基于计算思维的案例教学法在VB中的应用研究

摘要：VB 程序设计知识点多、理论性和灵活性均较强，传统教学模式在 VB 教学中存在一定的弊端。为了培养具有计算思维、创新能力和创新精神的复合型人才，改善VB 程序设计的教学效果，在VB课程教学中采用了基于计算思维的案例教学法。该文阐述了计算思维的基本概念，并且讨论了基于计算思维的案例教学法的案例设计原则和教学实施过程。实践表明，在VB教学中采用基于计算思维的案例教学法有利于培养学生的思维意识和思维方法，进而提高用计算机解决问题的能力。

关键词：计算思维；案例教学法；教学模式；VB程序设计；思维意识

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8352-03

1 概述

随着信息技术的发展，计算机的应用遍及社会各行各业，计算机应用能力的培养不仅限于计算机专业的学生，运用计算机技术解决专业问题是当代大学生必须具备的基本素质。对非计算机专业学生的计算思维能力的培养是大学计算机基础课程教学的首要任务。 “Visual Basic 程序设计语言”（以下简称 VB）作为一门面向对象的程序设计语言，具有简单易学、功能强大、应用广泛的特点。因此，各高校把VB作为非计算机专业进行计算机教育的基础课程之一。由于非计算机专业学生基础薄弱，导致学生认为这门课难学、难懂，另外，有些学生认为这门课跟所学专业无关，缺乏学习的兴趣和热情，所以难以达到理想的教学效果。这就要求教师要不断进行教学改革，从教学模式、教学理念、教学方法等方面推陈出新，以激发学生的求知欲望，改善教学效果，最终提高学生的计算机应用能力和研究创新能力。

案例教学法是指依据教学目标和教学内容，采用案例组织教学的一种教学方法。把抽象的理论和概念融入具体的案例中，使学生清楚地认识到这些原理、概念在实际场景中的应用，有利于激发学生的学习热情和动力。案例教学法注重培养学生用计算机解决实际问题的能力，而不仅仅是学习一些原理和规则。

目前，计算思维的培养成为国际和国内计算机教育界关注的热点，计算思维能力不仅是计算机专业学生应该具备的能力，也是所有大学生应该具备的能力。将计算思维融入到程序设计教学中有助于培养学生的思维方式和创新能力，从而有助于创新人才的培养。

本文依据计算思维的方法和案例教学模式的特点，结合VB程序设计教学的现状，探索采用基于培养学生计算思维能力的案例教学法来改革教学模式，改进教学理念，改善教学效果，培养学生创新能力。

2 计算思维

2.1 计算思维概念的提出

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授首次提出并定义了计算思维（Computational Thinking）。她认为，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[2]。计算思维是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像阅读、写字、做算术一样，成为人们最基础、最普遍、最适用和不可缺少的思维方式。计算思维的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation），即如何按照计算机求解问题的基本方法去考虑问题的求解，以便构建出相应的算法和基本程序。

2.2计算思维培养与程序设计教学

周以真教授认为，计算思维不仅是计算机科学家才应具有的思维，而是每个学习者都应具有思维，终有一天计算思维会像读、写能力一样，成为每个人的基本能力。学习程序设计课程的目的不应仅局限于计算机编程，而是解决各领域各类型的问题。程序设计课程是训练学生思维能力的一个最直接最重要的平台，计算思维则提供了重新审视程序设计教学的视角，将计算思维融入到程序设计教学中会大大提高学生的思维方式和解决实际问题的能力。教师重视和培养学生的计算思维能力，可使学生提高学习兴趣，改善教学效果。因此，程序设计课程的教学核心内容是计算思维的培养，而不仅仅是学习编程技术。师生都应转变观念，在整个教学环节中都应重视和体现出计算思维这一核心思想。

3 基于计算思维的案例教学法

在VB 课程教学中，引入计算思维的思想和理念，以案例教学作为方法和手段，培养学生分析问题、解决问题的能力，将以知识传授为主转变为以计算思维能力的培养与应用为主，为学生今后的学习、生活和工作打下一个坚实的基础。

3.1案例教学法的理论基础

案例教学法长期以来一直是MBA 教学的重要方法之一。经过长期的教学实践，案例教学法以其先进的教学理念、鲜活生动的教学方式已经被推广到 MBA 以外的许多课程中，成为现代教学中一种不可替代的重要方法。所谓案例教学法是指在教学过程中，根据教学目标、教学内容的需要，采用案例组织教学的一种启发式教学方法，通过对典型案例的分析设计，逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。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[3]。

3.2 基于培养学生计算思维的教学案例设计原则

案例教学法以案例为核心展开教学，因此，教学案例设计的质量将直接影响到案例教学效果。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[4-5]。

1）案例的针对性。教师要明确教学内容所涉及计算思维的内容，从培养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。按照计算思维重组教学案例，让学生更能体会计算思维的本质，即抽象和自动化。

