计算思维中VisualBasic程序设计课程研究

一、计算思维

目前公认的“计算思维”定义是周以真教授在2006年首先提出的，即计算思维是运用计算机科学的思想和方法来进行问题求解和系统设计以及理解人类行为的一系列思维活动。中国科学院院士陈国良教授也认为，计算思维是振兴大学计算机教育的有效途径，能够促使科学与工程领域产生革命性的创新成果。“计算思维”的本质可以归纳为抽象化和自动化。其中抽象化是通过递归、转换和嵌入等基本方法，将一个复杂问题转换成简单子问题并进行求解的过程，其表现形式为从现实世界到计算机世界的一种映射模型。与数学思维相比，计算思维是基于计算机知识的抽象，在抽象的同时还要考虑其在计算机内部表达的操作性和可行性。自动化是按照计算机分析问题的基本模式来构建相应的计算机算法和运行程序，并利用计算机的强大运算能力来求解实际问题。因此计算思维是一种基于问题求解、形式规整的思维方式。在实际应用过程中，计算思维不仅仅是计算机科学研究人员要理解的思维模式，也是每个人应该掌握的基本技能。为便于理解，周教授又将计算思维具体分为关注分离、启发推理、嵌入转化、仿真、保护、冗余容错等基本概念和思维方法，这些方法在实际工作中发挥着重要的作用。作为一种思维活动，计算思维不是一种僵化的具体问题的解决方法，而是具有广泛适应性的思考方式，其主要特征有：（1）计算思维的实现主体是人本身，而不是计算机等电子设备。计算思维不是把人的思维固化到机械的计算机模式中，而是努力构建求解问题的一种有效途径，借助计算机信息系统来实现具体的操作。（2）计算思维是一种能够进行多层次、多类别抽象的思维方法，不是具体的计算机软件编程或硬件的机械重复。（3）计算思维与数学思维具有交叉性和互补性。计算思维的形式化表达是在数学思维基础之上构建起来的，同时在运用计算机去解决实际问题时，必须融合计算思维与数学思维进行综合思考。

二、引入计算思维的VB程序设计教学

思维方法的培养比知识内容本身更重要。在日常程序课程教学过程中，我们要通过教学方式的不断调整来潜移默化地培养学生的计算思维能力和创新精神。VB是一种面向对象开发的程序设计语言，主要概念包括类、继承、多态、封装等，强调面向对象的程序语法结构，更强调从现实世界物理结构到计算机世界逻辑结构的抽象表达。在教学过程中，不仅要使学生掌握基本的程序语言语法规则，更重要的是培养学生的计算思维理念和基于该思维的分析问题、解决问题的综合能力。面向对象程序设计围绕现实世界的基本概念来组织相关模型，它强调从问题域的概念到软件程序和界面的直接映射，更加接近人类的思维过程。因此，在实施计算思维教学过程中，教师要根据实际问题来组织教学资料，并按照学生的专业背景和基础知识的掌握情况对教学内容进行适度调整。

（一）分析课程典型案例

在VB程序设计教学过程中，我们从计算思维的角度出发，按照问题求解的一般步骤来重组课程中的典型习题案例。将问题求解提升到计算思维的高度，使学生在求解实际问题的过程中，更加深刻地领会、理解计算思维的本质，即抽象化和自动化。

（二）类与对象的计算思维教学分析

类和对象是面向对象程序设计中两个最基本的概念，对其理解的透彻程度将直接影响后续内容的学习效果。在学生掌握了类与对象的基本概念后，我们就可以启用计算思维教学去引导学生进行深入分析。教师可以分析每个事物的特征和相应的动作，构建其描述属性指标和操作方法，如图书有书号、书名、作者、出版社、ISBN号等基本属性，有借阅图书、归还图书等基本动作。根据类的概念对不同的图书分别进行抽象可以生成图书类，并基于前面的分析确定类的数据成员和操作方法，用VB程序语言进行描述，将其转化成计算机解决问题的描述元素，通过类的实例化，生成计算机世界的对象：图书对象、图书对象、图书对象等，从而通过面向对象的方法对问题进行描述和解答。

三、实施计算思维需要注意的问题

（一）体现计算思维的主体

计算思维是一种思维方式，在VB程序设计教学过程中要体现计算思维的主体对象。学生是计算思维培养的思维主体，具有较强的主观能动性；教师是计算思维的指引者，主要负责学生的思维引导和启发。在教学过程中，教师需要把握好引导的度，既要防止学生简单机械地重复已有的思维内容，又要避免进行灌输式教学，要在引导的同时设置好思维情境和问题，启发学生积极主动地运用计算思维去分析问题和解决问题。

（二）实践教学是“计算思维”培养的有效途径

不断强化理论知识的实践教学，是加深对程序设计理解并逐步培养“计算思维”的最好途径。在课堂教学环节，教师应当通过验证性实验来帮助学生掌握基础知识和分析方法。在实践教学环节，教师要多设计综合性实验，强调程序设计过程中算法的多样性和解决问题的复杂性。此外，学生的思维方式具有跳跃性和多样性。在教学过程中，教师对学生思维方式要适时引导，启发学生对问题进行多层次的分析，提升思维的灵活性和创造性。

（三）遵循学生的认知规律

计算思维的培养目标是在传授知识的同时，训练学生基于计算机系统进行分析问题和解决问题的能力，是一项长期的、复杂的过程，不可能一蹴而就。因此，在VB程序课程教学过程中，不能为了计算思维而刻意强调计算思维，要遵循学生的思维认知规律，同时有效结合其他的教学方法，如案例分析法、项目实践法等，使学生的计算思维能力在学习知识的同时自然形成。

四、结语

VB程序设计中的许多知识点和思维方式都有很好的引导性和启发性，为计算思维教学的开展提供了生动的案例。将计算思维有意识地融入到VB程序教学过程中，不仅增强了学生分析、解决问题的能力，更有利于学生用计算机学科独特的思维方式开展创新思维。计算思维正在改变当前计算机的教育理念，这就要求教师必须不断提高自身的教学能力，研究教学方法。当然，作为一种教学改革和教学尝试，计算思维还需要进一步深入和完善，特别是计算思维教学如何与其他教学方法有效结合，在培养学生计算思维的同时，真正提高实际教学效果。

作者：王金虹 马斌 单位：山西中医学院