1、計(jì)算思維與教學(xué)方法研究Study on computational thinking and teaching methods with Access database and program design as anexampleLiu Yuxiao ， Cheng Jianjun（ Hubei College of Arts and Sciences ，Xiangyang ，Hubei 441053， China ）： Withthecontinuousimprovementand development inthe fieldof computer science ， thesocial

2、requirementhaschanged， whichhas broughtnew requirementforuniversitycomputer general education： "computational thinkingability of students." In this paper， take the Accessdatabase and programming course as an example，thecharacteristics of the course are discussed. Takecultivating students&#

3、39; computational thinking ability asthe goal ，throughchoosingteachingcontent，organizingteachingprocessand designingevaluationmethods，a newteaching program is proposed.0 引言計(jì)算思維（ Computational Thinking）是美國卡內(nèi)基 ?梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（JeannetteM. Wing）教授于 2006年 3 月在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊Communications of the ACM雜志提出并定義的。

4、其定義是： 計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動1。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象與自動化。抽象是通過簡化、轉(zhuǎn)換、遞歸、嵌入等方法，進(jìn)而得出問題的求解方法； 自動化是充分利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力來實(shí)現(xiàn)問題求解。2010 年 7 月，北大、清華、浙大等九校聯(lián)盟在西安對計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)通識教育課程教學(xué)進(jìn)行了研討，認(rèn)為培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的一個(gè)重要內(nèi)容就是要潛移默化地使他們養(yǎng)成一種新的思維方式，即：運(yùn)用計(jì)算科學(xué)的基本概念對問題進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行為理解。1 數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域研究成果的不斷發(fā)展和完善，計(jì)算機(jī)科學(xué)

5、技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域。社會需求的變化， 使高校計(jì)算機(jī)教育的培養(yǎng)目標(biāo)從以前的“研究計(jì)算機(jī)本身”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝?jì)算機(jī)應(yīng)用”，甚至是“應(yīng)用計(jì)算機(jī)”。因此，如何把學(xué)生信息能力的培養(yǎng)提升到或者說聚焦到計(jì)算思維能力的培養(yǎng)上來，這對高校計(jì)算機(jī)教育是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會2011 年出版的高等學(xué)校文科類專業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求第6 版中明確提出：“大學(xué)計(jì)算機(jī)通識教育的教學(xué)目標(biāo)，不僅僅要強(qiáng)化基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能， 更重要的是在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決和處理問題的思維和能力， 理解計(jì)算機(jī)在問題求解過程中發(fā)揮的作用，展現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式，提升創(chuàng)新實(shí)踐能力 2 。”在教學(xué)要求

6、 的第三部分“課程體系及內(nèi)容”中也明確規(guī)定數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)屬于高校計(jì)算機(jī)公共課程類的核心課程。但是，在該類課程的實(shí)際教學(xué)中，普遍存在教師為教而教，學(xué)生為學(xué)而學(xué)、 為考而學(xué)的現(xiàn)象。 盡管各個(gè)高校已經(jīng)對數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行了不同程度的改革， 但是大多集中于簡單的分類和分層次教學(xué)， 并沒有明確將培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力作為教學(xué)目標(biāo)納入教學(xué)體系。本文以 Access 數(shù)據(jù)庫與程序設(shè)計(jì)課程為例，在教學(xué)內(nèi)容取舍，實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)、課程考核等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)重點(diǎn)體現(xiàn)計(jì)算思維這一導(dǎo)向。2 課程實(shí)施方案經(jīng)過對 Access 數(shù)據(jù)庫與程序設(shè)計(jì)這門課程特點(diǎn)的分析，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將該課程的教學(xué)方案歸納成四個(gè)部分，如圖1所

7、示。 備課 理論教學(xué)過程 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程 考核 以計(jì)算思維為導(dǎo)向 以問題驅(qū)動法組織教學(xué)過程 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)探索性實(shí)驗(yàn) 重新梳理各個(gè)知識模塊 重點(diǎn)定位于思維和知識的結(jié)合點(diǎn)上圖 1 以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)方案2.1重新梳理課程教學(xué)內(nèi)容， 確立和計(jì)算思維相關(guān)的各知識模塊 在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中，重新梳理課程教學(xué)內(nèi)容，確立和計(jì)算思維相關(guān)的各知識模塊。以計(jì)算思維為導(dǎo)向選擇、平衡、取舍教學(xué)內(nèi)容。 將教學(xué)內(nèi)容重新歸納整理， 形成若干個(gè)不同的知識模塊，系統(tǒng)梳理各知識模塊內(nèi)所蘊(yùn)含的可見、可實(shí)現(xiàn)思維，引出思考點(diǎn)，將知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥R的思維傳授。例如，作為數(shù)據(jù)庫與程序設(shè)計(jì)課程講授基本內(nèi)容的關(guān)系數(shù)據(jù)庫就是采用關(guān)系

