基于计算思维的Java程序设计教学改革

广东技术师范学院学报（自然科学）　

兰　！　笙　，期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

基于计算思维的Ｊａｖａ程序设计教学改革　

刘晓璐　

（广东商学院华商学院信息工程系，广州增城５１１３００）　

摘　要：Ｊ　ａｖａ面向对象编程技术已经成为计算机网络应用开发的主流．ＪａＶａ程序设计的教学总会遇到一些　

困难，为了解决这些困难达到良好的教学效果，培养程序设计能力强的应用型人才，ＪａＶａ程序设计的教学应改变　

传统的教学观念，以培养学生的计算思维为重点，在教学过程中引入实例，加强上机实践，用大量实例来训练学生　

的逻辑分析能力和解决实际问题的能力．　

关键词：Ｊ　ａＶａ程序设计；教学改革；计算思维　

中图分类号：ＴＰ　３９　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—４０２Ｘ（２０１３）０３—０１０８—０３　

１引言　

Ｊａｖａ是一种面向对象编程技术．与面向过程的　

下手，也就没有什么编程思想可言．另外．目前的教　

材和参考书偏重于基本理论介绍．而缺少面向对象　

程序设计思想的介绍。这些都会导致学生理解困难，　

不能真正掌握面向对象编程的精髓．　

程序设计语言相比，面向对象程序设计语言所涉及　

的概念多、程序设计的思想与思维过程有很大不同，　

如类、对象及通过对象调用方法等思想．学生往往难　

以理解这些概念，不能掌握面向对象的基本思想。导　

致学生在学习的开始阶段就望而生畏．缺乏学习兴　

其次。学习程序设计需要较强的逻辑思维能力．　

较扎实的数学功底．程序的设计需要对问题进行逻　

辑分析，找出问题的解决方法，建立数学模型，再用　

计算机语言进行描述．３Ｂ类院校的专科学生．甚至有　

的本科学生，数学基础比较薄弱，缺乏逻辑思维能　

力，遇到问题不知道应该如何解决．因此，他们在设　

计程序的第一、二个阶段就显得心有余而力不足．从　

而丧失信心．达不到良好的教学效果．　

２．２学习缺乏主动性　

一

趣，教学效果差．学生的程序设计能力较低．要想扭　

转这种教学现状，就要分析教学过程中存在的主要　

问题及其产生的原因，探索科学的教学模式、方法和　

手段，在教学过程中能激发学生的学习兴趣，调动发　

挥学生的主动性，培养程序设计能力强的应用型人　

才．从而达到良好的教学效果．　

方面。在现行教育体制和社会环境的影响下，　

２教学中的主要问题　

２．１思维的束缚　

很多学生上大学并不是为了学习专业知识和技术，　

学习缺乏主动性和自觉性．大学的教学安排比较松　

散．学生有很多课余时间．从表面上看．大学的学习　

压力比中学轻松很多．然而，事实上恰恰相反．大学里　

每个学期都有６—８门课程要学习．高年级的有些专业　

甚至１０门课程，学习任务重，无法全面顾及．这样，程　

序设计这一类较难的课程就被大多数学生放弃了．　

每一条程序都体现着编程者的思维．Ｊａｖａ程序设　

计课程教学中的一个很大问题在于思维不够开放．　

究其原因主要包括以下两个方面：　

首先．Ｊａｖａ程序设计中的概念抽象，面向对象程　

序设计的思维过程复杂，学生难以理解．Ｊａｖａ程序设　

另一方面。学生普遍具有较强的依赖心理，缺乏　

独立思考、独立解题的能力．由于本身的基础不够扎　

计通常都包括面向对象编程理论、语法规则、系统类　

库等内容．涉及很多概念和编程思想，如类、对象、属　

性和方法等．学生对于这些概念，以及他们在程序中　

的作用，理解起来比较困难，从而导致遇到问题无从　

收稿日期：２０１３—０２—１０　

实，在找不出解决问题的方法时就依赖老师．久而久　

之就养成了依赖的习惯。逻辑思维能力得不到锻炼，　

从而进人学习的恶性循环．　

作者简介：刘晓璐（１９８３～），女，江西安福人，广东商学院华商学院助教，硕士，研究方向：计算机网络，无线传感器网络　

第３期　刘晓璐：基于计算思维的Ｊａｖａ程序设计教学改革　・１０９・　

３教育理念改革　

在信息化时代。计算机已经成为人类生活和社　

会生产中的重要工具．在人们遇到各式各样问题的　

时候．大都会想到使用编程的手段来解决．而设计程　

序的思维过程就是计算思维．　

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问　

新．创新就是在现有知识和方法的基础上，找到解决　

问题的新方法、新技术，这个过程并不单单依赖于现　

有的知识。更依赖于强大的思维能力．一个人的思维　

能力并不是先天就有的。也不是一朝一夕培养和发　

展起来的，而是需要经过长期的训练．高校开设各种　

计算机语言课程和程序设计课程，目的是让学生了　

解计算机是如何处理信息的，这实际上就是在向学　

题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机　

科学之广度的一系列思维活动．美国卡内基・梅隆大　

生传授计算机的思维方式．Ｊａｖａ是一种面向对象的程　

序设计语言．面向对象的软件开发方法是一种新的　

学计算机科学系主任周以真教授在２００６年的（Ｃｏｍ．　

ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＡＣＭ）＞杂志的（（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　

