数】4页(P115-118)
【关键词】计算思维;教学模式;任务驱动
【作者】刘锋;郭维威
【作者单位】黑龙江工业学院,黑龙江鸡西158100
【正文语种】中文
【中图分类】G642
2006年3月，周以真教授在美国计算机权威杂志《Communications of the ACM》上提出了计算思维(Computational Thinking)的概念.周以真教授认为：计算思维利用计算机科学基础概念针对问题进行求解、系统设计和人类行为理解等涵盖了计算机科学范畴的一系列思维活动.计算思维在实际中并不是我们平时所说的计算机程序设计、编写软件程序，而是综合利用计算机的基本概念去解决问题和理解人类的行为
[1].随着计算机科学技术的不断发展和广泛应用，计算思维越来越受到人
们的重视，那么如何才能行之有效地在教学过程中培养学生的计算思维能力，一直是亟待解决的一个问题.
在计算机专业人才培养中，不仅要让学生掌握计算机基础知识和编写程序的能力，也应该具备分析问题的思维能力.VB程序设计语言具有知识面广泛、语法规则繁多、运用灵活、抽象和难于理解等特征，而VB程序设计语言的编程思路和基本方法又与计算思维存在一定的关联，特别是对编程问题的逻辑分析、算法设计和代码编写上尤为突出.大学生教育应该以“计算思维”为培养核心，其目的主要是培养学生
解决、分析问题的逻辑思维能力，使学生在计算思维学习和指导下，不仅可以独立学习计算机领域相关课程的知识，也可以完成其它专业领域知识内容的学习.目前，计算思维的培养成为备受关注的热点问题，所有大学生都应该具备计算思维能力，在课程教学和实践中不断融入计算思维对培养学生的思维方式和创新能力是行之有效的方法.因此在课程当中引入计算思维对课程教学模式的改革势在必行.
当今社会对人才的要求较高，尤其是应届毕业生，要求大学生具有一定的实践和创新能力.大学生在校期间的学习过程主要是针对课程和相关技能的学习与锻炼，在
创新创业型社会背景下，我们更应该关心社会上缺少什么样的人才，需要何种技能型人才，学生在校期间又应该真正需要掌握什么样的技能.因此在教学过程中应科
学正确的引导学生从“学什么”到“如何学”的转变，进而在此过程中培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力.
VB程序设计课程的学习不仅要掌握理论知识，还要掌握实践技能，此类课程比较注重理论与实践的结合，可以实现解决问题的全过程培养与训练，该课程在计算机专业人才培养知识结构体系中占有极其重要的地位.对于课程的教学，从知识掌握
培养的角度来看，只要求学生能够掌握基本的语法结构、代码编写和简单程序设计
即可；从学生能力培养的角度来看，则不仅要使学生掌握简单的程序设计，还要让学生学会如何来分析程序、如何评价程序优劣、进而对程序进行各个方面的优化；从计算思维的角度来看，则要求学生能够根据所要解决的问题，利用VB程序设计语言对问题进行算法分析和描述，最后结合分析过程进行程序设计与优化
[2].在计算思维培养的角度中，程序语言是解决问题的有利工具，而算法
结构是描述问题的方式，在进行算法结构设计之前，首先要选取好相应的工具，也就是选取哪门程序设计语言来解决此问题，在文章中以VB程序设计语言为例，当然也可以选取其他语言工具，如C语言和Java语言.在传统的VB程序设计课程的教学过程中，首先根据培养目标设计一个知识体系，由知识体系确定知识点和相应的教学内容，然后根据内容、传授方式、确定检验方式和内容考核标准，甚至还需要教师在编写的授课计划中明确到每个学时讲什么内容，内容怎么讲，还要对每一堂课程要进行相应的教学设计.当我们以计算思维为基础重新构造教学体系时，也
要将计算思维分解到每一次授课中，通过课程的讲授逐渐培养学生自己的思维方式.
