VB程序设计教学中对计算思维能力培养实践的探讨
一、计算思维的背景介绍
2006年3月周以真教授在美国计算机权威期刊Communications of the CAM首次提出并定义了计算思维。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等。它是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像阅读、写字、算术一样，成为人们最基本、最普遍、最适用和不可缺少的基本思维方式。它涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动，最根本的内容是抽象和自动化。
近年来，计算思维的培养已成为国内外研究的热点，计算思维能力将成为21世纪每个人的基本能力。2010年《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》的核心要点也强调“需要把培养学生的‘计算思维’能力作为计算机基础教学的核心任务”。2012年李廉教授从现代科学思维体系的角度阐述了计算思维的内涵与概念、发展历史及与实证思维、逻辑思维之间的关系，提出了计算思维是构成现代科学大厦的最基本的思维模式之一，并指出了基于计算思维培养的新的教学体系建设是计算机基础课程教育今后改革的取向和挑战。
二、VB程序设计课程内容及发展现状
在VB程序设计课程教学内容上，不同学校不同专业所提出的任务和要求也不同。仅以我校自动化专业学生为研究对象，根据《VB程序设计》教学大纲的要求，主要讲授如下内容：VB集成开发环境、可视化编程基础、语言基础、三大基本控制结构、数组和自定义类型、用户界面设计（包括常用控件、菜单、通用对话框、多重窗体等）、文件及图形操作等基础知识和操作。课程的培养目标是要求学生掌握使用VB开发Windows应用程序的能力，培养学生学习程序设计的兴趣，为学生终身学习以及更好地使用计算机及相关技术解决本专业领域问题奠定基础。
近年来，随着计算机技术、网络及电子产品等的广泛普及和应用，学生计算机应用技能不断提高，VB程序设计课程的教学也出现了一些问题，如被列入非主干课程学生不重视、学生学习兴趣不高、逃课率增加、上课玩手机、上机找百度等。这些现象的出现迫使授课教师们不断地思考、分析、探讨和总结现阶段教学内容、教学模式等方面存在的缺点和不足，力图探寻一条新的课程改革方法和手段来逐渐扭转和改善现阶段存在的问题和现象。
三、基于计算思维培养的课程改革与实践
如何恰当地将计算思维融入VB程序设计课程教学过程中，以提高学生运用计算机知识抽象问题、进行问题求解和描述是程序设计课程教学改革所面临的挑战。尽管计算思维不仅仅是程序设计，但计算思维最终是需要程序设计去实现的，所以在未来VB程序设计课程中要有意识地、系统性地开展计算思维教学，从战略高度将计算思维的培养作为人的一种基本技能来培养进行教学，同时注重计算机技术与专业知识相结合，提升学生的学习兴趣，培养学生主动思考、主动学习和动手解决问题的能力。
1.在教学内容方面的改进
基于计算思维培养的课程改革的基本思想是①注重计算机程序设计文化素养的培养，构建一种计算机文化氛围，让学生理解和认识计算机的特点和用途，提高对计算机程序设计的兴趣。②课程体系与教学内容的研究把计算思维引入程序设计课程中，要把思维培养与程序设计的“思想”和“方法”相融合，以“发现问题→分析问题→寻求多种解决问题方案→对多种方案进行比较→最终实现解决方案”的问题求解驱动式程序设计训练方法。对于程序设计语言基础知识、结构化程序设计等基本知识在计算机软件基础课程已经讲解过的内容进行适当删减，避免重复知识点反复讲解降低学生的学习兴趣。从计算思维的角度出发，重组经典案例，将问题求解提升到计算思维的高度，对问题的表示、设计算法、提高计算机效率、将现实问题延伸，按照计算思维重组专业学科问题的教学案例，使学生体会出计算思维的本质和用计算机解决本专业问题的优点。密切联系后续专业课程，将编程思想与专业知识联系起来，让学生将理论知识与现实生活生产实际相结合，调动学生进行计算机程序设计的积极性。
2.在考核方式上的改进
