基于计算思维的Excel案例教学研究

摘 要：培养学生的“计算思维”能力是大学计算机基础教学的核心任务，也是一个长期的，需要不断进行探索、努力实践的过程。针对传统Excel教学中存在的问题，在教学实践中开展案例教学，为培养具有计算思维能力和创新精神的人才，进行了有益的探索。

关键词：计算思维；Excel；案例教学

中图分类号：TP391.6

计算思维是由美国卡内基.梅隆大学计算机系主任周以真教授在2006年提出的教育理念。周以真教授对计算思维的定义：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。信息社会中计算思维应该和阅读、写作、算术一样，成为每个人必须具备的基本技能。必须正确认识大学计算机基础教学的重要地位，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。

为了落实大学计算机课程教学中计算思维能力培养的目标，教师应充分考虑学科专业特色，针对不同类别的专业，制定不同的教学内容和教学方案。Excel作为最流行的数据处理和统计分析软件，广泛应用于管理、统计、财经、金融等领域。Excel教学是大学计算机基础教学的重要组成部分，也是经管专业学生的必修内容，很多高校也开设了Excel相关的公共选修课程。Excel教学是大学培养文科学生计算思维能力的重要手段。

1 Excel课程教学现状分析

Excel的应用非常广泛，只要涉及到数据处理，就可以选择使用Excel来解决。目前的Excel课程教学中存在着几个主要问题：

1.1 狭义工具论。目前，在Excel教学过程，很多教师把Excel仅仅作为数据处理工具介绍，着重讲解Excel的操作细节。教学场景往往是：一边教师先简单介绍Excel菜单功能，再详细演示操作过程；另一边，学生被动接受传授的知识，然后依照教师讲解重复操作。这种“软件培训式”的教学使学生认为学习Excel就是学会如何使用Excel工具，使学生缺乏自主思考和独立解决问题的能力。

1.2 教学内容缺乏针对性和灵活性。不同专业学生的Excel课程采用相同的教学大纲、教学内容和教学案例。使得学生认为Excel课程和本专业的其他课程没有关联，缺乏对Excel课程学习的兴趣和动力，对课程的学习没有给予足够重视。

1.3 教学模式落后。目前，多媒体教学技术已经得到了广泛应用，多媒体教学丰富了教学内容，投影演示等手段使讲解内容更加直观形象。但在Excel课程的实践教学中，多媒体的教学手段并没有改变传统的授课方式，还是以教师课堂上讲，学生在下面听的填鸭式教学模式为主，学生学习的积极性没有充分调动起来。

近年来，大学积极推进计算机基础课程教学改革，把培养学生“计算思维”能力作为计算机基础课程教学的核心任务。教学实践中，程序设计类课程教学作为“计算思维”能力培养重要途径。Excel具有强大的数据处理和数据分析功能，需要学生具有较强的逻辑思维能力和数学知识，如果要实现自动处理功能，还需具有一定的编程能力。Excel教学能够提高学生计算思维能力和创新实践能力。

2 基于计算思维的Excel案例教学

案例教学法作为一种全新的教学方法，起源于美国，最早被应用于实践性很强的法学教育中，后来被广泛应用于其他学科，是一种深受教师好评、学生欢迎的教学方法。Excel是一门实践性和应用性很强的课程，教学实践中，我们引入计算思维的观念，对项目驱动，以问题为导向的案例教学进行了有益的尝试，培养学生分析问题、解决问题的能力，取得了良好的教学效果。

2.1 案例教学法。案例教学法就是依据教学目标和教学内容，以学生为主体，在教师的指导下，运用典型案例，组织学生通过对案例的调查、阅读、思考、分析、集体讨论与交流等系列活动，提高学生综合运用各种科学理论知识进行识别问题、分析问题和解决问题的能力，同时培养学生创新精神和团队协作精神的教学方法。

案例教学法把抽象的理论和概念融入具体的案例中，有利于激发学生的学习热情和动力，可充分发挥学生的主体作用，与传统的灌输式教学法相比，案例教学法注重培养学生用计算机解决实际问题的能力以及创新能力。

2.2 教学案例的特点。案例是案例教学的核心，也是案例教学的载体，案例的质量如何在很大程度上关系着案例教学的成败。可以说离开了案例，案例教学就无从谈起。Excel教学案例设计应以激发学生的求知欲，培养学生计算思维能力为基本原则。

Excel教学案例应具有以下几个特点：（1）真实性。案例取材于生活、工作中的实际；（2）典型性。选取的案例要具有一定代表性的典型事例，概括和辐射许多理论知识，包括学生在实践中可能会遇到的问题，从而使学生不仅掌握有关的原理和方法，而且也为他们将这些理论和方法运用于实践奠定了一定的基础；（3）针对性。根据学生的专业特点，设计与学生专业密切相关的案例，培养学生运用计算思维解决本专业领域问题的能力；（4）启发性。教学中所选择的案例是为一定的教学目的服务的，因此，每一案例都应能够引人深思，启迪思路，进而深化理解教学内容。