如何培养学生的计算思维是教学过程中普遍关心的问题.计算思维的培养贯穿整个
人才培养体系的教学过程，不是单纯的某一门课程或某几门课程就能够解决的
[3].在计算机专业的教学中，VB程序设计是必修课程，在这类课程中处处体现了计算思维，比如：问题的分析、声明数据变量、算法结构的分析与程序代码的编写等.如何在课程教学中培养学生的计算思维呢？这就需要我们设计一个能够
培养计算思维的教学体系，然后依据教学体系塑造知识系统，最后在课堂中按照培养目标的要求分解为知识点；学生是否掌握了知识点，要制定相应的验证方法和测试标准，甚至将知识点逐步细化分解到每一次授课内容，而且这个内容需要怎样讲，都需要提前进行合理的教学设计.因此我们在讲授课程时需要理论与实际紧密相连，选取具有代表性的真实案例进行讲解，然后由真实案例的具体问题出发，逐步分析
抽象出解决问题的方法，形成算法思想，最后利用VB程序设计语言将算法思想转变为程序代码.这种以问题为出发点的教学思想，贯穿于程序设计的整个教学过程中，进而达到训练思维方法的目的.下面通过几个实例来说明此课程如何来培养学生的计算思维.
概述和绪论在任何课程中都是最难讲解的，因为在这部分内容中，要用最为简短的语言使学生对这门课程有所了解，引起学生学习的兴趣，因此我们可以首先向学生展示利用VB程序设计语言开发设计的几个实例，充分展示程序设计语言在解决现实问题过程中的魅力，让学生了解程序设计语言在整个程序开发过程中所起到的作用，程序设计语言如何在人和计算机之间进行通信，如何进行数据传递的，进而引出程序、数据和软件文档之间的关系，然后通过介绍程序设计语言发展的历程来讲解VB程序设计语言的基本特点，最后介绍VB程序设计集成开发环境.
算法讲解的时候可以结合现实生活中的实例，将解决生活中某个问题的方法一一列举，并比较其中哪个方法更加优越，进而引出算法的概念、特征和算法的描述工具.比如从哈尔滨到北京旅行，那么针对生活中的这个问题我们可以考虑三个方面的因素，第一是从出发地到目的地是直达还是中转；第二个是天气的情况；第三个是选择什么交通工具到目的地.这三个因素间存在着一定的制约关系，在充分考虑这三个因素后，一般情况下大家都会选择乘坐火车直接到达目的地.这个结果是显而易见的，大家选择的是经济实惠的方式，这个结果的选取体现算法的优越性，而在整个过程中充分体现了软件工程的思想.
在VB程序设计语言中控制结构的讲解是最能够提高学生计算思维能力培养的，讲解时并不是向学生介绍语法结构，而是要向学生渗透解决问题的方法和编程思路，这里的方法并不是单一的.针对某个问题可能存在多种解决方法，让学生自己动脑思考、寻求解决问题的最好方法，从而达到提高学生分析、思考和解决问题能力的
目的
[4].