Ｔｈｉｎｋｉｎｇ）＞文中提出了计算思维这一概念．周教授　

认为：计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适　

的技能，每一个人，不仅仅是计算机科学家，都应热　

心于它的学习和运用．　

计算机思维方法．Ｊａｖａ程序设计教学的重点更应放在　

这种新思维的训练上。这样才能以不变应万变．　

教学过程应符合认知规律．使学生循序渐进地　

接受知识．Ｊａｖａ程序设计课程中有许多抽象的概念。　

程序结构又较为复杂，因此教学时要深人浅出，教学　

过程中遇到的一个问题就是从何处切人．教学实践　

证明，从具体问题切人，首先提出问题，然后分析问　

题，再找出解题方法，最后引出有关的语法和概念，　

Ｊａｖａ程序的设计最能体现计算思维。这门课程　

的教学不仅要讲解Ｊａｖａ的语法、类库和基本技术，更　

应该致力于加强学生计算思维的训练．因此．Ｊａｖａ程　

序设计教学的重点应放在讲解编程思路。以及如何　

将面向对象的编程思想应用到实际的软件开发案例　

中去．把课堂上传授知识的过程转变为用程序求解　

问题的过程．　

这样的教学过程。学生比较容易接受，也更能让学生　

对课程产生兴趣．让学生运用面向对象程序设计的　

思想解决问题，首先就要对问题进行分析，抽象出问　

题中涉及的类及其属性和行为。研究解决问题的逻　

辑方法，再转化为Ｊａｖａ语言．这就是思维的训练．这种　

训练应该贯穿整个教学过程，并不断强化这种训练．　

４．３引用实例突破教学瓶颈　

４教学模式改革　

４．１教学目标的制定　

要让学生准确理解面向对象的相关概念．最好　

Ｊａｖａ程序设计课程教学应以培养适应市场需求　

的高素质应用型人才为出发点，在课程教学计划的　

设计上，教学内容要充实、教学方式要多样，教学手　

的方法是举例子．面向对象程序设计的思想是：将自　

然世界中事物的关系应用到程序中．所以．绝大多数　

教师都会用Ｅｔ常生活中的例子讲解面向对象中诸多　

段要能引人人胜，使学生对Ｊａｖａ程序设计产生浓厚　

的学习兴趣．切实提高学生的程序设计能力，才能使　

课程的教学质量和人才的培养质量得到保障．教学　

的最终目的并不只是传授知识。还应该包括思维和　

能力的培养。让学生在离开学校走上社会以后。能够　

运用所学知识和技能独立解决生活和工作中的各种　

抽象的概念，这样当然会清楚得多．但是。根据几年　

的Ｊａｖａ程序设计教学，可以得到这样一个经验，如果　

只引用日常生活中的例子来说明这些概念。学生会　

认为这些例子与程序并不相关．这反而让学生更加　

困惑．为了让学生掌握这些概念的相关应用．还必须　

引用一些程序设计中的实例．比如，介绍类、对象、属　

性和方法的概念，及其在程序中的作用，可以引用网　

络游戏中的角色作为教学实例．网络游戏中的角色　

分为很多类，每一类角色都有一些特定的服装、武器　

和技能，这就是类的属性和方法，而玩家在游戏中创　

建一个角色就是以这类角色为模板创建了一个对　

象．这样讲解，不仅激发了学生对Ｊａｖａ程序设计的兴　

趣，而且能帮助学生理解这些抽象概念。并能准确地　

掌握其在一个程序中的作用．　

４．４加强实践。锻炼计算思维　

问题．因此，制定教学目标时，应该把重点放在培养　

学生的学科能力、思想方法和行为规范这几个方面．　

对问题进行符合逻辑的科学分析。找出解决问题的　

形式化方法，并抽象到数学层次上去．这是最基础和　

最具本质的教学目标．　

４＿２以培养计算思维为重点　

Ｊａｖａ程序设计教学效果不好的一个重要原因就　

是思维放不开．一直以来，学校教育的目的主要都放　

在传授知识上，而不是训练思维．社会的发展需要创　

・

１　１０・　刘晓璐：基于计算思维的Ｊａｖａ程序设计教学改革　第３期　

Ｊａｖａ程序设计中的一个重要教学环节是上机实　

践．上机实践不仅可以检查学生运用知识的综合性　

以培养学生的计算思维为出发点．并在教学方法和　

教学模式的改革中贯穿始终，才能培养出适应现代　

化快速发展的应用型计算机专业人才．　

参考文献：　

和灵活性，不仅是动手的过程，更是开动脑筋解决实　

际问题的过程，是训练计算思维的最佳场所．一个人　

的编程能力不仅体现其计算思维，还包括其知识的　

技能化．编程能力的提高靠的是大量的训练．上机实　

践的重点就是让学生自己动手练习，旨在锻炼其实　

际运用能力．实践环节应有目地的训练学生．引导学　

［１］Ｗｉｎｇ　Ｊ　Ｍ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｔｈｉｎｋｉｎｇ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ＡＣＭ，２００６，４９（３）．　

［２］黄素萍．面向对象程序设计教学改革模式研究【Ｊ］．教育教学论　

