韓道軍

摘要：《Web系統(tǒng)與技術(shù)》課程以網(wǎng)頁設(shè)計和網(wǎng)站開發(fā)為主要授課內(nèi)容，與實踐結(jié)合緊密。傳統(tǒng)教學方式通過獨立案例逐步對各個知識點進行講解，忽視了學生的實踐經(jīng)驗及思維訓練，學生對知識點理解孤立且不深刻，影響教學效果。探討基于計算思維能力培養(yǎng)下的《Web系統(tǒng)與技術(shù)》課程教學問題，闡述如何在教學過程中培養(yǎng)學生計算思維能力。

關(guān)鍵詞：計算思維；Web系統(tǒng)與技術(shù)；教學改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.151489

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A 文章編號

文章編號：16727800（2015）008021402

0 引言

計算思維由美國卡內(nèi)基·梅隆大學計算機系主任周以真教授于2006 年在權(quán)威雜志Communication of the ACM上提出。她指出計算思維是運用計算機科學的基本概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為等涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動[1]。此后，國內(nèi)學者對計算思維產(chǎn)生極大興趣，陳國良院士、董榮勝教授、馮博琴教授等多位專家學者組織了若干次計算思維研討會[2]。目前，許多高校正在以大學計算機基礎(chǔ)課程為切入點嘗試在教學中培養(yǎng)學生的計算思維[3]?！禬eb系統(tǒng)與技術(shù)》是一門介紹網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)的課程，以網(wǎng)頁設(shè)計和網(wǎng)站開發(fā)為主要授課內(nèi)容，與實踐結(jié)合緊密，且有較強的視覺效果，許多學生都對該課程感興趣，因此在該課程中引入計算思維模式對學生的計算思維能力培養(yǎng)有積極意義[45]。

1 課堂教學中的計算思維

課堂教學中可以貫穿計算思維，對網(wǎng)站開發(fā)與網(wǎng)頁設(shè)計過程中遇到的問題進行分析和抽象，運用計算思維解決問題。比如：計算思維采用抽象和分解來設(shè)計復雜的系統(tǒng)，這在課堂教學中可以經(jīng)常使用。當探討某個問題時，不要急于給出答案，而是先分析問題，然后分解，根據(jù)已有知識，找出解決方案，讓解決過程條理化，而且基于計算機工作原理，貫徹機械化思想。《Web系統(tǒng)與技術(shù)》以網(wǎng)頁設(shè)計和網(wǎng)站開發(fā)為主要授課內(nèi)容，可以選用的開發(fā)語言眾多，如ASP.NET、PHP和JSP等?？紤]到學生的學習興趣與可接受程度，本文選擇ASP.NET。該語言使用簡單、語法簡潔、易于上手，容易給學生帶來成就感。此外，教師能從具體的技術(shù)細節(jié)中解脫出來，將主要精力投入到思維訓練中去。

1.1 教學中存在的問題

當前教學中，部分教師實際工作經(jīng)驗較欠缺，容易把語法講解和技術(shù)細節(jié)混淆，忽視了思維訓練及興趣的建立，在這種模式下，面臨如下問題：①學生學習興趣剛開始時很高，但是隨著面臨的困難越來越多，不知從何下手。時間一久，學習興趣逐漸減退；②大部分學生由于自身缺乏實踐開發(fā)經(jīng)驗，只能跟隨課堂節(jié)奏，模仿課堂中講授過的范例，不了解設(shè)計范例的背景，造成已有知識不能靈活運用，與實踐嚴重脫節(jié)；③大部分課堂教學僅僅講授孤立的知識點與技術(shù)，缺乏對應(yīng)用場景的介紹及靈活運用，注重傳授“做什么”和“怎么做”，忽視了“為什么要這么做”，及與其它方式的對比。

1.2 教學內(nèi)容設(shè)計

教師要深刻理解計算思維的本質(zhì)，將傳統(tǒng)的知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學生學習興趣和使用計算機解決實際問題的能力。首先，在教學內(nèi)容中可以穿插其它學科知識，改變枯燥的授課方式，將新知識與已有知識融合，使學生牢固掌握所學知識并靈活運用。在教學內(nèi)容設(shè)計上，對網(wǎng)頁前端開發(fā)技術(shù)（Web標準、HTML5、CSS3.0、JavaScript與jQuery、Canvas等）和網(wǎng)頁后端開發(fā)技術(shù)（服務(wù)器端開發(fā)語言C#、數(shù)據(jù)訪問技術(shù)、AJAX）、開發(fā)模式（ASP.NET WebForm、MVC）分別進行介紹，并以網(wǎng)站設(shè)計為例，演示設(shè)計思路及各種技術(shù)應(yīng)用，講解計算思維的應(yīng)用過程。除了介紹本課程地位、核心內(nèi)容及達標要求外，還需要介紹本課程牽涉到的知識點與開發(fā)語言，使學生對該課程有清晰的定位，為計算思維培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

