網頁設計課程中計算思維能力的培養

（西安翻譯學院基礎課部，陜西西安,710105）

網頁設計課程中計算思維能力的培養

章明珠,王 瀟

（西安翻譯學院基礎課部，陜西西安,710105）

計算思維是計算機基礎教育研究的熱點問題，目前，計算思維研究多集中在程序、算法等課程中，軟件應用類課程鮮有涉及，為探索此類課程中計算思維的培養，以網頁設計課程為例，從軟件功能介紹層面提煉出隱藏在教學內容背后的計算思維，以網頁設計課程為例，從軟件功能介紹層面提煉出隱藏在教學內容背后的計算思維，通過教學環節的設計巧妙地將計算思維的啟發式推理貫穿于課程的始終，最后從應用軟件進行設計層面，進一步加強了計算思維在本課程中的實施。實踐表明，與傳統的教學方法相比，該教學設計更有助于學生計算思維的培養。，最后從應用軟件進行設計層面，進一步加強了計算思維在本課程中的實施。實踐表明，與傳統的教學方法相比，該教學設計更有助于學生計算思維的培養。

計算思維；網頁設計 ；啟發式推理

教育教學的核心目標是提升學生的思維能力，而思維能力培養的重要手段思維教學，在20世紀80年代，才逐漸開始在全球盛行。關于思維教學的研究主題主要分布在教育學、心理學、護理學等方向。然而，在大學計算機基礎教學中，似乎更注重軟件功能的應用，將計算機作為工具來學習，其間的思維教學活動少有涉及。2006年美國卡內基?梅隆大學計算機系主任周以真教授，提出“計算思維”這一概念，總結出了計算機領域中的特有的思維，思維教學在計算機領域開始引起全球的廣泛關注。

1 計算思維

周以真(Jeannette M. Wing)教授在美國計算機權威雜志ACM會刊上給出了計算思維(Computational Thinking) 的總的定義：計算思維指的是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等一系列思維活動。

目前，國內眾多研究者和教學實踐者對計算思維能力培養的研究可以歸納為兩大類：基于課程內容的研究和計算思維在具體課程中的應用研究。

1.1 基于課程內容的研究

此類研究傾向于將大學計算機基礎課程教學內容中體現計算思維的內容進行重構，注重課程中所涵蓋的計算思維的體現。如陳國良院士從宏觀上對大學計算機基礎課程的結構進行了設計，給出了一種以“計算思維”為核心的大學計算機基礎課程教學的最小集，戰德臣從操作層面對“大學計算機”課程進行了面向計算思維教學的內容重構，提出了大學計算機面向計算思維的課程內容最小集合以及擴展集合的課程教學內容體系。

1.2 基于具體課程的應用研究

研究者何明昕將計算思維的關注點分離方法引入軟件工程課程中；冀素琴、石洪波和呂亞麗就如何在ACCESS課程教學中通過案例式課堂教學和項目式實踐教學引導學習者利用計算思維去解決相關問題進行了探討；汪紅兵闡述了計算思維在C 語言程序設計教學中的實踐及應用等；林旺和孫洪濤將計算思維方法與設計思維步驟相結合，提煉出了計算思維能力在應用類軟件中的教學設計原則。

然而，應用類軟件的學習包括軟件功能的介紹和應用軟件進行設計兩個方面的內容。林旺等人，僅從應用軟件進行設計的角度，提出了計算思維的應用，而在軟件功能介紹方面，并未涉及?；诖?，本文以網頁設計課程為例，從在軟件功能介紹和應用軟件進行設計兩方面的探索計算思維能力培養的實施。

2 網頁設計中的計算思維

網頁設計課程作為非計算機專業計算機基礎課程，從思維教學層面看，其教學內容有別于程序設計和計算機體系結構等課程，側重于軟件的應用，在傳統的網頁設計教學中，僅注重對工具使用的講解，教師處于主導地位，采用邊演示邊講解的方式授課，學生則被動的接受、重復教師的操作。然而，軟件應用類教學中同樣蘊含著大量計算思維元素，如何把網頁設計課程中的計算思維講出來，這對軟件應用類教師提出了更高的要求。就像李廉教指出的，傳統的教學中，計算思維是隱藏在能力培養內容中的，要靠學生“悟”出來，現在要把這些明白地講出來，讓學生自覺地去學習，提高培養質量，縮短培養的時間。本文從軟件功能介紹層面深層次挖掘教學內容中隱藏的計算思維，通過教學環節設計中的計算思維啟發式引導，教會學生發現問題，繼而解決問題；從應用軟件進行設計層面通過課程考核，進一步強化計算思維在網頁設計課程宏觀上的運用。

2.1 軟件功能介紹

2.1.1 教學內容中隱藏的計算思維

本課程以Dreamweaver CS5為例，講授靜態網頁制作。課程涉及HTML語言、Dreamweaver CS5、圖像的插入、多媒體的插入、超鏈接、表格、層、行為、CSS樣式、CSS+Div等內容。傳統的教學傾向于“狹義工具論”，側重于軟件功能的應用，本文將教學內容中體現的計算思維挖掘出來，見表1。在教學過程中將計算思維與原來的內容進行有機的結合，有意識的、積極的將計算思維明白的講出來。由于教學對象是非計算機專業學生，因此計算思維知識的教學只需簡明扼要地闡述清楚即可，不需展開。例如，“CSS+Div”中的“盒子模型”，很好的解釋了計算機科學家是如何借鑒現實生活中的概念進行抽象的，有助于學生通過類比跨學科事物進行抽象能力培養。

