基于计算思维的程序设计算法案例微课实践

王森华+李余+汪霞+李培培+李向忠

（后勤工程学院 后勤信息与军事物流工程系，重庆 400016）

摘 要：为了增强学员对计算机基础类课程的学习兴趣、提升学员的计算思维和编程实践技能，文章以密码破解（枚举算法）军事案例为载体，阐述如何通过情景创设、算法分析、拓展设计等环节设计编写微课脚本，将计算思维引入程序设计课程的学习，围绕案例选择依据、教学设计原则、脚本设计及制作过程，说明如何利用枚举算法破解密码问题。

关键词：计算思维；程序设计；算法案例；微课

0 引 言

在网络时代，微博、微电影、微信等微概念改变着人们的生活方式、工作方式乃至学习方式[1]。特别在移动客户端普及的今天，面对浩如烟海的微资讯和微内容，如何制作出“有用”和“有趣”的课程内容，将学员有限的注意力吸引到课程学习中来，并引导学员自主学习，是值得军校教员认真思考的问题。通过调查问卷以及与学员交流，笔者发现学员喜欢短小精趣、有启发性的形象内容，对说教式及抽象内容不太感兴趣。从符合学员学习习惯及心理需求的角度，笔者拟将计算思维的算法分析引入计算机程序设计课程，采用案例微课形式讲解课程知识点，通过微学习引导学员逐步融入计算思维活动[2]，在知识的学习和应用过程中形成综合的计算思维及信息化应用能力。

1 微课案例选择依据及教学设计原则

由于军校学员的军事特性，特别是实战化要求，微课内容的引用事例如果与学员的生活、兴趣以及未来的职业发展无关，显然实用价值不高[3]。为了使微课内容更贴近实战，需要紧密结合后勤信息化相关专业（如军事训练、军事物流、军用油储、军事通信等）的领域知识和应用需求，挖掘计算机程序设计在这些专业的应用点（案例），将课程知识与军事应用案例结合，使学员学有所长、学有所用。经过认真筛选，笔者从近百个军事案例中精选了10个军事案例及相应算法，分别是密码破解（枚举算法）、敌兵布阵（分治算法）、应急救援任务中的油料保障点设置（递推算法）、穿越迷宫（递归算法）、骑士巡游（回溯算法）、某装甲团机动演练任务中的通信信息编码（贪心算法）、野外训练单兵负重预案（动态规划算法）、火炮射击命中率模拟（模拟算法）及综合应用后勤仓库物资配送路径优化和军用加油站铺设输油管线路线优化，按由易到难、趣味与实用结合、基础向拓展延伸的思路组织整理案例，形成军事案例库，为微课的制作准备好材料。

在教学设计方面，受微课讲授时间的限制，军事案例微课内容不能贪多求全，要牢牢记住以学员为中心及有用有趣的原则，按照计算思维的逻辑，围绕一个主题算法集中组织教学内容，将情景设计、拓展设计、反思反馈引入案例与算法的解题思路、程序设计、拓展延伸过程中，根据不同的算法类型及案例内容，采用情境—问题式教学设计模式（情境创设—提出问题—问题分析—问题讲解—总结考核）、抛锚式教学设计模式（抛锚定题—课题分析—问题讲解—总结考核）、探究式教学设计模式（提出任务—确定问题—问题分析—解决问题—总结考核）分别进行微课教学设计，在潜移默化中逐步提升学员的计算思维和编程实践技能[4]。

2 微课脚本设计实践

脚本编写的要点[5]主要包括：引入（开场白或知识点）、画面、解说词、备注等。引入部分可结合专业学科特点，尽量采取引人入胜的办法，如身边的小事、案例、社会热点，让观看者知道微课讲什么，也可以和知识点结合一起引入；画面部分要标明制作微课内容的技术要求、画面排列设置，多种媒体搭配要鲜明统一有层次感，并且具体形象，画面显示的文字要标明标题和内容（具体知识点），容易区分；解说词要有配音、有字幕，注意语言文字要通俗易懂，尽量采用口语化表达方式，录音时语音清晰，使用普通话，并且要和字幕一致；备注部分附上已有的图片、视频、音频或网络链接以及相关说明等。最重要的是，在脚本设计完成之后，要自己演练一遍，避免各环节脱节和突兀，如出现这样的情况，可以通过教师视频或画外音方式来弥补和衔接，见表1。

3 微课制作过程的修改

微课脚本编写完成后，后期还要进行教学实施与拍摄（或录制）、动画制作以及上述素材的后期非线性编辑等工作。在微课形成过程中，有可能出现各种问题，需要不断与技术人员协商修改。对于枚举算法，设计团队和制作团队对微课的呈现效果要进行多次质检，多方面查找效果不理想的原因，寻求解决对策并改进微课设计。具体来说，发现的主要问题包括字体颜色单调、动画处理及PPT切换时延、画面生硬、声音与字幕不匹配、扣像呈像效果差、LOGO位置不合理、背景无音效等。通过重新拍摄以及优化处理后，可以逐步解决上述瑕疵问题，使微课的视听效果达到相对满意程度，基本能够起到吸引学员观看和学习的目的。

4 结 语

微课已成为当前院校教学模式改革的新方向之一，笔者以密码破解（枚举算法）军事案例为载体，利用微课形式将计算思维引入程序设计课程的学习过程，学员可在微学习中自主提升计算思维和应用能力，逐步培养实战化所需的信息技能。目前，用于教学的计算机课程微课资源正在不断开发和应用，相信在不久的将来，更多更好的微课形式及内容会为提升院校的教学质量不断注入新鲜活力与发展动力。

基金项目：重庆市基础与前沿研究计划项目“基于视觉注意的图像三维超分辨率自适应重建研究”（CSTC2015jcyjA40002）；后勤工程学院教改课题项目“面向军事应用，以计算思维为导向创新大学计算机基础教学模式的应用与研究”（X906051309）。

第一作者简介：王森华，男，讲师，研究方向为计算机基础教学改革和图像识别技术，123213441@qq.com。

参考文献：

[1]赵国栋， 冯晨， 刘京鲁. 微课设计技术与案例分析： 2015年全国多媒体课件大赛（微课组）作品综述[J]. 中国教育信息化， 2016（11）： 4-12.

[2]范雅惠， 刘德山， 魏迪. 用问题驱动教学模型实施计算思维教学的应用与实践[J]. 计算机教育， 2016（1）： 90-93.

[3]王森华， 王伟嘉， 李向忠. 基于计算思维程序设计的军事案例研究[J]. 计算机教育， 2016（7）： 86-88.

[4]王继良. 基于微课的课程教学改革研究[J]. 工业和信息化教育， 2015（4）： 79-82.

[5]付百文. 强化案例教学的程序设计类课程体系改革[J]. 计算机教育， 2015（8）： 40-43.

（编辑：孙怡銘）