传统的考查课考核方式为平时出勤（50%）+上机实验（50%），学生为了获得及格以上成绩，平时出勤率较好，几乎无缺席现象，但上课认真听讲、主动思考的人数不多，较大一部分学生上课或玩手机、或睡觉、或从事其他与课堂内容无关的事宜。在上机实验时，大多数学生又经常上网百度教材后面上机编程实验题的答案或照抄他人的程序代码，完成上机实验的考核。这种情况造成大多数学生成绩等级相似，学与不学分数差距不大等现象，使得学生自己思考程序算法的兴趣不高，因此改革考查课考核方式的任务迫在眉睫。调动学生主动学习的积极性，首先要打破的就是学与不学、自己做与抄袭的成绩等级相似的现象。将传统的考试制度逐步改革为平时（20%）+小作业（30%）+大作业（50%）的考核方式。平时主要考核上课出勤情况、随堂回答问题情况；小作业在课堂上进行任选完成各章节教材中的部分上机编程题目。这两部分的成绩总和只能控制在及格分数线以下，避免又造成传统考核方式下学与不学的成绩相似的现象。大作业安排在课后，让学生利用课余时间完成在课堂上答辩的方式，将专业学生（通常在60人左右）分成几个小组，每个小组10人左右，每小组中成员自行分工，共同完成一个综合性设计题目。大作业主要主要是针对现实生活中的问题进行设计或者针对本专业领域的问题进行设计。同时对在完成大作业过程中表现极为优秀的学生给予创新学分1学分的特别奖励（我校规定本科期间获得创新学分2学分以上方可获得两证）。
在2014年对我校2012级自动化专业123、124两个班级学生进行考试方法试点改革，采用新的考核制度，而121、122两个班级保持传统的考核方式。2012级自动化123、124共计55人，共分成6组，采取自由组合的形式，每小组有一个主要负责人，负责全局工作，细分设计工作，总结设计成果，参与验收答辩，认定成员间完成情况；两个协助人员，分别负责具体的界面设计部分及代码编程部分；其他成员，自行分工，1人专门撰写设计论文。大作业题目共6个，其完成情况及成绩情况见表1。 答辩在最后一堂课，每小组答辩时间15分钟，自述10分钟（其中包含功能展示3分钟），讨论5分钟；最后由学生自行评定各小组成绩等级，各小组成员成绩等级由小组负责人初评，组员讨论最终确定。因首次采取答辩形式课程环节，学生的参与积极性明显提高，课堂讨论气氛较为活跃，取得了一定的教学效果，但也存在一些问题和不足，主要表现在如下方面：①因为是非主干课，即使考核方式新颖，仍有10%的学生未能积极主动参与进来；②在答辩表述方面，因为学生年级较低，准备的不足，偶有冷场情况发生；③因时间限制，设计的程序界面功能不完善，有局限性。在下一学期将这种考核方式在整个专业进行试点，并不断跟踪及反馈学生后续专业课程的学习情况以确定改革的方向。
3.在教学模式上的改进
程序设计课程是一门集知识和技能于一体、实践性很强的课程，要求学生既要学好理论知识，又要掌握实际操作技能。在传统的理论教学中以培养学生应用计算机和计算思维解决实际问题的基本能力为核心，注重基础知识的教学，加强对问题求解、设计与实现模型的学习与训练，改变以往技能讲解学习为基础的培养方式。传统的课堂教学模式是以教师为主导，辅以师生互动的课堂教学模式。教师在授课时，基本上沿用前苏联教育家凯洛夫的组织教学导入新课、讲授新课、巩固新课、布置作业，以教师、教材、课堂为中心的“三中心”教学模式，忽视了课外实践、课堂实践。
采用项目教学法是实施探索教学模式改革的一种新方法。从学生的角度看，项目是一种学习方法，适合学习各类实践性和操作性强的知识和技能。从教师的角度，项目是一种建立在建构主义理论基础上的教学方法，适合培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力。在教学过程中，项目的确定、完成、对完成项目情况的评估成为教学的中心环节，教师由传统的“主角”转变为“配角”，学生由被动地接受知识转变为主动地寻求知识。这种教学模式适用于培养学生的创新能力和独立分析分析问题、解决问题的能力，便于学生循序渐进地学习信息科技的知识和技能。学生会不断地获得成就感、并更大地激发起求知欲望，从而培养出独立思考的求学精神。
4.未来进一步完善的内容
在教学模式的环节采用项目教学法过程中，项目的选取是关键，既要以教学的内容为依据，又要贴近现实的对象，既要包含基本的教学知识点，又要调动学生解决问题的积极性。教师要根据学生的学习生活和社会生活不断确定选题、修改选题、完善选题、丰富选题。在考核方式上，要完善考核制度，不断丰富考核题目，贴近专业内容，引领学生进入专业知识领域的学习。