控制结构分为顺序结构、选择结构和循环结构三类.顺序结构是非常容易理解的，
即在程序的执行过程中是按照代码自上而下的顺序执行.在VB语言中讲解顺序结
构时，主要通过输入输出函数和语句来讲解，通过inputbox函数显示输入对话框，学生可以通过对话框向程序中输入相关的信息，并利用print方法将输入的信息在窗体form中打印出来，同时利用msgbox函数进行错误提示、警告和退出提示
等操作，这样可以增加学生学习的趣味性.在讲解选择结构时，要选择易于学生接
受和具有拓展性的实例.首先可以给定某个学生的成绩，利用选择结构if语句来判
断该学生的成绩是否及格，在这里我们引入了选择结构中的双分支结构；然后将问题进一步复杂化，学生的成绩不一定分为两个等级，可以分解为优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级，这样我们就将多分支结构和select case结构引入.循环结构是一个重点，也是难点，在讲解循环结构时，首先要让学生理解为什么要使用循环结构，循环结构在解决实际问题中的作用，让学生带着问题去思考，然后精心设计实例，所设计的实例要能够抓住学生的思路，还能够引导学生跟着问题思考，在这里我们选取了从1加到100求和这个例子，该问题可以利用等差数列来进行求解，我们通过这个实例引入for循环结构，结合问题，学生很快就能够掌握该结构的使用；在此问题上进一步深入，从1加到100的过程中，加到第几项的时候结
果会大于4500，此时，在for循环结构中引入了exit语句用于退出循环结构；以“乘法表”的输出和“百钱买百鸡”的问题引入循环嵌套，采用合理的设置循环变量来优化程序结构，提高程序的效率.在整个控制结构的讲解过程中，采用问题引
入及任务驱动的方式，由浅入深、循序渐进地引导学生将顺序结构、选择结构和循环结构融为一体，将知识点逐渐关联起来，形成解决问题的思路主线，有利于提高
学生的思维能力.
界面设计主要包括常用控件和菜单设计.常用控件的讲解过程是针对经常出现的基
本控件和扩展控件的属性和方法进行依次讲解并举例说明，这样的讲解方法很零散，知识过于杂乱，学生不易接受和理解.为了培养学生的思维能力，我们在讲解的时
候可以精心设计实例，为了该实例任务有目的的去学习控件.比如，我们设计一个
简易计算器的实例，在这个实例中包含了窗体、文本框、按钮和标签四个控件，这样为了完成这个实例，首先要将这些控件添加到窗体中，并进行更名和布局，当然这里也可以采用控件数组的方式来添加控件，这样就可以在完成此项任务的过程中来学习界面的布局和控件的常用属性，其次就是功能的实现，这时候就可以针对某个控件来编写相应的事件代码，在此过程中还可以进一步学习控件常用方法.菜单
设计是界面设计的一个重要部分，学生往往在学习过程中不知道菜单设计怎样去学习，学习菜单后又不知道如何使用.菜单的学习一般分为三个部分：下拉式菜单、
弹出式菜单和动态菜单.三者之间存在一定的联系，我们可以设计一个类似于word 文档界面的菜单，向学生描述该实例的功能：实例中有各种菜单和子菜单，有些菜单项不可用、看不见或者具有复选框，有些不同类别的菜单项之间具有分割线，在菜单中的某个位置随着打开文件的不同会在菜单项的位置处显示最近打开的5个
或10个文件的名称，在界面中右键单击还会出现弹出式菜单等等功能.在学生了解了实例功能的时候，我们可以一起思考并讲解完成该实例
[5].通过精心设计教学任务，整个界面设计的学习就转变为实例任务的学习，这样学生可以在逐渐思考中进行学习，从而增加学生的学习积极性.
目前，仅通过某门课程的学习来提高学生的计算思维能力是不符合实际的，还需要在整个人才培养知识体系中逐步融入计算思维.总之，基于计算思维的VB程序设
计课程教学改革不但可以提高学生的学习趣味性和积极性，更重要的是培养学生正
确的思维方法，分析和解决问题的能力.因此教师在整个教学过程中要深入领会计算思维的本质所在，从而转变教学方法，将计算思维融入到整个教学环节中，进而实现课程的培养目标.
[1] 刘锋.VB程序设计课程教学方法的应用探索践[J].哈尔滨职业技术学院学
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[2] 李丹.基于计算思维的中医院校《Visual Basic程序设计》课程的教学研究[J].现代计算机,2014(4):61-63.
[3] 陈杰华.程序设计课程中强化计算思维训练的实践探索[J].计算机教
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[4] 商艳丽.基于计算思维的非计算机专业VB程序设计课程教学研究[J].科技纵横,2013(8):262-267.
[5] 贾茹.VisuaI Basic程序设计课程的计算思维教学实践[J].电脑知识与技
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Key words:computational thinking;teaching model;task driven。