茅 穎

(江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，江蘇 南通 226000)

1 計算思維

2006年3月，在美國的計算機(jī)科學(xué)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》上，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University，CMU)的計算機(jī)科學(xué)系主任周以真(Jeannette Wing)教授首次系統(tǒng)地提出了計算思維(Computational Thinking)的概念。周以真教授提出：計算思維是采用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來解決問題、設(shè)計系統(tǒng)以及理解人類行為等的一系列思維方式。正如每一個人都有閱讀、寫作和計數(shù)(Reading、Writing、 Arithmetic，3R)的能力一樣，計算思維是人類必須具備的思維能力。在此基礎(chǔ)上，南安普頓大學(xué)(University of Southampton)的Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出計算思維的五個核心概念分別為：算法思維、評估、分解、抽象和歸納。

2010 年在西安交通大學(xué)舉辦的首屆“九校聯(lián)盟計算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(C9)”的會后聲明中提出：高校計算機(jī)基礎(chǔ)教育階段的首要任務(wù)是培養(yǎng)大學(xué)生的計算思維能力，而計算機(jī)程序設(shè)計中包含了大量解決問題的算法及思維模式。2012年，首屆“計算思維與大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)改革”研討會在西安成功召開，陳國良院士正式提出計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力為切入點。計算思維已引起全世界計算機(jī)科學(xué)家和教育工作者的積極關(guān)注，為培養(yǎng)新時代的創(chuàng)新人才，教育必須擺脫傳統(tǒng)教學(xué)在思想和方法上的束縛，激發(fā)學(xué)生以新的方式來思考。

2 Java程序設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 Java課程內(nèi)容多課時少

Java程序設(shè)計課程要求學(xué)生了解Java語言特征、常見的Java類庫以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想；掌握計算機(jī)程序的結(jié)構(gòu)；掌握程序的開發(fā)過程；掌握常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及Java編程語言的語法；學(xué)會利用Java語言編寫面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的簡單程序等內(nèi)容。本校的Java程序設(shè)計課程目前總學(xué)分為4學(xué)分，一學(xué)期只有64個課時，從培養(yǎng)完善的計算機(jī)人才的角度出發(fā)，教師希望學(xué)生能夠在課堂中學(xué)到更多的知識，掌握更多的技能，因此64個課時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，教師如何有效的分配課時，既能幫助學(xué)生完成更多知識點的學(xué)習(xí)，又能為學(xué)生留出足夠的時間進(jìn)行知識的內(nèi)化，并提高學(xué)生的實踐編程能力，是教師在教學(xué)實施中的一大難題。

2.2 學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊

Java程序設(shè)計課程是計算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本校計算機(jī)類專業(yè)文理兼收，文科生對程序設(shè)計類課程的接受能力相對較差，同時由于各地區(qū)教育發(fā)展的不平衡，有些學(xué)生在初高中就已經(jīng)接觸過程序設(shè)計的相關(guān)知識，而有些學(xué)生僅僅接受過計算機(jī)基礎(chǔ)操作的相關(guān)教育。學(xué)生計算機(jī)編程基礎(chǔ)參差不齊，有部分學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中很難跟上教學(xué)進(jìn)度，使得這些學(xué)生心態(tài)上產(chǎn)生消極畏難的心理，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的兩極分化現(xiàn)象，這就需要教師在教學(xué)過程中能夠設(shè)計有效的教學(xué)策略，因材施教，提高學(xué)生對程序設(shè)計的興趣與信心，從而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

2.3 教學(xué)方法單一

Java程序設(shè)計課程內(nèi)容多課時少，教師為了按時完成教學(xué)任務(wù)，不得不增加理論講授的時間，壓縮實踐課時，在教學(xué)過程中較多的使用講解教學(xué)法與講演教學(xué)法，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中缺少實踐操作的時間，程序設(shè)計與編碼的能力難以得到提高。同時，在Java程序設(shè)計課程的教學(xué)過程中，教師很容易陷入語言表達(dá)形式的誤區(qū)，尤其是在大多數(shù)考試內(nèi)容中偏重對語法的考核而不是對編程能力的考核。部分教師在教學(xué)過程中存在重編碼，輕算法的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將基本語法視為重點，以程序正常運(yùn)行不報錯為目的，不重視總結(jié)問題求解的過程，忽略了思維方式的鍛煉。