表1 知識點中隱藏的計算思維

2.1.2 ．教學環節設計

即便是將教學內容中隱藏的計算思維挖掘出來，孤立的來講解體現計算思維的知識點，仍然是沒意義的。本文運用計算思維的啟發式引導，遵循循序漸進的認知過程，教會學生發現值得解決的問題所在，繼而解決問題。

啟發式教學最早由我國孔子提出，其要領是“不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也”。針對網頁設計課程的啟發式教學，即不到學生想弄明白時，先不要去開導他，不到學生心里明白卻不能完整表達時，也不要去啟發他。網頁設計是一門實踐性很強的課程，做到這一點需要教師精心設計教學過程。本課程教學設計堅持以學生為中心，遵循案例展示、知識講解、情景訓練、啟發點評四個環節循環進行（見圖1）。

具體來說，（1）案例展示應選擇或設計有新意，能說明問題的案例，通過案例展示引出本節課內容。（2）體現計算思維的知識點講解。為使學生更好地理解計算思維，此處宜用寬度教學，即將社會/自然生活中的概念、原理映射到計算技術與計算系統中的概念、原理，在幫助學生理解和接受計算思維概念的同時，引導學生像計算機科學家一樣思考, 學會發現問題、探索問題，并融入到未來的創新活動中。（3）情景訓練。這一步要求教師“處心積慮”的設計課堂作業，并要求學生獨立完成。教師應將知識應用中的重要問題及“暗礁”設計進去。學生通過情景訓練，自己提出問題，探索問題。（4）啟發點評。在第（3）步的基礎上，教師對學生進行點撥，繼而引出新的知識點，教學環節重新開始循環。所有教學內容由該教學環節設計串聯起來。舉例來說，表格的內容學習完后，教師可以給學生設計一個網站改版的作業，學生在操作完成后，自然會感受到表格的不足，提出問題：有沒有更好的方法來布局頁面？ CSS+Div布局學習后，同樣可以啟發學生其不足在哪？借此創設批判思維情景，培養學生預測科學發展趨勢的能力。啟發式引導給人以啟迪、創造想象的空間由此可見一斑。

圖1 教學環節設計

2.2 應用軟件進行設計

以上教學者在網頁設計課程中教學內容的介紹順序，采用“自下而上”，由點到線，由線到面的方法，循序漸進的推進軟件功能的介紹，符合人類的認知規律，以及問題求解的思維順序。然而，這與“業內行家”制作網頁的順序剛好相反，真正的網站開發關注的是整體問題的解決，需要從全局進行規劃，他們通常采用“自上而下”的方法，從整體上把握網站的結構和功能，繼而完成細節的制作。

面對這一矛盾，本課程考核采用大作業的形式，讓學生完成一個真實網站的開發，在達到應用型人才培養教學目標的同時，再次讓學生體會計算思維在網頁設計課程宏觀上應用，體會運用計算機進行問題求解的過程。

如果說，軟件功能介紹層面中的教學內容是寬度計算思維教學，那么，應用軟件進行設計層面則是深度計算思維教學。課程考核中學生歷經網站開發的需求分析、網站制作、網站測試三個基本階段,見圖2。其中，需求分析階段中的抽象、分解、結構化設計；網頁制作階段中的關注點分離、迭代、遞歸；以及網站測試階段中糾錯、容錯、冗余、下載速度、資源等計算思維都將在網站開發中體現的淋漓盡致。學生在運用這些計算思維同時，可以切身體會到利用計算機進行問題求解的過程。

3 結論

就像周以真教授指出的計算思維無處不在，軟件應用類課程亦能很好的體現計算思維，本文對網頁設計課程中蘊涵的計算思維，從軟件功能介紹和應用軟件進行設計兩方面進行了深入剖析，體現出教會學習者如何解決問題，和發現值得解決的問題這一思維教學的核心。本課程在我院2013級10多個專業1000多名學生中進行了試點，課程組教師對參與課程的學生進行了問卷調查及訪談。結果顯示，學生對該課程的教學給予了較高的評價，普遍希望在后續應用類軟件課程中繼續推廣這種以計算思維能力培養為核心的計算機課程學習。

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[2] Wing J M.Computational Thinking.Communications of the ACM,2006,49(3):33-35

[3] 陳國良,董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學,2011(01):7-11.

[4] 戰德臣,王浩.面向計算思維的大學計算機課程教學內容體系[J].中國大學教學,2014 (07 ):59-66.

[5] 何明昕.關注點分離在計算思維和軟件工程中的方法論意義[J].計算機科學,2009, (04):60-63.

Training Computational Thinking Abilities in Web Design Course

Zhang Mingzhu,Wang Xiao
(Department of Public Courses,Xi’an Fanyi University,Xi’an,710105,China)

In present,Computational Thinking is the hot issue for the basic education research of computer. Research mainly focus on algorithm,programming and other courses.Few research involved software application courses.To explore the possibility to cultivate CT ability in these courses.This paper implemented cultivate computational thinking ability from the descriptions of function and design aspects in web design course.Practice shows that,compared to traditional teaching methods,the instructional design helps training calculate thinking more effectively.

Computational Thinking;Web Design Course；Heuristic reasoning

2014年西安市社會科學規劃基金項目《民辦院校計算機公共課中的“計算思維”運用研究》（項目編號：14XF012）的研究成果。

章明珠，女，講師，研究方向為計算機教學與研究