计算思维软件工程教学改革研究 本文关键词：教学改革，软件工程，思维，计算，研究
计算思维软件工程教学改革研究 本文简介：【摘要】针对传统“软件工程”课程教学中存在的问题，将计算思维引入软件工程课程教学中，从理论教学、实验教学以及考核机制三个方面分别探讨其教学改革。实践表明，基于计算思维的软件工程课程教学，对培养大学生的计算思维能力和提高教学质量都具有积极作用。【关键词】计算思维；软件工程；教学改革软件工程课程是计算机
计算思维软件工程教学改革研究 本文内容：
【摘要】针对传统“软件工程”课程教学中存在的问题，将计算思维引入软件工程课程教学中，从理论教学、实验教学以及考核机制三个方面分别探讨其教学改革。实践表明，基于计算思维的软件工程课程教学，对培养大学生的计算思维能力和提高教学质量都具有积极作用。
【关键词】计算思维；软件工程；教学改革
软件工程课程是计算机及其相关专业的一门核心课程[1]，通过对软件开发本质的分析和认识，即软件开发是实现问题域中概念和处理逻辑到运行平台的概念和处理逻辑的映射，而软件开发的本质可概括为：不同抽象层术语和处理逻辑的映射。软件工程课程理论性与实践性都比较强，如果学生没有实践经验，则很难理解相关的理论知识。软件工程课程不同于程序设计、操作系统、数据库系统原理等课程着眼于培养大学生对解决某一方面问题的能力，而是注重大学生对全局问题的解决能力。目前，软件业是社会经济发展和战略性产业，企业对计算机及相关专业学生需求量非常大。国内很多本科院校都开设计算机与软件工程专业，但是结构性就业矛盾还是比较突出，一面是企业很难招聘到满足需求的软件工程人才，一面毕业生找不到合适的工作，这种矛盾主要是大学生在大学接受教育后的能力与企业对人才需求脱接的问题。因此，针对企业对人才的实际需求，进一步提升大学生实践动手能力，提高软件工程课程教学效果与质量，是教学急需改进的问题。
1计算思维
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[2]。常见的计算思维方法主要有约简、分解、抽象、迭代、递归、关注点分离、和回溯等等。运用计算思维方法解决问题与思考问题的能力体现出个人计算思维的能力。对于计算机与软件工程专业大学生的计算思维能力,主要培养他们的逻辑思维与抽象思维、建立模型、形式化证明、和问题及问题求解过程的符号表示等。这些计算思维的能力培养是在教师有意识、有计划的指导下，以课程知识为载体，在不断的教学实践中进行。计算思维所倡导的约简、抽象、关注点分离、回溯等思想在软件工程中应用较广。如在对实际问题进行简化、抽取问题的本质就应用了约简、抽象方法；在面向对象的设计和实现多次反复迭代的演化过程就是用到抽象和关注点分离等方法；在数据库设计时就应用了抽象、分解的方法。因此，本文将计算思维与软件工程课程教学有机结合起来，很好的激发大学生学习主动性与兴趣，大大降低理论知识理解难度，提高大学生的实践动手能力与计算思维能力。
2以计算思维为导向的软件工程课程改革教学
以计算思维为导向的教学理念贯穿软件工程课程教学改革理论教学、实验教学和考核方式三个方面。以下分别进行阐述。
2.1软件工程课程的理论教学改革
计算思维倡导通过约简、嵌入、转化和仿真等方法将困难的问题阐述成一个易于解决的问题［3］。以计算思维为导向的课程教学重视学生在课堂中的主体地位。以计算思维为导向的教学方法，在教学中设置问题情境，以具体问题为指导，以学生为主体，引导学生通过计算思维方法分析、解决问题。以计算思维为导向的课程教学中教师是课程设计的主体，在教学过程中主要是教师创设情境、提出问题、引导学生采用递归、仿真、约简、启发式推理等计算思维问题求解方法。以计算思维为导向的教学的核心思想在于创造生动的课堂，把传统课堂中学生被动接受的枯燥知识变为主动思考的问题，激发学生的学习兴趣。软件工程课程的理论内容抽象，枯燥，因此将生活中实例引入到教学中，便于将枯燥的知识生动化，抽象的知识具体化[4]。以计算思维为导向的教学方法将传统的注入式教学转变为启发式教学，通过情景引入和设置问题，不仅提高学生的学习的兴趣，而且有助于培养学生的创造思维能力和知识迁移能力［5］。
