軟件工程教學(xué)與計(jì)算思維能力培養(yǎng)

1、軟件工程教學(xué)與計(jì)算思維才能培養(yǎng)軟件工程教學(xué)與計(jì)算思維才能培養(yǎng)在當(dāng)前軟件產(chǎn)業(yè)迅猛開展的形勢(shì)下，社會(huì)和企業(yè)對(duì)軟件人才的要求越來越高，不僅要求畢業(yè)生有扎實(shí)的專業(yè)根底知識(shí)，還要有解決實(shí)際問題的思維才能和創(chuàng)新才能。但是，大多數(shù)畢業(yè)生走向工作崗位后存在理論與理論結(jié)合才能較弱和綜合應(yīng)用知識(shí)才能欠缺問題1，對(duì)實(shí)際問題的求解沒有明晰的思路，不能在短時(shí)間內(nèi)勝任企業(yè)的工作。因此，我們應(yīng)重視和加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問題的思維才能和綜合應(yīng)用知識(shí)的創(chuàng)新才能。?高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)才能構(gòu)成與培養(yǎng)?中指出，計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的專業(yè)根本才能主要包括計(jì)算思維才能、算法設(shè)計(jì)與分析才能、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)才能、系統(tǒng)才能2。其中

2、計(jì)算思維才能是至關(guān)重要的，良好的思維才能是獲得成功求解問題的關(guān)鍵。本文結(jié)合軟件工程課程的特點(diǎn)，重點(diǎn)討論培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維才能的問題，分析軟件工程課程知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維才能點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，研究如何在軟件工程課程的教學(xué)過程中浸透計(jì)算思維方法，通過理論教學(xué)和理論教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維才能，進(jìn)而進(jìn)步學(xué)生解決實(shí)際問題的才能。2計(jì)算思維、計(jì)算思維才能putatinalthinking，putatinalthinkingability計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的根底概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)3。計(jì)算思維是利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的思維方法，它的本質(zhì)是抽象

3、Abstrat和自動(dòng)化Autatin。典型的計(jì)算思維包括一系列廣泛的計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方法：遞歸、抽象、分解、關(guān)注點(diǎn)別離、約簡(jiǎn)、迭代、預(yù)置和緩存、保護(hù)、冗余、容錯(cuò)、回溯、糾錯(cuò)和恢復(fù)等等。計(jì)算思維才能是指人們運(yùn)用計(jì)算思維方法考慮的才能。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)，計(jì)算思維才能主要包括問題及問題求解過程的符號(hào)表示、邏輯思維與抽象思維、形式化證明、建立模型、實(shí)現(xiàn)類計(jì)算和模型計(jì)算、利用計(jì)算機(jī)技術(shù)等2。這些才能的培養(yǎng)需要以課程知識(shí)為載體，在老師有意識(shí)、有方案的引導(dǎo)下，在不斷的理論過程中施行4。3軟件工程課程知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維才能點(diǎn)的關(guān)聯(lián)Therelatinshipbeteenknledgepintsfsfta

4、reengineeringursesandtheabilityfputatinalthinking軟件工程是研究軟件開發(fā)和軟件管理的一門工程學(xué)科，它主要包括技術(shù)和管理兩方面的內(nèi)容。在新建本科院校的計(jì)算機(jī)類專業(yè)，軟件工程課程重點(diǎn)講授軟件技術(shù)方面的知識(shí)，包括軟件工程根本概念、根本原理和根本方法，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問題的方法和步驟，使學(xué)生掌握軟件開發(fā)各個(gè)階段標(biāo)準(zhǔn)的方法、工具和過程5。軟件工程知識(shí)體系主要有構(gòu)造化方法和面向?qū)ο蠓椒▋纱缶植?，下面重點(diǎn)分析兩種軟件開發(fā)方法涉及的主要知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維方法、計(jì)算思維才能點(diǎn)的關(guān)聯(lián)。3.1構(gòu)造化軟件開發(fā)方法構(gòu)造化軟件開發(fā)方法的主要過程是：構(gòu)造化需求分析SA

5、、構(gòu)造化設(shè)計(jì)SD、構(gòu)造化編碼測(cè)試SP，其主要特點(diǎn)是按功能分解系統(tǒng)，自頂向下逐步分解，將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分解為簡(jiǎn)單子系統(tǒng)，每個(gè)階段都要遵循標(biāo)準(zhǔn)的方法和步驟，通過嚴(yán)格的評(píng)審后才能開場(chǎng)下個(gè)階段的工作。各個(gè)階段的主要知識(shí)點(diǎn)為與計(jì)算思維才能點(diǎn)的對(duì)應(yīng)如表1所示。在構(gòu)造化方法開發(fā)軟件過程中，涉及大量的計(jì)算思維方法：在需求分析階段，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)展簡(jiǎn)化、抽取問題的本質(zhì)，用到約簡(jiǎn)、抽象方法；在概要設(shè)計(jì)階段，將復(fù)雜問題分解為假設(shè)干個(gè)簡(jiǎn)單問題，用到關(guān)注點(diǎn)別離方法；數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)用到抽象和分解的方法；在調(diào)試程序的過程中，從發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，沿程序的控制流往回追蹤分析程序代碼，直到找到錯(cuò)誤，用到回溯方法等等。在開發(fā)軟件的理論過程中

