面向計算思維培養(yǎng)的《Java程序設(shè)計課程》教學(xué)實(shí)踐研究

茅穎　繆俞蓉　朱亞麗　周旭

【摘要】? ? 隨著計算機(jī)技術(shù)與人類日常工作生活的不斷深入融合，教學(xué)中計算思維能力的培養(yǎng)也日趨重要。高職計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生通過程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)可以有效的培養(yǎng)計算思維，因此本文通過對《Java程序設(shè)計課程》教學(xué)實(shí)施過程中存在的問題進(jìn)行分析，結(jié)合國家職業(yè)改革實(shí)施方案以及計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，對課程教學(xué)過程中的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、考核評價等內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生利用程序語言分析并解決復(fù)雜問題的能力，著重提高學(xué)生的計算思維能力。

【關(guān)鍵詞】? ? 計算思維? ? Java程序設(shè)計? ? 教學(xué)實(shí)踐研究

引言：

高職院校的計算機(jī)類專業(yè)在人才培養(yǎng)方案中通常開設(shè)多門程序設(shè)計類課程，而在這些課程中通常都有Java程序設(shè)計課程，這是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的課程性質(zhì)決定在教學(xué)過程中需要將課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行Java產(chǎn)品的分析、設(shè)計、編碼、測試的綜合應(yīng)用能力，這就使得部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中產(chǎn)生消極畏難的心理，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性，教師教學(xué)效果欠佳，致使影響后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。針對目前程序設(shè)計課程的教學(xué)情況與學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過程中引入計算思維體系，深入探討面向計算思維培養(yǎng)的Java程序設(shè)計課程教學(xué)實(shí)踐研究。

一、計算思維解讀

計算思維是由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授在2006年提出并且定義的，她指出計算思維就是采用計算機(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一系列的思維方式[1]。國內(nèi)，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。國防科技大學(xué)的朱亞宗教授指出：計算思維是人類三大科學(xué)思維方式（計算思維、實(shí)驗(yàn)思維、理論思維）之一，有著舉足輕重的作用[2]。

二、Java程序設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)不明確

在課程的教學(xué)過程中，教師注重的是知識點(diǎn)的教學(xué)，著重于知識和技術(shù)的灌輸，不夠注重學(xué)生具體能力目標(biāo)的培養(yǎng)。然而在教學(xué)過程中，教會學(xué)生理解知識并且能夠熟練運(yùn)用知識只是最基礎(chǔ)的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生能力的提高才是教學(xué)的終極目標(biāo)。

2.2 教學(xué)模式與教學(xué)手段陳舊

在以往的Java程序設(shè)計課程教學(xué)實(shí)施中多以教師為中心，教師習(xí)慣使用講授法講授枯燥的知識點(diǎn)，而學(xué)生只能夠被動的接受，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果都不太能夠達(dá)到教師的預(yù)期。在學(xué)習(xí)過程中練習(xí)最多的是客觀題和簡單的編程題，這種教學(xué)模式與教學(xué)手段過于陳舊，缺少師生互動，不能提高學(xué)生編程實(shí)踐能力，忽視培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜問題的分析解決能力，限制了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

2.3 考核方式與評價體系單一

目前大部分Java程序設(shè)計課程的考核還是以期末考核為主，而在期末考試中又是以理論知識的考核為主，但程序設(shè)計類課程著重培養(yǎng)的是學(xué)生的實(shí)踐編程能力、邏輯思維能力、分析問題解決問題等能力，這樣的考核與評價方式過于單一，不夠全面，缺少過程性評價，以理論知識為主的考核形式并不能全面的反應(yīng)學(xué)生在Java程序設(shè)計課程學(xué)習(xí)后的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。

2.4 高職生源多樣，教學(xué)策略陳舊

目前高等職業(yè)教育的生源呈現(xiàn)出多樣化多元化的特征，有高考普招入學(xué)的學(xué)生，有對口單招入學(xué)的學(xué)生，同時高職院校面向全國各省市地區(qū)招生，學(xué)生的民族多樣，生活習(xí)俗各不相同，并且各地的高考政策也有一定區(qū)別。這就造成同一個班級中學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)能力差別較大，過去單一的教學(xué)策略并不能應(yīng)對這種復(fù)雜的生源情況，不能保證不同基礎(chǔ)的學(xué)生都能夠達(dá)到程序設(shè)計課程的教學(xué)目標(biāo)。

三、面向計算思維培養(yǎng)的Java程序設(shè)計課程教學(xué)建設(shè)

針對上述在Java程序設(shè)計課程教學(xué)中存在的問題，本文結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷思考并且探索在程序設(shè)計課程的教育教學(xué)過程中的改革創(chuàng)新方向，深入探討構(gòu)建基于計算思維的Java程序設(shè)計課程教學(xué)體系。

3.1 教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：1.掌握J(rèn)ava語言基礎(chǔ);2.掌握J(rèn)ava中的流程控制;3.理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想;4.掌握異常處理和事件處理機(jī)制、多線程的設(shè)計;5.掌握Swing圖形界面的設(shè)計;6.掌握J(rèn)ava的I/O編程;7.掌握J(rèn)DBC訪問數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

能力目標(biāo)：1.能夠熟練配置Java開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境;2.能夠建立面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法;3.能夠使用Java語言提供的各類工具方法編寫高質(zhì)量的程序;4.能夠撰寫符合規(guī)范要求的技術(shù)文檔。

素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題及計算思維能力;2.培養(yǎng)學(xué)生抽象、概括、算法思維能力;3.培養(yǎng)學(xué)生良好的語言與文字表達(dá)能力;4.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力;? 5.培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素質(zhì);? 6.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力。

