网页设计课程中计算思维能力的培养

（西安翻译学院基础课部，陕西西安,710105）

网页设计课程中计算思维能力的培养

章明珠,王 潇

（西安翻译学院基础课部，陕西西安,710105）

计算思维是计算机基础教育研究的热点问题，目前，计算思维研究多集中在程序、算法等课程中，软件应用类课程鲜有涉及，为探索此类课程中计算思维的培养，以网页设计课程为例，从软件功能介绍层面提炼出隐藏在教学内容背后的计算思维，以网页设计课程为例，从软件功能介绍层面提炼出隐藏在教学内容背后的计算思维，通过教学环节的设计巧妙地将计算思维的启发式推理贯穿于课程的始终，最后从应用软件进行设计层面，进一步加强了计算思维在本课程中的实施。实践表明，与传统的教学方法相比，该教学设计更有助于学生计算思维的培养。，最后从应用软件进行设计层面，进一步加强了计算思维在本课程中的实施。实践表明，与传统的教学方法相比，该教学设计更有助于学生计算思维的培养。

计算思维；网页设计 ；启发式推理

教育教学的核心目标是提升学生的思维能力，而思维能力培养的重要手段思维教学，在20世纪80年代，才逐渐开始在全球盛行。关于思维教学的研究主题主要分布在教育学、心理学、护理学等方向。然而，在大学计算机基础教学中，似乎更注重软件功能的应用，将计算机作为工具来学习，其间的思维教学活动少有涉及。2006年美国卡内基•梅隆大学计算机系主任周以真教授，提出“计算思维”这一概念，总结出了计算机领域中的特有的思维，思维教学在计算机领域开始引起全球的广泛关注。

1 计算思维

周以真(Jeannette M. Wing)教授在美国计算机权威杂志ACM会刊上给出了计算思维(Computational Thinking) 的总的定义：计算思维指的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一系列思维活动。

目前，国内众多研究者和教学实践者对计算思维能力培养的研究可以归纳为两大类：基于课程内容的研究和计算思维在具体课程中的应用研究。

1.1 基于课程内容的研究

此类研究倾向于将大学计算机基础课程教学内容中体现计算思维的内容进行重构，注重课程中所涵盖的计算思维的体现。如陈国良院士从宏观上对大学计算机基础课程的结构进行了设计，给出了一种以“计算思维”为核心的大学计算机基础课程教学的最小集，战德臣从操作层面对“大学计算机”课程进行了面向计算思维教学的内容重构，提出了大学计算机面向计算思维的课程内容最小集合以及扩展集合的课程教学内容体系。

1.2 基于具体课程的应用研究

研究者何明昕将计算思维的关注点分离方法引入软件工程课程中；冀素琴、石洪波和吕亚丽就如何在ACCESS课程教学中通过案例式课堂教学和项目式实践教学引导学习者利用计算思维去解决相关问题进行了探讨；汪红兵阐述了计算思维在C 语言程序设计教学中的实践及应用等；林旺和孙洪涛将计算思维方法与设计思维步骤相结合，提炼出了计算思维能力在应用类软件中的教学设计原则。

然而，应用类软件的学习包括软件功能的介绍和应用软件进行设计两个方面的内容。林旺等人，仅从应用软件进行设计的角度，提出了计算思维的应用，而在软件功能介绍方面，并未涉及。基于此，本文以网页设计课程为例，从在软件功能介绍和应用软件进行设计两方面的探索计算思维能力培养的实施。

2 网页设计中的计算思维

网页设计课程作为非计算机专业计算机基础课程，从思维教学层面看，其教学内容有别于程序设计和计算机体系结构等课程，侧重于软件的应用，在传统的网页设计教学中，仅注重对工具使用的讲解，教师处于主导地位，采用边演示边讲解的方式授课，学生则被动的接受、重复教师的操作。然而，软件应用类教学中同样蕴含着大量计算思维元素，如何把网页设计课程中的计算思维讲出来，这对软件应用类教师提出了更高的要求。就像李廉教指出的，传统的教学中，计算思维是隐藏在能力培养内容中的，要靠学生“悟”出来，现在要把这些明白地讲出来，让学生自觉地去学习，提高培养质量，缩短培养的时间。本文从软件功能介绍层面深层次挖掘教学内容中隐藏的计算思维，通过教学环节设计中的计算思维启发式引导，教会学生发现问题，继而解决问题；从应用软件进行设计层面通过课程考核，进一步强化计算思维在网页设计课程宏观上的运用。

2.1 软件功能介绍

2.1.1 教学内容中隐藏的计算思维

本课程以Dreamweaver CS5为例，讲授静态网页制作。课程涉及HTML语言、Dreamweaver CS5、图像的插入、多媒体的插入、超链接、表格、层、行为、CSS样式、CSS+Div等内容。传统的教学倾向于“狭义工具论”，侧重于软件功能的应用，本文将教学内容中体现的计算思维挖掘出来，见表1。在教学过程中将计算思维与原来的内容进行有机的结合，有意识的、积极的将计算思维明白的讲出来。由于教学对象是非计算机专业学生，因此计算思维知识的教学只需简明扼要地阐述清楚即可，不需展开。例如，“CSS+Div”中的“盒子模型”，很好的解释了计算机科学家是如何借鉴现实生活中的概念进行抽象的，有助于学生通过类比跨学科事物进行抽象能力培养。