教師要注重計算思維的培養(yǎng)，與基礎(chǔ)知識掛鉤，增強學生對知識的掌握和應(yīng)用能力。可把計算思維分解為一些特征點，如規(guī)約、嵌入、轉(zhuǎn)化、仿真、遞歸、并行、抽象、分解、保護、冗余、容錯、糾錯、系統(tǒng)恢復、啟發(fā)式、規(guī)劃、學習、調(diào)度、折中、優(yōu)化等[6]，在設(shè)計問題和構(gòu)造應(yīng)用場景時盡可能包括這些計算思維能力。比如規(guī)劃一個項目時，可考慮分組討論；對數(shù)據(jù)訪問操作時，除了利用現(xiàn)有的LINQ訪問方式，還要考慮使用經(jīng)典的SQL語句嵌入到開發(fā)語言中；在頁面輸入設(shè)計中，必須考慮如何容錯，能夠?qū)τ脩舻腻e誤輸入進行驗證和處理。

1.3 教學方式設(shè)計

目前，課堂講授仍然是主流的教學方式，在這種教學模式下，學生處于被動地位。計算思維教學模式的重點是啟發(fā)式教學，需要引入多種教學手段輔助學生學習。

（1）課程交互式演示，讓學生積極主動參與到教學過程中?！禬eb系統(tǒng)與技術(shù)》課程與其它課程不同，工科特征明顯，教師不能僅僅關(guān)注理論講解與說教，而要通過在課堂上演示操作步驟，講解正確的操作方式和代碼編寫思路以及程序出錯后的故障診斷和調(diào)試技巧，讓學生觀摩和體會；學生需要通過實踐練習掌握對應(yīng)的知識，完成從知識到技能的轉(zhuǎn)換。一般情況下，教師可以先講解某個知識點，然后演示操作過程，抽查學生當場操作，根據(jù)問題進行分析，講解計算思維下問題解決過程。

（2）MOOC教學。目前，網(wǎng)絡(luò)資源豐富，國內(nèi)外許多大學都設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)學習平臺，提供免費課程。教師在課堂上時間有限，更多的內(nèi)容需要學生自主探索，學生可在課外時間通過MOOC學習。

（3）小組討論。學生個人思維較為封閉，可以通過討論交流的方式啟發(fā)思維。教師在課堂上組織小組討論，有利于改變學生被動學習狀態(tài)，變被動聽課為主動思考。教師先提出問題，然后讓學生分組討論（面對問題時是如何考慮的，逐步分析的過程，以理解計算思維的嚴謹與分解特性），得出討論結(jié)果（經(jīng)過逐步分析后的結(jié)論或操作過程），并對這類問題進行歸納和總結(jié)，鍛煉學生的計算思維能力。

（4）視頻教學。教師可以收集和制作某些知識點講解視頻，在課堂或課后供學生觀看。在制作或選擇教學視頻時，一般時長5～10分鐘，過長會因耐心不足，失去進一步觀看的興趣。

（5）課程教學網(wǎng)站?！禬eb系統(tǒng)與技術(shù)》的教學目標是網(wǎng)頁開發(fā)與網(wǎng)站建設(shè)，教師完全具備構(gòu)建本課程教學網(wǎng)站的能力，將教學資料和收集到的素材發(fā)布到網(wǎng)站，供學生下載使用。同時，可以在課程教學網(wǎng)站中設(shè)置論壇，及時解答問題；設(shè)置問卷調(diào)查模塊，組織對某些核心問題的討論。

新技術(shù)的出現(xiàn)使教學方式更加多樣化，教師需要與時俱進，理解和掌握這些技術(shù)，運用這些新技術(shù)闡釋計算思維的內(nèi)涵。

2 實踐教學中的計算思維培養(yǎng)