3.2 教學(xué)內(nèi)容

1.課時分配

教學(xué)內(nèi)容的課時分配如表1所示：

2.單元內(nèi)容及要求

認(rèn)識Java語言：了解Java語言產(chǎn)生的背景;掌握環(huán)境變量的配置。

Java語言基本要素：掌握J(rèn)ava中基本數(shù)據(jù)類型;掌握常量和變量的靈活使用。

運(yùn)算符與表達(dá)式：會使用常用的運(yùn)算符;掌握表達(dá)式的計算。

流程控制語言：掌握選擇結(jié)構(gòu)語句在程序中的使用;理解三種不同結(jié)構(gòu)的循環(huán)語句。

數(shù)組：掌握一維數(shù)組、二維數(shù)組的使用。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本概念：理解Java中類和對象的概念;掌握面向?qū)ο蟮某橄?、繼承、多態(tài)三大特性。

接口：掌握接口的定義方法;熟練運(yùn)用方法重載來實(shí)現(xiàn)多態(tài)。

異常處理：掌握常見異常的處理;學(xué)會如何自定義異常。

集合：掌握集合的定義和使用;掌握泛型的使用。

圖形用戶界面：了解組件的種類及特點(diǎn);掌握常用組件類的構(gòu)造方法及常用成員方法;掌握創(chuàng)建組件的對象、設(shè)置屬性及調(diào)用方法。

事件處理：熟練掌握J(rèn)ava的各種事件處理。

I/O技術(shù)與文件管理：掌握常用輸入輸出流類及方法;理解文件輸入輸出的流類及方法。

多線程：了解線程和進(jìn)程的區(qū)別;掌握線程的生命周期及創(chuàng)建和使用語法;掌握多線程的使用。

數(shù)據(jù)庫的方法：掌握J(rèn)DBC的基本概念和操作;掌握使用JDBC-ODBC橋訪問數(shù)據(jù)庫的方法。

3.3 教學(xué)方法

1.利用問題驅(qū)動教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力。問題驅(qū)動教學(xué)法是以學(xué)生為主體，以問題為核心，通過引導(dǎo)學(xué)生在分析問題解決問題的過程中學(xué)會知識提高能力的一種教學(xué)方法。在教學(xué)設(shè)計時科學(xué)合理的設(shè)計問題，提高問題的創(chuàng)新性與趣味性，在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生剖析問題，在分析解決問題的過程中激發(fā)學(xué)生探索知識的積極性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)編程語言的信心，為學(xué)生在今后學(xué)習(xí)工作中遇到問題時能夠順利分析并解決打下基礎(chǔ)。

2.利用算法為主線教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生算法思維能力。在教學(xué)過程中以算法為主線，在算法的講解過程中增加Java程序設(shè)計課程的知識點(diǎn)。計算機(jī)專業(yè)的專業(yè)課中或多或少的都融入了各類經(jīng)典算法，算法思維在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中舉足輕重，學(xué)生在程序設(shè)計課程中培養(yǎng)的算法思維貫穿后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)。

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。構(gòu)建Java程序設(shè)計課程的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，目前因?yàn)樾鹿谝咔?，線上教學(xué)日趨重要，線上教學(xué)不僅僅是發(fā)布簡單的學(xué)習(xí)視頻或者學(xué)習(xí)資料，需要加強(qiáng)線上學(xué)習(xí)的趣味性，同時增強(qiáng)師生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的互動性，將線上自主學(xué)習(xí)與線下教學(xué)相結(jié)合，改變學(xué)生以課堂學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)模式，激發(fā)學(xué)生對Java程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)計高職類計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

4.課程考核。1）根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)目標(biāo)確定考核內(nèi)容，不再以理論知識的考核為主，而是在考核理論知識的同時注重能力目標(biāo)與素質(zhì)目標(biāo)的考核。2）注重過程性考核，在教學(xué)過程中的平時表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目完成情況都可以綜合到最終評價成績中，不再以最后的期末考試成績來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。3）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺不僅可以運(yùn)用在日常教學(xué)中，也可以利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺中學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)對學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價與考核。4）豐富考核評價的方式，除了常規(guī)的卷考和操作考以外，還可以使用在線考、分組項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目匯報等多種方式進(jìn)行考核，也能提高學(xué)習(xí)的趣味性。

四、結(jié)束語

面向計算思維培養(yǎng)的Java程序設(shè)計課程教學(xué)實(shí)踐研究，其目的主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的算法思維、分解、抽象、概括、評估等思維能力，同時激發(fā)學(xué)生對程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的知識、能力、素質(zhì)三個維度的教學(xué)目標(biāo)，為今后其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。當(dāng)然，教學(xué)是一個不斷發(fā)展的過程，需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷的探索、完善，將教學(xué)創(chuàng)新與人才培養(yǎng)相結(jié)合，培養(yǎng)出符合時代要求的計算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]范文翔，張一春，李藝.國內(nèi)外計算思維研究與發(fā)展綜述[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2018，36（02）：3-17.

[2]朱亞宗.論計算思維——計算思維的科學(xué)定位、基本原理及創(chuàng)新路徑[J].計算機(jī)科學(xué)，2009，36（04）：53-55+93.

[3]茅穎.Java程序設(shè)計課程中計算思維的培養(yǎng)[J].黑龍江科學(xué)，2020，11（13）：42-43.

[4]王穎娜.以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究[J].科技資訊，2021，19（02）：37-39.

項(xiàng)目基金：2019年江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院課題：以計算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《Java程序設(shè)計》課程教學(xué)改革與研究（SY20191223-06）

茅穎（1987.08），女，江蘇南通，漢族，碩士研究生，講師，研究方向：軟件技術(shù)教學(xué)研究。