表1 知识点中隐藏的计算思维

2.1.2 ．教学环节设计

即便是将教学内容中隐藏的计算思维挖掘出来，孤立的来讲解体现计算思维的知识点，仍然是没意义的。本文运用计算思维的启发式引导，遵循循序渐进的认知过程，教会学生发现值得解决的问题所在，继而解决问题。

启发式教学最早由我国孔子提出，其要领是“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也”。针对网页设计课程的启发式教学，即不到学生想弄明白时，先不要去开导他，不到学生心里明白却不能完整表达时，也不要去启发他。网页设计是一门实践性很强的课程，做到这一点需要教师精心设计教学过程。本课程教学设计坚持以学生为中心，遵循案例展示、知识讲解、情景训练、启发点评四个环节循环进行（见图1）。

具体来说，（1）案例展示应选择或设计有新意，能说明问题的案例，通过案例展示引出本节课内容。（2）体现计算思维的知识点讲解。为使学生更好地理解计算思维，此处宜用宽度教学，即将社会/自然生活中的概念、原理映射到计算技术与计算系统中的概念、原理，在帮助学生理解和接受计算思维概念的同时，引导学生像计算机科学家一样思考, 学会发现问题、探索问题，并融入到未来的创新活动中。（3）情景训练。这一步要求教师“处心积虑”的设计课堂作业，并要求学生独立完成。教师应将知识应用中的重要问题及“暗礁”设计进去。学生通过情景训练，自己提出问题，探索问题。（4）启发点评。在第（3）步的基础上，教师对学生进行点拨，继而引出新的知识点，教学环节重新开始循环。所有教学内容由该教学环节设计串联起来。举例来说，表格的内容学习完后，教师可以给学生设计一个网站改版的作业，学生在操作完成后，自然会感受到表格的不足，提出问题：有没有更好的方法来布局页面？ CSS+Div布局学习后，同样可以启发学生其不足在哪？借此创设批判思维情景，培养学生预测科学发展趋势的能力。启发式引导给人以启迪、创造想象的空间由此可见一斑。

图1 教学环节设计

2.2 应用软件进行设计

以上教学者在网页设计课程中教学内容的介绍顺序，采用“自下而上”，由点到线，由线到面的方法，循序渐进的推进软件功能的介绍，符合人类的认知规律，以及问题求解的思维顺序。然而，这与“业内行家”制作网页的顺序刚好相反，真正的网站开发关注的是整体问题的解决，需要从全局进行规划，他们通常采用“自上而下”的方法，从整体上把握网站的结构和功能，继而完成细节的制作。

面对这一矛盾，本课程考核采用大作业的形式，让学生完成一个真实网站的开发，在达到应用型人才培养教学目标的同时，再次让学生体会计算思维在网页设计课程宏观上应用，体会运用计算机进行问题求解的过程。

如果说，软件功能介绍层面中的教学内容是宽度计算思维教学，那么，应用软件进行设计层面则是深度计算思维教学。课程考核中学生历经网站开发的需求分析、网站制作、网站测试三个基本阶段,见图2。其中，需求分析阶段中的抽象、分解、结构化设计；网页制作阶段中的关注点分离、迭代、递归；以及网站测试阶段中纠错、容错、冗余、下载速度、资源等计算思维都将在网站开发中体现的淋漓尽致。学生在运用这些计算思维同时，可以切身体会到利用计算机进行问题求解的过程。

3 结论

就像周以真教授指出的计算思维无处不在，软件应用类课程亦能很好的体现计算思维，本文对网页设计课程中蕴涵的计算思维，从软件功能介绍和应用软件进行设计两方面进行了深入剖析，体现出教会学习者如何解决问题，和发现值得解决的问题这一思维教学的核心。本课程在我院2013级10多个专业1000多名学生中进行了试点，课程组教师对参与课程的学生进行了问卷调查及访谈。结果显示，学生对该课程的教学给予了较高的评价，普遍希望在后续应用类软件课程中继续推广这种以计算思维能力培养为核心的计算机课程学习。

[1] 赵国庆.思维教学研究百年回顾[J].现代远程教育研究,2013 (06):39-49.

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

[3] 陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学,2011(01):7-11.

[4] 战德臣,王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教学,2014 (07 ):59-66.

[5] 何明昕.关注点分离在计算思维和软件工程中的方法论意义[J].计算机科学,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年西安市社会科学规划基金项目《民办院校计算机公共课中的“计算思维”运用研究》（项目编号：14XF012）的研究成果。

章明珠，女，讲师，研究方向为计算机教学与研究