6、，可以有效訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維才能。例如：需求分析階段的數(shù)據(jù)流圖、實(shí)體關(guān)系圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，設(shè)計(jì)階段的層次構(gòu)造圖、算法流程圖，編碼階段的程序代碼都是分析問題和求解問題的符號(hào)表示，分析和設(shè)計(jì)的過程就是邏輯思維與抽象思維的過程，需求分析過程就是建立模型的過程等等。本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理由此可見，軟件工程的知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維的才能點(diǎn)是親密關(guān)聯(lián)的。3.2面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法的主要過程是：面向?qū)ο笮枨蠓治鯝、面向?qū)ο笙到y(tǒng)設(shè)計(jì)D、面向?qū)ο缶幋a測(cè)試P。與構(gòu)造化方法相比，面向?qū)ο蠓椒ǖ奶攸c(diǎn)是按對(duì)象和類分解系統(tǒng)，更符合人類認(rèn)識(shí)問題和解決問題的方法和過程。其主要知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維才能點(diǎn)的關(guān)聯(lián)如

7、表2所示：面向?qū)ο蟮男枨蠓治鲞^程是建立對(duì)象模型、用例模型和動(dòng)態(tài)模型的過程，對(duì)象分析過程是一個(gè)典型的抽象過程；功能分析將系統(tǒng)抽象和分解為假設(shè)干個(gè)用例，是抽象和分解、關(guān)注點(diǎn)別離方法的典型應(yīng)用；面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是在需求分析的根底上屢次反復(fù)迭代的演化過程，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也用到抽象和分解、關(guān)注點(diǎn)別離方法。這些計(jì)算思維方法的應(yīng)用對(duì)應(yīng)著問題求解過程的符號(hào)表示、邏輯思維與抽象思維、建立模型、實(shí)現(xiàn)類計(jì)算和模型計(jì)算、利用計(jì)算機(jī)技術(shù)等計(jì)算思維才能點(diǎn)。在面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件過程中，應(yīng)用到大量的計(jì)算思維方法，有效的教學(xué)過程可以讓學(xué)生理解、應(yīng)用計(jì)算思維方法，到達(dá)訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算思維才能的目的。4培養(yǎng)計(jì)算思維才能的策略

8、和方法Thestrategiesandethdsfdevelpingputatinalthinkingability以軟件工程課程知識(shí)點(diǎn)為載體，將計(jì)算思維訓(xùn)練交融在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，重點(diǎn)從意識(shí)、理解、理論三個(gè)層次入手，循序漸進(jìn)的進(jìn)步學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維方法解決實(shí)際問題的才能。4.1有意識(shí)的教學(xué)方法讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性從我們有關(guān)計(jì)算思維調(diào)研結(jié)果來看，大局部學(xué)生不理解計(jì)算思維的概念，在分析問題和解決實(shí)際問題的過程中，不會(huì)應(yīng)用計(jì)算思維方法，即使用到一些計(jì)算思維方法也是無意識(shí)的。因此，在課堂教學(xué)和理論教學(xué)過程中，要充分發(fā)揮老師的主導(dǎo)作用，老師要將課程知識(shí)與實(shí)際問題嚴(yán)密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過

9、實(shí)際案例有意識(shí)地、系統(tǒng)地講解計(jì)算思維的方法，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維方法在求解實(shí)際問題中的重要地位。4.2案例教學(xué)讓學(xué)生理解計(jì)算思維方法的應(yīng)用在教學(xué)過程中，選擇一個(gè)學(xué)生比擬熟悉的應(yīng)用系統(tǒng)，如學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等，以這個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程貫穿教學(xué)始終，有方案、有意識(shí)地講解計(jì)算思維方法在系統(tǒng)開發(fā)各個(gè)階段的應(yīng)用，讓學(xué)生領(lǐng)悟計(jì)算思維方法，理解計(jì)算思維方法在實(shí)際問題中的應(yīng)用，通過需求分析訓(xùn)練學(xué)生的抽象思維和建立模型才能，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維才能，通過編寫程序訓(xùn)練學(xué)生用符號(hào)表示問題及問題求解過程的才能，通過對(duì)實(shí)際工程的分析，讓學(xué)生理解利用計(jì)算機(jī)求解問題的典型方法和過程。4.3理論教

10、學(xué)讓學(xué)生在理論中應(yīng)用計(jì)算思維方法軟件工程課程是一門理論性很強(qiáng)的課程，課程本身理論環(huán)節(jié)可分為課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩局部。課堂上的案例教學(xué)讓學(xué)生建立計(jì)算思維的意識(shí)，理解計(jì)算思維在實(shí)際問題中的應(yīng)用，課程實(shí)驗(yàn)就要讓學(xué)生以小組的形式模擬案例開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，小組成員分工合作，應(yīng)用計(jì)算思維方法完成需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試過程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能。課程設(shè)計(jì)是在課程完畢后進(jìn)展的綜合性的理論環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的才能、應(yīng)用計(jì)算思維解決實(shí)際問題的才能和團(tuán)隊(duì)合作才能等。此外，通過實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等綜合性的理論環(huán)節(jié)，通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程、程序設(shè)計(jì)大賽等活動(dòng)，進(jìn)一步強(qiáng)化、提升學(xué)生的計(jì)算思維才能。5結(jié)論nlusin計(jì)算思維才能的培養(yǎng)不