8、模型抽象表達(dá)了現(xiàn)實(shí)世界中的事物以及事物之間的各種聯(lián)系 3 。因此，在這里我們可以將關(guān)系模型及其相關(guān)概念作為一個(gè)知識模塊， 重點(diǎn)講述現(xiàn)實(shí)世界中事物信息抽象為數(shù)據(jù)庫中可存儲數(shù)據(jù)的過程。 再如，將以上抽象思維的結(jié)果在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，也就是建立數(shù)據(jù)庫的過程， 這體現(xiàn)了自動化這個(gè)本質(zhì)，也是將理論成果應(yīng)用于技術(shù)實(shí)踐的過程。2.2以計(jì)算思維能力的培養(yǎng)為導(dǎo)向組織理論教學(xué)過程在課堂上采取師生互動的方式，采用問題驅(qū)動教學(xué)法。首先回顧前面學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，通過學(xué)生講述，教師引導(dǎo)，歸納出問題所在，由學(xué)生提出問題的解決方案，教師和學(xué)生共同論證解決方案的可行性，最后達(dá)到解決問題的目的4 。整個(gè)教學(xué)過程由學(xué)生發(fā)言教師引出問題學(xué)生

9、提出解決方案教師和學(xué)生共同論證方案可行性教師歸納總結(jié)等幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。例如：數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建完成后， 用戶需要對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，主要包括增加、修改、刪除和查詢等訪問操作，其中，數(shù)在窗體學(xué)據(jù)查詢是數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用中最常見的操作。 在課堂上， 可聯(lián)系現(xiàn)實(shí)中數(shù)據(jù)查詢的例子， 先由學(xué)生講述， 再由老師引導(dǎo)出一個(gè)具體的查詢問題， 然后由學(xué)生提出該查詢問題的解決方法， 之后由老師和學(xué)生共同論證該查詢方法的可行性并實(shí)現(xiàn)該查詢， 驗(yàn)證查詢結(jié)果的正確性， 最后由老師進(jìn)行歸納總結(jié)， 討論是否有其他的查詢方法可解決該查詢問題， 并比較多種查詢方法的優(yōu)劣性。 在教學(xué)過程中老師應(yīng)當(dāng)正確處理理論、技術(shù)、方法之間關(guān)系。從確定

10、性，可行性，驗(yàn)證性角度出發(fā)， 在問題的歸納、 解決方案的提出、方案可行性論證等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)出計(jì)算思維能力培養(yǎng)這一導(dǎo)向。使學(xué)生在理論的學(xué)習(xí)中不斷加深理解“計(jì)算機(jī)在求解問題過程中發(fā)揮的作用”。2.3以計(jì)算思維能力的培養(yǎng)為導(dǎo)向組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程將實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究探索性實(shí)驗(yàn)三大部分。 在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中增加基于知識的思維性內(nèi)容， 學(xué)生通過驗(yàn)證性操作領(lǐng)會計(jì)算思維的思維方法。 在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的能力， 將問題歸納轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠解決的問題， 利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力完成問題的求解。 在研究探索性實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)計(jì)算思維和各個(gè)學(xué)科的交叉， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的不確定性，

11、 實(shí)現(xiàn)手段具有多樣性， 通過學(xué)生的探索和研究在更大范圍內(nèi)拓展創(chuàng)新意識，提升科學(xué)研究能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。例如，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)建一個(gè)“教學(xué)管理”窗體，上添加若干個(gè)“按鈕”控件并實(shí)現(xiàn)“按鈕”控件的各個(gè)功能。生在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)仔細(xì)體會窗體中事件驅(qū)動的機(jī)制。 然后在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生自己動手創(chuàng)建一個(gè)“教學(xué)管理”窗體下的“學(xué)生成績管理”子窗體，分別添加“成績輸入”、“成績查詢”、“返回主窗體”等“按鈕”控件并完成其功能。最后，在研究探索性實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生結(jié)合各自的專業(yè)領(lǐng)域， 看看能否使用 Access 數(shù)據(jù)庫中的窗體實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)管理功能。2.4將考核重點(diǎn)定位于知識和思維的結(jié)合點(diǎn)上以涵蓋思維的

12、知識點(diǎn)作為問題提出，以處理問題所運(yùn)用的思維為填充內(nèi)容，以此構(gòu)成思維與知識的完美組合5 。考試內(nèi)容在覆蓋知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上體現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維的掌握程度， 并向思維與專業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合的方向上傾斜。將考核方式分為平時(shí)成績、 實(shí)驗(yàn)成績、 課程設(shè)計(jì)和上機(jī)考試四部分。縮小平時(shí)成績和機(jī)考成績在在總評成績中的比重， 增加實(shí)驗(yàn)成績和課程設(shè)計(jì)成績的比重。 在上機(jī)考試中重點(diǎn)考查學(xué)生對蘊(yùn)含計(jì)算思維知識點(diǎn)的掌握情況。 實(shí)驗(yàn)成績的考核向設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究探索性實(shí)驗(yàn)傾斜， 重點(diǎn)考查學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的實(shí)際動手能力。針對某一個(gè)或若干個(gè)蘊(yùn)含思維的知識單元， 布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)由學(xué)生在課后完成， 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容上要重點(diǎn)體現(xiàn)計(jì)算思維的思想，在設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)計(jì)算思維的處理方法， 在效