VFP教学中计算思维能力的培养

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  摘要:培养学生的计算思维是今后大学计算机基础课程教学的主要目标。结合VFP课程教学,探讨如何实现培养学生的系统思维、问题分解思维和抽象思维。
  关键词:VFP教学 计算思维 培养
  一、大学计算机基础教学的新目标
  大力推进素质教育,实施创新教育是时代发展的要求。大学计算机基础课程教学已经经历了以流行软件学习与掌握为主的“计算机文化基础”教育阶段和以素养与应用培养为主的“计算机应用基础”教育阶段。面对日新月异的计算机技术的发展和对具有创新探索能力人才的需求,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会经过多年的调研和多所知名高校联合探讨,提出了应该以“计算思维”为导向进行大学计算机课程改革的共识。大学计算机基础课程教学应以培养学生的“计算思维”为主要目标,从思维的层次上培养和提高学生的创新和探索能力,让学生学会运用高效的思维去思考和解决问题,以适应社会发展的需要。
  二、计算思维以及在当前VFP教学中的缺失
  “计算思维(Computational Thinking)“是卡内基梅隆大学计算机科学系周以真教授在2006年提出来的先进的教育理念。
  “计算思维“是指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。它包括了一系列广泛的计算机科学的思维方法。周以真教授认为,计算思维不仅仅属于计算机科学家,它将和阅读、写作和算术一样,是21 世纪每个人必须具备的基本技能。典型的计算思维包括一系列广泛的计算机科学的思维方法:递归、抽象和分解、保护、冗余、容错、纠错和恢复,利用启发式推理来寻求解答,在不确定情况下的规划、学习和调度等。
  VFP是一个小型的可视化面向对象的数据库管理软件,由于其操作界面相对简单、数据库管理功能强大以及提供良好的应用程序开发环境,许多高校都将其作为大学计算机基础课程中的程序设计类课程,可以较好地培养学生程序设计的思想和方法,提高学生的计算机应用能力和创新探索能力。但在实际教学中,由于VFP知识点多,知识面广,教材编写时每个章节都只仅限专注于本章节知识的讲解和学习用例设计,各章节之间案例关联性小,相互孤立。学生通常只会在每一章节按老师要求做一些相关实践操作,所以学完整个课程后,掌握的知识点零零散散,对整个课程体系和知识框架缺乏完整系统认识,也不知道VFP软件的基本工作思路和学习这个软件到底有何用途,远远没有达到提高学生计算机应用能力和培养计算思维能力的目标。
  三、VFP中计算思维能力的培养
  为了达到学生计算思维能力和探索创新能力的培养,当前VFP教学有必要从教学内容、教学方法、教学资源等方面进行相关改革。本文在多年从事案例教学的基础上,从培养学生计算思维的目标出发,探讨在VFP教学中怎么实现系统思维、问题分解思维和抽象思维的培养。
  1.系统思维培养
  系统思维就是把认识对象作为系统,从系统和各构成部分的相互联系、相互作用中综合地考察认识对象的一种思维方法。系统思维能极大地简化人们对事物的认知,给我们带来整体观。
  为了让学生对VFP软件有一个整体的概念和系统完整的认识,在教学中我们可以设计一个涵盖了VFP重要章节知识点的完整项目系统,如学生成绩管理系统。通过学生成绩管理系统这个具体应用的开发,逐步讲解和指导学生学习各章节知识。在教学最初,就给学生演示执行整个学生管理系统的相关功能,让他们初步就能认识到整个系统将涉及到底层数据库、表单、菜单、报表等方面的知识(如图1)。
  再通过后续的各部分实现过程中知识点的讲解和运用,就能让学生对整个课程的体系框架有一个完整认识,也能认识到各章节知识点的相互联系。这对于学生学好学透这门课程大有作用,同时也能很好地培养学生的系统思维能力。
  2.问题分解思维能力的培养
  问题分解思维是一种独特的创新思维方法,其原理就是化大为小、化整为零,把大问题分解成许多小问题,通过解决各个小问题最终达到求解大问题的目标。VFP程序设计中“自顶向下,逐步求精”的解题思路就是这一思维的体现。
  在学生对学生成绩管理系统有一个初步认识后,可以将整个系统的实现分解成多个小部分,然后在各个章节的知识讲解中进行具体实现。这样,可将整个项目分解成多个教学案例。这样做的好处是既降低了整体开发难度,又可让学生在各章节学习中从一个具体的案例实现教学入手,易于理解与掌握相关知识。
  (1)底层数据库的实现
  学生成绩管理系统最终要实现学生基本信息、课程信息以及课程成績信息的管理,所以必须设计数据库,将这些数据合理有组织地存放在一起(如图2)。
  围绕这个具体数据库的实现,讲授VFP中的数据类型、表达式、函数等基本概念,同时教授数据表和数据库的基本操作和他们在VFP中的作用。这样,实现案例的同时也学会和理解了相关知识点。
  (2)表单实现
  学生成绩管理系统的操作界面都是图形化的,这就需要通过表单程序设计来实现。表单程序设计是整个学习章节中最难的。除了要掌握常用表单控件的属性设置外,还涉及到一些常用事件的程序功能代码编写。所以在学习表单设计前,SQL语句、结构化程序设计的三种基本结构有必要通过一些小实例来进行讲授。在此基础上,表单程序设计的学习难度将会大大降低。例如,个人成绩查询表单实现(如图3)。 此外,菜单和报表实现部分相对容易,只要按照成绩系统的系统操作要求去做即可。各部分都实现后,最后用项目管理器将所有文件连编生成可执行程序。
  (3)抽象思维培养
  抽象思维是人们在认识活动中运用概念、判断、推理等思维形式,对客观现实进行概括的过程,从众多的事物中抽取出共同的、本质性的特征。在VFP中,数据表、数据库的设计,面向对象的程序设计对于学生的抽象思维能力培养大有裨益。例如,系统中涉及到的信息量庞大且繁杂,如何合理规划数据库和数据库中的各张表,是要进行一定的抽象概括的。数据库中应包含学生个人信息、课程信息、选课成绩信息,针对每一个实体,分析这个实体所应具有的共同属性,如学生(学号、姓名、性别、出生日期、籍贯、院系、政治面貌),然后按照属性设计对应的数据表格框架,最终将每个学生的具体个人数据录入系统。
  四、结束语
  在VFP教学中,如果对教学内容、教学方法和教学资源进行合理调整和改进,就可实现学生计算思维能力的培养。
  参考文献:
  [1]王挺.对编译原理课程教学中计算思维培养的探讨.计算机教育.
  [2]战德臣.计算思维与大学计算机课程改革的基本思路.中国大学教学,2013.
  项目支持:湖南师范大学校级教改项目《计算机基础二》。
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