肖卓宇　黎妍　叶嘉笑

摘要：针对传统教学方式下学生实践能力较弱的问题，以计算思维为导向，研究分析了现阶段大学生程序设计能力培养存在的主要问题，提出了基于计算思维的教学方式、教学内容、教学课程及考核方式的改革。事实证明，改革有助于学生创新意识及实践能力的培养，教学效果显著提高。

关键词：计算思维；计算思维能力；教学改革；创新意识；实施方案

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：1006-8228（2017）01-79-03

0.引言

独立学院是由普通本科高校（母体单位）与社会力量（投资集团）合作办的主要进行本科层次教育的高等教育机构，是近年来随着我国高等教育规模扩展和教育体制改革出现的新事物。独立学院应具有独立法人资格和独立的校园校舍，独立进行教学和财产管理、招生和颁发毕业证书。现有独立学院的招生规模都较大，像中南林业科技大学涉外学院这样人数过万的独立学院已不胜枚举。但如何提升独立学院IT类相关专业学生程序设计能力，同时突出独立学院的应用型人才培养的创新优势和竞争能力，是整个教育学界，更是独立学院本身要考虑的重要问题。

美国卡内基·梅隆大学周以真教授提出，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涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法。计算思维集科学思维、实验思维及理论思维为一体常用于对计算机科学的基础概念进行问题求解。独立学院IT类相关专业学生程序设计能力应涉及计算思维能力、算法设计及分析能力、程序设计与实现能力和系统分析开发能力。因此，从抽象理论与实际应用层面处理好计算思维能力与实践能力的关系，有助于培养独立学院大学生计算思维能力，同时也加强学生的动手实践能力。因此以计算思维为导向的大学生程序设计能力培养方式改革是有意义的。

1.现状及存在问题

1.1学生学习现状

笔者通过调研发现本院近5年来计算机相关专业学生高考，入学成绩普遍低于一本150分左右，并且数学与英语成绩同时达到90分的学生比率低于35%，说明学生基础知识薄弱。同时独立学院学生作为不够成熟的群体，自主能动性不强，导致极易受到外界环境的影响。此外学生对未来的憧憬比较模糊，随意性比较大，做事情常常缺乏持之以恒的决心。

1.2教学方式单一化问题

传统教学方式中任课老师侧重“教”，而学生只管“学”，这样单一的“灌输式”教学不利于引导学生进行积极创新，学生也很难由被动学习转换为主动学习。如数据结构这门课程，一部分学生考试分数较高，而实际上机实践操作效果欠佳。如两个字符串合并操作的编程实现问题，超过七成的学生只考虑到了一种情形，即字符串2将连接在字符串1的后面，而“截断”可能导致的另外两种情形皆被忽略。事实上更多学生处于一种知其然而不知其所以然的尴尬境地。

1.3较难从计算思维的角度看待课程的连续性

独立学院学生较难以联系的观点看待专业课程学习，部分学生有较强的学习渴望，尤其对于一些能够“立竿见影”的课程，如c语言程序設计、JAvA语言程序设计等，但对其后置课程如数据结构、算法分析与设计等明显感觉无法驾驭，究其原因发现大部分独立学院学生单纯关注程序语法及规范，而不能以计算思维为导向用联系观点看待复杂问题的求解，故很难综合应用如分治法、回溯法、贪婪算法、动态规划算法等技巧对复杂问题逐步求解，逐步求精。

2.以计算思维为导向的教学改革

本研究先前工作已针对独立学院数据结构课程进行了初步的改革，取得了一定的成果，但由于缺乏对学生计算思维的引导，仍然存在较多不足之处。此后课题组尝试通过对参与软件设计大赛的学生引入计算思维，通过对近几届学生实施的情况来看，取得了较好的效果。学院学生近些年获得全国大赛一等奖1次，二等级1次，湖南省软件设计大赛一等奖1次，三等奖多次。于是课题组尝试把以计算思维为导向的大学生程序能力培养方式扩大到整个学院的IT类相关专业。

2.1以计算思维为导向的教学方式与教学内容改革

单纯以老师“教”与学生“学”的传统方式的弊端显而易见，为了培养符合社会、企业要求的应用型本科毕业生，以计算思维为导向的教学方式改革已刻不容缓。以课程软件工程为例，该课程涉及软件项目的管理与技术。笔者调查以往三届学生对软件工程这门课程的学习情况，得到统计结果如表1，三届学生中的大部分对软件工程课程的认识持负面态度。

以计算思维为导向的软件工程教学改革以任务为驱动，通过一个具体的例子贯穿整个课程。表2将项目分为分析、设计、程序三个阶段，并依次描述了整个项目计算思维能力与软件工程课程知识点的对应关系。由此可见，以计算思维为导向的课程学习方式能让学生以联系的观点看待所学课程，并激发学习兴趣，从而达到培养合格人才的目的。

2.2以计算思维为导向教学课程的改革

传统教学方式重理论课，而实践课程学习较少，此外，一些教学大纲中陈旧或与市场需求严重脱节的课程将予以调整，为此系部以计算思维为导向对TT类相关专业课程进行了调整，目前已经修订了教学大纲六稿，而主要课程类别所占课时比率见表3。与以往相比，此次课程改革以学生计算思维培养为导向、调整优化了实践课程、丰富了选修课程、教学上融入了翻转课堂与慕课等方式。此外，积极引导学生参与计算机相关的考证，并鼓励学生积极参与湖南省大学生研究性学习与创新型实践项目，参与指导老师纵向与横向课题的研发。

2.3以计算思维为导向的考核方式改革

传统考核主要是期末考试笔试成绩+平时成绩，这样的方式将导致一些应用性较强的课程教学效果不佳，很多学生可能直接复制他人成果。目前学院一个教学班级的学生人数超过百人，教师在上课、作业检查及上机考核等方面都感觉力不从心。为此课程考核改革采用多元化方式，主要方式包括：（1）笔试；（2）上机测试；（3）论文；（4）项目成果。表4中课程类型包括选修课、必修课及慕课，每门课程的方式各不相同，如慕课中设计模式这门课程的考核包括上机测试、论文、项目成果三部分。在学生通过慕课学习设计模式课程后，指导老师再对学生提出的问题进行解答，此外教师对学生项目成果进行评定，并以计算思维为导向对部分能力较强的学生给予进一步引导，课程改革取得了较好的成效，目前相关成果被EI期刊录用2篇，已发表的成果见文献。

为保证项目成果的原创性，项目成果考核的方式需要在多媒体教室展示，而评分方式涉及自评、各项目组互评、指导老师评分，回答问题评分，依次所占比率为20%、20%、30%、30%。在项目成果展示结束后，指导老师与不同项目组成员将对每个完成的项目成果提出3个问题，每个问题各占10%，这样的多元化考核方式激发了学生的学习动力，不再局限于为了完成作业而被动的学习，从而提高了学习的效率。

3.结束语

本研究对学院现阶段计算机相关专业大学生实践动手能力弱的原因进行了分析，侧重关注教学方式、教学内容、教学课程及考核方式等方面存在的问题。通过以计算机思维为导向的大学生程序设计能力改革，使得学生学习积极性更高，学习方式更主动，改革取得了较好的成效。但也要清楚认识到，目前取得的成绩只是一个好的开始，后续课题组将对以计算思维为导向的大学生程序设计能力培养问题进行不断的研究探索与改革实践，力争让大学生计算思维能力与程序设计知识的融合达到一个新的高度，并将学院的改革经验推广到兄弟院校，从而为培养符合市场需求的计算机应用型人才奠定坚实的基础。