2.2软件工程课程的实验课教学改革
传统的教学重理论内容，轻实验环节；重理论讲解和灌输，轻学生动手能力锻炼。实验是教学的重要环节，可以加深学生对知识的理解，还可以提高学生解决实际问题的能力［6］。受传统教学观念的影响，软件工程课程实验课时安排较少，一方面，实验课程往往只是在教学大纲中呈现，在实际授课中被理论课程代替，另一方面，实验课程不能真正提高学生的创造能力和动手能力，课程内容多以验证基本概念和原理为主，缺乏课程设计性实验。因此，以计算思维为导向的实验课教学首先需要增加实验课时量，实验内容以体现学生创造能力。整个实验课设计可以设置验证性实验12学时，设计性实验24学时，共36学时。其中验证性实验由学生独立完成，加深学生对相关理论知识的掌握与理解，设计性实验要求团队协作，设置项目经理、程序员、美工、测试等角色，分工完成，通过答辩的形式对学生实验进行考查。
2.3软件工程课程的考核方式改革
以计算思维为导向的软件工程课程考核机制重视对学生综合素质的考核。传统的考核方式主要依靠期末考试，方式单一，考核效果不全面。对综合素质的考核更全面反映学生的学习效果，更符合教学效果的考核要求。针对学生综合素质的考核方案建议传统期末考试占40%，增加课堂讨论、验证性试验和设计实验三个部分，其中，课程讨论占20%，验证性试验10%，设计实验占30%。把课堂讨论和设计性实验纳入期末考核是对以计算思维为导向的课程改革的配合和回应，通过考核方式肯定学生课堂学习效果和课堂中优秀学生的学习表现。设计性实验是课程改革的新增环节，其效果需要通过考核方式给予验证。设计性实验的组织方式可以多样化，对设计性实验的环节进行细化评分，根据每个人实验完成情况评定成绩。
2.4课程改革实践效果
笔者对广西科技大学计算机科学与通信学院软件工程专业14级和15级分别采用传统教学模式和以计算思维为导向的教学模式进行教学，两个班级出勤率、课堂学习积极性和考试情况比较如下表所示。实践表明，以计算思维为导向的教学模式显著提高学生学习的积极性，提高了学生的学习成绩。
3结语
计算思维与计算机相关课程都有契合点，核心都在于如何提高学生的参与度和课堂教学效果。以计算思维为导向的软件工程课程改革表明，对教学模式、考核方式的改革对于激发学生学习兴趣，培养学生的计算思维能力，提高教学效果。
参考文献
[1]刘强,陈越,骆斌,等.“软件工程”课程教学实施方案[J].中国大学教学,2011(2):41-44.
[2]JEANNETTEMW.Computationalthinking[J].CommunicationoftheACM,2006,49(3):33-35.
[3]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯,2007,3(11):33-35．
[4]郑颖,金松林,张涛.基于计算思维的《操作系统》课程教学改革探讨[J].软件导刊,2015(5):178-179.
[5]邓辉文,熊海灵.计算机问题求解与计算思维能力培养[J].计算机教育,2014(1):18-19.
[6]许宏丽,王移芝.大学计算机基础教学新模式研究[J].计算机教育,2014(5):14-18．
作者：李辉 唐新来 罗丽献 陈集炎 单位：广西科技大学
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