3 Java程序設(shè)計課程中計算思維的培養(yǎng)

3.1 提高知識點的聯(lián)結(jié)程度，培養(yǎng)學(xué)生概括性思維能力

Java程序設(shè)計課程中知識點的聯(lián)結(jié)程度比較差，缺乏整體性與關(guān)聯(lián)性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏連貫性，使得學(xué)生程序設(shè)計思路無法得到有效的拓展。教學(xué)案例的設(shè)計及講解缺乏整體性和連貫性，使得學(xué)生無法把自己掌握的知識進(jìn)行整合內(nèi)化，同時在程序設(shè)計與編碼的過程中更是無法通過自身能力解決不斷出現(xiàn)的各種主觀或客觀問題。因此，在教學(xué)設(shè)計的過程中需要提高知識點的聯(lián)結(jié)程度。

3.2 利用算法為主線教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生算法思維能力

算法在人們的日常學(xué)習(xí)或生活中總會被使用，是對解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制。教學(xué)過程以算法為主線，在算法的講解過程中增加Java知識點，從而培養(yǎng)學(xué)生的算法思維能力，增強(qiáng)學(xué)生利用算法綜合分析問題、解決問題的能力。

例如，在教學(xué)設(shè)計中利用解決排序問題中的二分查找算法，同時結(jié)合遞歸算法來講解選擇結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu)。二分查找算法的遞歸實現(xiàn)主要利用的是選擇結(jié)構(gòu)語句，二分查找算法的非遞歸實現(xiàn)則是利用選擇結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu)相結(jié)合而實現(xiàn)的。還可以利用排序問題中的冒泡排序算法來講解數(shù)組的聲明、定義與遍歷等內(nèi)容。

這種利用算法為主線的教學(xué)方式，將Java程序設(shè)計課程中的基本知識點與算法相結(jié)合，在有效幫助學(xué)生掌握J(rèn)ava基本知識的同時，既能有效培養(yǎng)高職學(xué)生的算法思維能力，又能提高高職學(xué)生利用算法思維分析問題解決問題的能力。

3.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

通過構(gòu)建Java程序設(shè)計課程的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，使學(xué)生可以充分利用課后的閑暇時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而彌補(bǔ)學(xué)生課上學(xué)習(xí)跟不上的問題，并能夠有效協(xié)調(diào)教育資源的不均衡。Java程序設(shè)計課程的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺中包含微課、視頻、PPT、實訓(xùn)指導(dǎo)書等大量學(xué)習(xí)資源，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中遇到的問題與困難可以通過這些學(xué)習(xí)資料來解決，能夠加強(qiáng)學(xué)生記憶，加深學(xué)生對知識點的理解。同時學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺中的實訓(xùn)指導(dǎo)書在課后進(jìn)行程序編碼的實踐練習(xí)，遇到問題可以在線與教師實時提問解答，使學(xué)生通過課后的編程實踐能夠確實感受和領(lǐng)悟計算機(jī)問題求解的基本方法與思維模式。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的構(gòu)建與使用，改變了學(xué)生以課堂學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)模式，激發(fā)了學(xué)生對Java程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了計算機(jī)類高職學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

4 結(jié)語

計算思維能力的提高是一個長期培養(yǎng)的過程，Java程序設(shè)計課程不僅僅是要讓學(xué)生掌握程序設(shè)計語言的基本語法知識，還要通過編程能力的培養(yǎng)使學(xué)生學(xué)會利用計算機(jī)解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，從而為社會培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的計算機(jī)類技術(shù)技能型人才。