坛．２０１３，（２）．　

生养成良好的编程习惯：首先，审清题目．找出解题　

方法．并建立数学模型．其次．构思程序流程和算法　

［３］吴文虎，我怎么讲好“程序设计基础”这门课【Ｊ】．中国大学教　

学．２０１１。（２）．　

步骤．然后，用计算机语言描述算法，编写Ｊａｖａ程序．最　

后运行和调试程序．分析结果。改进程序．　

［４］臧劲松．培养学生计算思维的程序设计课程教学［Ｊ］．计算机教　

育．２０１２，（２）．　

［５］张长海，陈娟．以“程序设计”为主线、以“案例”为驱动的程序　

５结语　

Ｊａｖａ程序设计的应用日益广泛，很多高校将其　

设计教学改革［Ｊ］．计算机教育．２００８，（８）．　

［６］陈杰华，戴丽娟．以培养计算思维为核心的程序设计实验教　

作为计算机相关专业的一门必修课，在专业教育中　

具有重要地位．Ｊａｖａ相对于Ｃ＋＋来说要简单得多，但要　

学好也不易．教学理念的改变，以及教学过程中采用　

科学合理的教学方法、手段．对学生专业技能的培养　

学［Ｊ］．实验技术与管理．２０１ｌ，（１）．　

［７］何受倩．Ｊａｖａ程序设计教学改革与研究【Ｊ］．电脑知识与技术．　

２０１１，１４（７）．　

［８］张敏霞．程序设计语言课程教学方法改革的探索与实践［Ｊ］．　

中国高教研究．２００４，（２）．　

具有非常重大的影响．在Ｊａｖａ程序设计的教学中．要　

Ｔｅａｃｈｉｎｇ　Ｒｅｆｏｒｍ　ｏｆ　Ｊａｖａ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｔｈｉｎｋｉｎｇ　

ＵＵ　Ｘｉａｏ—ｌｕ　

（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｕａｓｈａｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　

Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｓｔｕｄｉｅｓ，５　１　１　３００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒｃｔ：Ｊａｖａ　ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｊａｖａ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｌｗａｙｓ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ　ｓｏｍｅ　ｄｉｉｃｕｌｆｔｉｅｓ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅｓｅ　

ｄｉｆｉｆｃｕｌｔｉｅｓ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｇｏｏｄ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ，ｓｔｒｏｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔａｌｅｎｔｓ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｄｅｓｉｇｎ，Ｊａｖａ　ｐｒｏｇｒａｍ　

ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｈｏｕｌｄ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｎｃｅｐｔ，ｏｎ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　

ａｓ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ．Ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓ　ｌｏｇｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｗｉｔｈ　ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　

ｅｘａｍｐｌｅｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：Ｊａｖａ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；Ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ；Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｔｈｉｎｋｉｎｇ