基于计算思维的案例教学法在VB程序设计课程中的应用研究
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摘要：VB程序设计课程是高校非计算机专业计算机基础教学中的一门重要课程，将计算思维融入课程的教学过程中是当前研究的热点。案例教学法让学生提高了对计算思维的认识，拓展了思维能力。结合多年的教学经验，针对课程目前教学现状的分析，基于计算思维教学理念，提出基于计算思维的案例教学模式，并结合教学案例，探索提升教学效果、实现课程教学目标的教学方法。
关键词：计算思维;程序设计;教学模式;案例教学法
中图分类号：G424 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）26-0117-02
Abstract： The VB program design course is important in computer non-computer professional teaching in colleges and universities. Integrating computational thinking into the teaching process of the course is the current research hotspot. The case teaching method allows students to increase their understanding of computational thinking and expand their thinking skills. Combining many years of teaching experience， based on the analysis of the current teaching status of the curriculum， based on the concept of computational thinking teaching， a case teaching model based on computational thinking is proposed， and combined with teaching cases， teaching methods for improving teaching effects and achieving curriculum teaching goals are explored.
Key words：computational thinking; program design; teaching mode; case teaching method
VB程序設计是高校的非计算机专业进行计算机基础教育的基础课程之一。旨在通过该课程系统的学习，培养学生计算思维并运用 VB 解决本专业问题的能力，是现代大学生必须具备的基本素养。VB程序设计课程内容多、学时少、理论知识抽象，强调实践性。计算思维是计算机科学和教育领域最重要的课题之一，程序设计课程是培养计算思维的重要方法。在VB程序设计课程教学中引入计算思维，有利于培养学生的创新能力，改善传统教学模式存在的弊端。基于计算思维的案例教学法在VB程序设计课程中促使学生养成良好的程序设计习惯，提高学生利用计算思维的方式分析问题并解决问题的能力。
1 VB程序设计课程教学现状
1）认识不足，缺乏学习热情。该课程在第二学期开设，面向全校非计算机专业学生。刚进入大学不久的学生缺乏对课程的认识，认为这与自己的专业无关，学习目标不明确，学习相当被动，于是学习起来就缺乏学习兴趣和学习热情。
2） 过于强调二级证书，学习缺乏全面性。大部分学生认为只要考到二级证书，就应付了今后找工作单位的最基本要求，因此在学习过程中只关注考纲要求的知识点的学习。为例应试而学习、为了考证而学习，必然造成与课程设置的教学目标发生偏离。
3）以课堂教师教为主的，以验证实验为上机任务的教学模式，导致学生解决实际问题能力不足。教师课堂上过度关注繁杂语法规则，学生被动地接受教学内容，导致学生只能按部就班地完成一些老师布置的任务，不能真正理解并运用任务背后隐藏的原理必然使学生在面对实际问题时缺乏创新性。
4）受课时限制，教师授课缺乏计算思维训练。目前VB课程教学学时为64，由32学时理论教学和32学时上机实践教学组成。由于课程内容多，在有限的课时内，教师旺旺注重操作和技能方面的知识，课堂教学基本是自问自答，如何培养学生计算思维形成方面关注不够，训练不足。
2 计算思维
2006年，美国卡内基梅隆大学周以真教授在Communications of the ACM 给出计算思维的定义：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[1]。周以真教授认为计算思维是和阅读、协作、算术一样重要的技能，成为人们最基础、最普遍、最适用和不可缺少的思维方式。九校联盟计算机基础课程研讨会指出，计算机基础教育的核心任务是培养大学生计算思维能力。当今社会是一个信息社会，大学生必须具备计算思维和掌握计算机技术的能力，以分析和解决专业领域的相关问题。在程序设计课程教学中融入计算思维，提高了学生的思维能力，帮助他们提高学习兴趣，提升他们解决实际问题分能力，提高教学效果。
3 案例教学法
案例教学法是现代教学中一种重要的教学方法，是指教师根据教学目标和教学内容的需要，在教学过程中采用案例教学的启发式教学方法。在教学活动中，促进学生对案例涉及的知识点、原理等进行主动深入理解并灵活应用。通过对典型案例的分析和设计，逐步培养学生的分析能力问题和解决问题的能力。
4 基于计算思维的案例教学法设计
4.1 案例设计原则 教师选择贴近日常生活的案例作为教学内容，如用VB已设计好的软件，如用户登录界面、成绩管理系统等。案例展示式介绍控件的属性、方法和事件等内容，以引起学生的兴趣，减少课程的枯燥程度。设计适当的案例是案例教学法的实施关键，案例设计要符合以下原则。
1）难度要适中：选择一个案例需要考虑学生已具备的基础，以激发他们的学习动力。过于复杂或过于简单的案例可能会导致学生对学习的兴趣下降。
2）实用性：根据学生所学专业的不同，选择适当的案例，一方面让学生体会本课程学习与其专业是有关系的，增加对本课程的重视度;另一方面培养学生运用计算思维解决专业问题的能力。
3）针对性：教学内容着力于从培养计算思维的角度，重构经典教学案例。
4）趣味性：根据教学内容的特点，选择具有趣味性的案例。以兴趣带动学生主动学习，有助于激发学生学习兴趣，容易让学生积极主动的参与老师的课堂教学，学习效果自然也得到提升。
5）案例的循序渐进性：案例选择要按照从简单到复杂的循序渐进的过程，在递推的过程中通过对简单案例的修正、改进、拓宽等步骤，逐步培养学生的思维能力。
4.2教學过程
教师推出日常生活中常见的或学生感兴趣的实例，这种案例教学模式体现了学生是学习过程的主体、教师是引导作用。这种教学模式中，教师的主要任务有：课前准备、设施案例、案例演示和分析、案例设计、教学总结拓展。教学过程中，教师用计算思维方法进行教学，学生使用计算思维进行学习。
1）案例演示：教师展示设计好的案例，引起学生的好奇心，激发学习兴趣。
2）案例分析：围绕案例，教师提出相关问题，明确学习任务目标。分析问题过程中将问题抽象化，提出解决问题的思路，其中引入计算思维，然后讲解相关知识，引领学生掌握知识点。
3）案例设计：学生在教师引领下，通过自主学习、相互交流等，进行针对案例的界面设计和代码设计。
4）归纳总结：针对案例解决过程中相关知识点、计算思维等内容归纳总结，加深对所学知识点进行巩固，并引领学生针对案例进行拓展性思考。
4.3以计算思维为导向的教学案例
以VB语言程序设计的第三章为例，本章涉及的知识点：数据及其类型、运算符、表达式、函数。
1）案例演示，激发学生学习兴趣。课堂内首先提出问题“已知一个三位整数456，求出它个位数字之和”。案例界面如图1所示。
2）案例分析：接下来描绘一情境：有三个盒子a、b和c，分别存放456的各位数字代表的苹果个数，即a盒子里面4个苹果，b盒子里面是5个苹果，c盒子里面是6个苹果，假设还有一个盒子s，把a、b、c三个盒子里面的苹果都倒进s盒子里面，那么d盒子里苹果的总数就是总的梨子总数。这一阶段，学生的思维实现了由抽象到形象的思维训练。接下来把例子中的四个盒子抽象成a、b、c、s四个整型变量，每个盒子里面放入苹果的个数就是赋值，苹果个数就是用运算符分别计算出来。另外用户输入的三位整数也需要用一个变量来表示，它的值和s的值分别如何获得和展现，就是接下来用归纳演绎的方法引导学生自主探究式学习例子中涉及的知识点：变量、数据类型、运算符表达式、各类函数，让学生从例子归为知识点，再由知识点延伸例子。这一阶段，完成了从抽象到形象的转变，实现对学习过程的规划和调度，培养学生运用计算思维解决实际问题的意识。
3）案例设计：在案例分析的基础上，进行界面设计和代码设计。特别是代码设计，帮助学生将前面所学知识点用VB代码有序组织，以学生为主体、教师为主导，让学生看到案例实现效果，感恩调动学习积极性和参与感，体会解决问题带来的快乐。
4）归纳总结：教师对难点和重点进行总结，提炼过程的思维方法， 启发学生对案例进一步拓展思考，实现计算思维中通过抽象、建模、优化等方法，实现知识点的迁移和应用。
5 小结
计算思维是目前计算机教育界研究的热点之一，VB程序设计课程知识点多，实践性较强，作为非计算机专业学生学习这门课程，需要引领学生掌握将要解决的实际问题转化为用计算机解决的方法，这一过程正是计算思维培养的目标。和传统教学模式相比，基于计算思维的案例教学，有利于培养学生的思维意识和思维方法，进而提升教学效果。
参考文献：
[1] Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006，49（3）：33.
[2] 李桂芝，刘亚辉.基于计算思维的案例教学法在VB中的应用研究[J].电脑知识与技术，2013，9（36）：8352-8354.
[3] 余为益，胡红，胡慧忠.微信为支持、案例任务为驱动的VB教学模式设计与实现[J].中国轻工教育，2017（4）：64-68.
【通联编辑：唐一东】
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