2）案例的实用性。选取的教学案例要有一定的实际应用价值。在选择教学案例时，尽量以专业来区分，围绕与学生自身专业相关的案例进行授课，培养学生运用计算思维解决本专业领域问题的能力。这样才能让学生体会到程序设计的真正作用，才能调动学生学习的积极性。

3）案例的趣味性。设计有趣的案例能够大大激发学生的学习兴趣，从而以兴趣带动学生主动学习，调动了学生学习的主动性。例如： 在讲授计时器控件时，采用了“随机抽奖”案例；讲授IF语句嵌套使用时，采用了“龟兔赛跑”案例；讲授循环语句使用时，采用了“猜数游戏”案例等等。这些生动有趣的案例很容易吸引学生的注意力，使学生积极主动的参与教师的课堂教学，探究问题的解决方法，教学效果可想而知。

4）案例的难度。选择案例要考虑学生的知识背景，过于复杂或过于简单的案例，都会导致学生学习兴趣的下降。所以，选取的案例难度要与学生的认知水平相当，这样才能激发他们的学习动力。

5）案例的循序渐进性。是指设计一组案例，后一个案例是在前一个案例的基础上进行，难度逐步加大，功能逐步完善。这种由简单到复杂的循序渐进的案例设计方法，符合学生的认知规律，有利于逐步培养学生的计算思维能力。例如，在讲授顺序结构程序设计时采用了案例“计算三角形面积”，在选择结构程序设计时可以继续完善该案例，加入判断输入的三边长度能否构成三角形的条件判断。通过不断的对案例进行修正、改进，拓宽案例所包含的知识点，逐步提高学生分析问题、解决问题的能力。

6）案例的综合性。设计的案例既要有知识点案例，又要综合性案例。仅有知识点案例，会导致学生缺乏综合运用所学的 VB 知识解决问题的能力。综合性案例贯穿于某章、某几章或整门课程的教学内容，可以将知识点有机结合在一起，便于学生对 VB 知识结构的整体认识，有利于提高学生综合运用知识的能力。

3.3基于培养学生计算思维的案例教学法实施过程

基于计算思维的案例教学法在VB程序设计教学中的实施流程如图1所示。

1）案例演示。首先通过一个个典型案例的运行效果，尤其在VB课程中还可以配有丰富多彩的可视界面和多媒体功能，可以有效地激发学生的好奇心和求知欲。激发他们自主探究案例如何实现的奥秘。

2）案例分析。在案例分析过程中，首先要提出实现案例所需要解决的问题，使学生明确要完成的任务目标，问题的设置是体现教师如何正确引导和启发学生进入案例情景的关键；然后是问题的表示，即如何建立模型，以便于用计算机进行求解。

接下来与学生共同探讨解决问题的计算思维方法，进而引出相关的知识点。案例教学是以问题为导向，把枯燥单调的理论学习，变成解决真实问题的公开讨论，在不断的提出问题、分析问题、解决问题的过程中，使学生掌握了抽象的理论知识，培养了计算思维能力。

3）案例设计。学生通过教师的讲解、分析， 体会了实现案例的基本思路和方法。在案例设计实现阶段，可以由师生合作完成界面的设计和代码的编写，使学生逐渐形成编写VB程序的思维方式。在这一阶段以教师为主导、学生为主体，充分调动学生的主观能动性，参与意识。学生看到自己完成的案例效果，也会有一种成就感，从而激发学生学习VB程序设计的热情。

4）归纳、总结、拓展。每个案例教学结束后，应就案例教学中所涉及的计算思维方法和相关的知识点进行归纳和总结，巩固加深知识体系。另外，启发学生对案例进一步思考、讨论，在案例的基础上是否有拓展和创新，以及案例设计中的不足。 引导学生自主探究解决问题，培养学生创新思维能力。

4 结论

基于计算思维的案例教学法在充分整合计算思维方法和知识点的前提下，注重学生计算思维和自主探索能力的培养。在 VB 程序设计中使用基于计算思维的案例教学法，避免了枯燥繁杂的理论说教，借助形象的案例来讲解计算思维方法，符合认知规律，切实能够提高学生的学习兴趣和分析问题、解决问题的能力。因此，在 VB 程序设计教学中，合理有效地使用基于计算思维的案例教学法有助于解决传统教学之不足，从而提高教学质量。

参考文献：

[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（9）：5-9.

[2] 周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）： 83-85.

[3] 贾茹，郝长胜，裴衣非.Visual Basic程序设计课程的计算思维教学实践[J]. 电脑知识与技术，2011，7（25）：6266-6268.

[4] 龚沛曾，杨志强，陆慰民，许兰兰.案例教学法在“Visual Basic程序设计”课程中的应用[J].计算机教育，2004（5）：62-63.

[5] 李志辉.VB 教学案例设计的总体思路及其实例解析[J].计算机教育，2009（22）：90-92，125.