軟件工程教學與計算思維能力培養(yǎng)

1、軟件工程教學與計算思維才能培養(yǎng)軟件工程教學與計算思維才能培養(yǎng)在當前軟件產(chǎn)業(yè)迅猛開展的形勢下，社會和企業(yè)對軟件人才的要求越來越高，不僅要求畢業(yè)生有扎實的專業(yè)根底知識，還要有解決實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用知識才能欠缺問題1，對實際問題的求解沒有明晰的思路，不能在短時間內(nèi)勝任企業(yè)的工作。因此，我們應重視和加強培養(yǎng)學生解決現(xiàn)實問題的思維才能和綜合應用知識的創(chuàng)新才能。?高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)才能構(gòu)成與培養(yǎng)?中指出，計算機專業(yè)人才的專業(yè)根本才能主要包括計算思維才能、算法設(shè)計與分析才能、程序設(shè)計與實現(xiàn)才能、系統(tǒng)才能2。其中

2、計算思維才能是至關(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，重點討論培養(yǎng)學生計算思維才能的問題，分析軟件工程課程知識點與計算思維才能點之間的對應關(guān)系，研究如何在軟件工程課程的教學過程中浸透計算思維方法，通過理論教學和理論教學培養(yǎng)學生的計算思維才能，進而進步學生解決實際問題的才能。2計算思維、計算思維才能putatinalthinking，putatinalthinkingability計算思維是運用計算機科學的根底概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動3。計算思維是利用計算機解決實際問題的思維方法，它的本質(zhì)是抽象

3、Abstrat和自動化Autatin。典型的計算思維包括一系列廣泛的計算機科學的思維方法：遞歸、抽象、分解、關(guān)注點別離、約簡、迭代、預置和緩存、保護、冗余、容錯、回溯、糾錯和恢復等等。計算思維才能是指人們運用計算思維方法考慮的才能。對于計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)，計算思維才能主要包括問題及問題求解過程的符號表示、邏輯思維與抽象思維、形式化證明、建立模型、實現(xiàn)類計算和模型計算、利用計算機技術(shù)等2。這些才能的培養(yǎng)需要以課程知識為載體，在老師有意識、有方案的引導下，在不斷的理論過程中施行4。3軟件工程課程知識點與計算思維才能點的關(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算機類專業(yè)，軟件工程課程重點講授軟件技術(shù)方面的知識，包括軟件工程根本概念、根本原理和根本方法，強調(diào)應用計算機技術(shù)解決實際問題的方法和步驟，使學生掌握軟件開發(fā)各個階段標準的方法、工具和過程5。軟件工程知識體系主要有構(gòu)造化方法和面向?qū)ο蠓椒▋纱缶植浚旅嬷攸c分析兩種軟件開發(fā)方法涉及的主要知識點與計算思維方法、計算思維才能點的關(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SD、構(gòu)造化編碼測試SP，其主要特點是按功能分解系統(tǒng)，自頂向下逐步分解，將一個復雜系統(tǒng)分解為簡單子系統(tǒng)，每個階段都要遵循標準的方法和步驟，通過嚴格的評審后才能開場下個階段的工作。各個階段的主要知識點為與計算思維才能點的對應如表1所示。在構(gòu)造化方法開發(fā)軟件過程中，涉及大量的計算思維方法：在需求分析階段，對實際問題進展簡化、抽取問題的本質(zhì)，用到約簡、抽象方法；在概要設(shè)計階段，將復雜問題分解為假設(shè)干個簡單問題，用到關(guān)注點別離方法；數(shù)據(jù)庫設(shè)計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、，可以有效訓練學生的計算思維才能。例如：需求分析階段的數(shù)據(jù)流圖、實體關(guān)系圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，設(shè)計階段的層次構(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表示，分析和設(shè)計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，軟件工程的知識點與計算思維的才能點是親密關(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D、面向?qū)ο缶幋a測試P。與構(gòu)造化方法相比，面向?qū)ο蠓椒ǖ奶攸c是按對象和類分解系統(tǒng)，更符合人類認識問題和解決問題的方法和過程。其主要知識點與計算思維才能點的關(guān)聯(lián)如

7、表2所示：面向?qū)ο蟮男枨蠓治鲞^程是建立對象模型、用例模型和動態(tài)模型的過程，對象分析過程是一個典型的抽象過程；功能分析將系統(tǒng)抽象和分解為假設(shè)干個用例，是抽象和分解、關(guān)注點別離方法的典型應用；面向?qū)ο蟮脑O(shè)計和實現(xiàn)是在需求分析的根底上屢次反復迭代的演化過程，對各個子系統(tǒng)的設(shè)計也用到抽象和分解、關(guān)注點別離方法。這些計算思維方法的應用對應著問題求解過程的符號表示、邏輯思維與抽象思維、建立模型、實現(xiàn)類計算和模型計算、利用計算機技術(shù)等計算思維才能點。在面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件過程中，應用到大量的計算思維方法，有效的教學過程可以讓學生理解、應用計算思維方法，到達訓練學生計算思維才能的目的。4培養(yǎng)計算思維才能的策略

8、和方法Thestrategiesandethdsfdevelpingputatinalthinkingability以軟件工程課程知識點為載體，將計算思維訓練交融在教學的各個環(huán)節(jié)當中，重點從意識、理解、理論三個層次入手，循序漸進的進步學生應用計算思維方法解決實際問題的才能。4.1有意識的教學方法讓學生認識到計算思維的重要性從我們有關(guān)計算思維調(diào)研結(jié)果來看，大局部學生不理解計算思維的概念，在分析問題和解決實際問題的過程中，不會應用計算思維方法，即使用到一些計算思維方法也是無意識的。因此，在課堂教學和理論教學過程中，要充分發(fā)揮老師的主導作用，老師要將課程知識與實際問題嚴密結(jié)合，激發(fā)學生學習興趣，通過

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

10、學讓學生在理論中應用計算思維方法軟件工程課程是一門理論性很強的課程，課程本身理論環(huán)節(jié)可分為課程實驗和課程設(shè)計兩局部。課堂上的案例教學讓學生建立計算思維的意識，理解計算思維在實際問題中的應用，課程實驗就要讓學生以小組的形式模擬案例開發(fā)一個簡單的系統(tǒng)，小組成員分工合作，應用計算思維方法完成需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、編碼測試過程，實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能。課程設(shè)計是在課程完畢后進展的綜合性的理論環(huán)節(jié)，訓練學生綜合應用知識的才能、應用計算思維解決實際問題的才能和團隊合作才能等。此外，通過實習實訓、畢業(yè)設(shè)計等綜合性的理論環(huán)節(jié)，通過大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程、程序設(shè)計大賽等活動，進一步強化、提升學生的計算思維才能。5結(jié)論nlusin計算思維才能的培養(yǎng)不