將知識轉(zhuǎn)化為技能，離不開大量的實踐練習。實踐是檢驗《Web系統(tǒng)與技術(shù)》課程教學效果的重要標準。目前實踐教學過程中，注重對局部知識和具體技術(shù)的練習，缺乏對思維的訓練，而且過于強調(diào)新工具和經(jīng)過封裝后的新方法使用，忽略了內(nèi)部本質(zhì)問題的討論與理解，容易造成學生應(yīng)變能力差。經(jīng)驗表明，在計算機科學的學習過程中，越是基礎(chǔ)的，越是偏向計算機學科底層知識的課程越重要；而越偏向于使用技巧的知識，越容易在時代發(fā)展的潮流中被淘汰。專業(yè)基礎(chǔ)的掌握影響學生后續(xù)職業(yè)持續(xù)發(fā)展。因此，在實踐教學中，除了講授具體的知識和技術(shù)練習之外，更需要利用計算思維強化計算機學科中的基礎(chǔ)知識，為學生今后更好地發(fā)展打下基礎(chǔ)。

2.1 上機內(nèi)容設(shè)計

結(jié)合計算思維，圍繞頁面設(shè)計的核心流程和技術(shù)，在理解和遵循Web標準的基礎(chǔ)上，設(shè)置頁面設(shè)計HTML5、CSS樣式控制、Jquery事件及動畫設(shè)計、數(shù)據(jù)訪問、異步刷新等實驗題目，使內(nèi)容之間具有聯(lián)系，解決網(wǎng)頁中不同部分、不同階段的問題。同時，加強實驗過程管理，教師要檢查學生上機情況，查看實驗結(jié)果，交流實現(xiàn)過程，加強計算思維引導。在上機練習過程中，可以圍繞網(wǎng)頁配色加強對美學思維的訓練；圍繞頁面布局（DIV+CSS）加強對認知科學的理解與領(lǐng)悟；圍繞頁面中按鈕的布局理解人機工程學；圍繞網(wǎng)頁標準及MVC模式引入理解工程中的分離與復用思維；圍繞CSS的引入理解公因式提取法（需要統(tǒng)一控制的樣式提取到一個獨立的文件中），加強數(shù)學思維；這些內(nèi)容的講解與擴展能夠避免思維僵化，拓寬學生視野，加強對已有知識的理解與應(yīng)用。

2.2 自主選擇項目綜合練習

分解和抽象是計算思維的兩個關(guān)鍵點。對此，在講解案例的基礎(chǔ)上，建議學生分成小組，自主設(shè)計并實現(xiàn)一個與實踐結(jié)合較為緊密的網(wǎng)站，培養(yǎng)分解和抽象思維能力。前一節(jié)中上機內(nèi)容的練習圍繞網(wǎng)頁編寫展開，是指導教師已經(jīng)分解過的，學生只需要消化和理解即可。而本節(jié)中自主設(shè)計并實現(xiàn)的網(wǎng)站，需要學生發(fā)揮主觀能動性，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)使用情況，挑選感興趣的網(wǎng)站內(nèi)容或設(shè)計新的網(wǎng)站。為了防止“大鍋飯，養(yǎng)懶漢”的現(xiàn)象出現(xiàn)，小組負責人負責組織討論和任務(wù)分工，小組成員都必須參與編碼，并且每個成員負責的部分盡可能全面覆蓋有關(guān)技術(shù)。通過討論和交流，增強學生的計算思維能力，遇到問題能夠進行分解和抽象，結(jié)合已有知識找出解決方案。同時，培養(yǎng)學生工程化的思維模式，理解網(wǎng)站開發(fā)的全流程，從網(wǎng)站代碼開發(fā)后的程序部署、域名申請、空間發(fā)布及Web服務(wù)器的配置等方面進行全方位練習，增強實戰(zhàn)能力。

3 結(jié)語

本文在分析計算思維特征的基礎(chǔ)上，以《Web系統(tǒng)與技術(shù)》課程為目標，在課堂教學、上機實驗及綜合項目方面培養(yǎng)學生的計算思維，以增強學生思維訓練、提高學習興趣為主要目標，為靈活運用知識和提高實踐能力奠定基礎(chǔ)，以增強學生的創(chuàng)新能力。后續(xù)研究將結(jié)合該課程具體的知識點探討計算思維培養(yǎng)，做好教學素材的收集、整理和加工工作。

參考文獻：

[1] WING J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006，49（3）：3335.

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[4] 胡珍新.基于計算思維的網(wǎng)站設(shè)計教學研究[J].計算機教育，2014（20）：5658.

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[6] 李廉.計算思維概念與挑戰(zhàn)[J].中國大學教學，2012（1）：712.

（責任編輯：杜能鋼）