2.3 基于计算思维的Excel案例教学实践。在对经管类专业学生讲授Excel函数知识时，针对学生专业特点，选择某小型外贸公司财务部门计算员工工资的教学案例，要求使用公式和函数计算员工应缴个人所得税额。在教学实践中参照以下步骤实施案例教学。（1）介绍教学案例的来源和相关背景知识，进行教学案例演示，激发学生学习兴趣，使学生对Excel函数在财务工作中的应用有了直观的了解。许多小微型企业的员工工资采用Excel软件来管理，包括计算员工应发工资、应缴个人所得税、实发工资及汇总统计工资数据等。根据我国对于计算个人所得税的有关规定，个人所得税法的计算方法为：应纳个人所得税税额=应纳税所得额×适用税率-速算扣除数。应纳税所得额=扣除三险一金后月收入-扣除标准。扣除标准为3500元/月。2011年9月1日起调整后的7级超额累进税率如图1所示；

图1 税率表

（2）分析案例，提出要研究解决的问题，并对问题进行形式化的描述。根据已知条件，财务部门已有员工的基本工资、各类津贴、三险一金等财务数据，需根据计算个人所得税的相关规定，计算出应缴个人所得税额，进而计算员工的实发工资。根据计算所得数据，可制作企业员工工资明细表、上报税务部门的个人所得税申报表、报送银行的员工工资发放明细表；（3）运用计算思维方法分析问题，提出解决方法，进而引出相关的知识点，引导学生完成案例设计任务。计算员工个人所得税，需要有员工应纳税所得额、适用税率和速算扣除数等数据。应纳税所得额可以由基本工资+各类津贴-三险一金扣除数-3500计算得到。而适用税率和速算扣除数是由应纳税所得额大小决定的。由此可知，问题的关键在于如何根据应纳税所得额求得相应税率和速算扣除数。使用Excel的IF条件判断函数和VLOOKUP查找引用函数都能解决此类问题。针对新知识点，详细介绍IF函数和VLOOKUP函数的功能和使用要点，并通过简单应用加深理解。在掌握新知识点的基础上，引导学生完成案例设计任务。

使用IF函数计算使用税率的公式如下（假定计算得到的应纳税所得额在Q6单元格）：

IF（Q6>80000，0.45，IF（Q6>55000，0.35，IF（Q6>35000，0.3，IF（Q6>9000，0.25，IF（Q6>4500，0.2，IF（Q6>1500，0.1，IF（Q6>0，0.03）））））））

同理，计算速算扣除数为：

IF（Q6>80000，13505，IF（Q6>55000，5505，IF（Q6>35000，2755，IF（Q6>9000，1005，IF（Q6>4500，555，IF（Q6>1500，105，IF（Q6>0，0）））））））

为符合查找和引用函数VLOOKUP的使用规则，需对超额累进税率表做简单的修改，如图2所示。

图2 修改后的税率表

计算适用税率的公式如下：VLOOKUP（Q6，税率表！$B$3：$C$9，2，TRUE），计算速算扣除数的公式为：VLOOKUP（Q6，税率表！$B$3：$D$9，3，TRUE）；（4）案例教学结束后，就案例教学中所涉及的计算思维方法和相关知识点进行归纳和总结，巩固加深知识体系。启发学生对案例进一步思考、讨论，在案例的基础上是否扩展和创新，以及案例设计中的不足，培养学生的计算思维能力和创新能力。

3 结束语

计算思维是信息社会人才的必备基本技能，在Excel课程中使用以学生为主体，在教师指导下的案例教学，注重学生计算思维和创新精神的培养，符合认知规律，提高学生的学习兴趣和分析问题，解决问题的能力。

参考资料：

[1]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养[J].中国大学教学，2010（09）：5-9.

[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（36）：8352-8354.

[3]李花，梁辉.基于计算思维的Excel课程教学改革初探[J].工业与信息化教育，2013（06）：87-89.

[4]於建华，凌云.基于计算思维的大学计算机基础课程教学改革[J].计算机教育，2014（17）：5-7.

[5]甘才军，周娅.计算机基础教学与文科生计算思维培养[J].计算机教育，2012（19）：20-23.

[6]丁琳，马淑萍，胡义香.“大学计算机”中面向经管类专业的Excel教学研究[J].电脑知识与技术，2014（18）：4206-4207.

[7]王若宾，胡健，杜春涛.文科专业数据库课程教学方案设计―兼谈计算思维的培养[J].计算机教育，2014（11）：14-17.

作者简介：黄宏涛，男，河南新密人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用、数据挖掘。

作者单位：广东外语外贸大学 思科信息学院，广州 510006