基于计算思维的面向对象程序设计教学策略探析

许四平

摘要：面向对象程序设计是计算机专业的必修课程之一，也是很多非计算机专业学生选修的基础课程。文章基于计算思维的视角，对面向对象程序设计教学进行一定的设计和实践，从而使学生能够从更切合实际的视角学习和编程。

关键词：计算思维；程序设计课程；教学模式

目前，面向对象进行设计的思维是国内外计算机的研究要点所在，而计算思维在培养学生方面主要致力于学生“计算思维能力”的训练，并将其作为计算机基础教学的核心目标。面向对象程序设计课程是大学计算机方面比较基础也是较为受欢迎的课程，学生在学习这门课的过程中，可以掌握程序设计的基础知识、基本方法、结构化程序设计课程的基本算法，还可以培养学生利用计算机的相关知识解决日常生活中实际问题的能力，能在学习专业知识的同时结合程序设计的一些知识灵活运用到学科中去。为了将计算机课程的精神实质落到实处，笔者认为对大学生计算机思维的培养已然成为该课程的重点部分。

1.计算思维的含义

计算思维是由美国的周以真教授定义的一种思维活动，她认为计算思维是一种新的思维方式，是一种利用计算机来处理、分析问题，从而得出该问题的解决方法。计算思维吸取了很多思维方式的优势，利用机器的独特优势，利用模型和与之匹配的计算方式，将现实世界中很多抽象的元素数据化和实体化，从而得到对应的解决方案。这种思维方式已经被应用到了很多实际领域，对于计算机专业的学生来说，培养其计算思维尤其重要。在教学当中需要注意的是，所谓的计算思维主要是一种思维模式的养成，这强调学生不但要掌握好基本的编程知识，还要能够站在一定的高度对整体的设计进行把控，在设计之初就需要考虑到设计、使用、维护、运行环境等多方面。计算思维教育对当前的教育方式是一种新的改革方向，它要求引导学生形成更加严谨的学习和思考习惯，将书本知识与能力培养一起抓，最终培养出优秀的计算机人才。

2.计算思维在面向对象程序设计教学中的作用

随着社会的不断发展，越来越强调在程序设计和开发中要考虑到客户后期的使用、维护和升级的问题，所以面向对象程序设计（OOP）成为当前开发的主流，计算思维作为一种全新的思维方式，将其应用到OOP教学中，能够碰撞出更灿烂的火花。

2.1提高学生在面向对象程序设计教学中的思维能力

计算机思维的初衷就是培养一种解决问题的思维方式，使其逐渐成为人们解决问题的一条途径，这种思维方式不知不觉中会起到影响人们的思维方式和思维习惯的作用。思维方式不仅体现在计算机中编订好的固定程序，而且还要有更高层次的抽象思维能力。从计算思维的角度去想问题，可以帮助学生在学习专业课的过程中转变学科固有的思维模式，将专业性的知识放在计算思维的高度进行。对于程序设计来说，习惯使用计算思维，能够高屋建瓴地掌握整个程序或者软件的方向和主体，促使成品更贴合客户的需求。

2.2提高学生在面向对象程序设计教学中的应用能力

计算机思维对于学生应用能力的培养是潜移默化的，它可以帮助学生从计算机科学的角度来分析和处理问题，提高学生实际运用和实际解决问题的能力。计算思维的本质就是需求解决问题的方法，所以其特别强调对实际问题的解决，要想培养学生的计算思维，教师就需要为学生提供优秀的案例，使学生通过过去的案例来理解如何设计才能够解决对应的实际问题，这种教学模式能够很好地培养学生的应用能力，将纸上的代码化为具体的问题解决方案。

2.3提高学生在面向对象程序设计教学中的创新能力

创新与科学密不可分，创新的发展必然是建立在科学的进步的前提上的。在科学的思维方法指导下，学生掌握科学的思考模式，就能在今后的生活和学习中进行多角度、多层次、全方位的思考。在观察和理解问题的时候也会更加科学、合理。现在社会处处要求创新，只有创新才能立于不败之地，所以计算机思维在培养学生的创新能力方面也功不可没。

3.计算思维在面向对象程序设计教学中的具体应用

3.1丰富教学内容

首先是利用生活素材丰富教学内容。在传统的教学方式中，也包含着很多案例，但是其中很多都是为了迎合教学内容而设计的，只是为了展示某个编码或者命令的作用，没有具体的意义，虽然很多学生掌握了这些编码或命令，但是在遇到实际问题的时候，依然感到不知所措。对此，教师可以充分利用生活中的实际内容来丰富教学。例如，在面向对象程序设计中，用案例来教学生如何从几个具体的值当中排列大小或者找出其中的某个值，但是一旦问题变为“把桌子上的10个橙子，编程找出其中较小的3个”，这样学生就不知道如何去做了，这时候老师可以将抽象的“大小”换为具体的“值”，这既可以从重量上来换算，也可以从体积上来换算，最终落实到具体的“值”上，便可以实现比较了，在这个基础上学生再进行编程，便可以作出对应的程序。老师可以充分利用生活中常见的例子，让学生分析并编程，使程序设计成为其日常思考的一部分。

其次是利用实际案例来丰富教学内容。当学生的学习告一段落的时候，老师便可以选出一个与这段学习较为相符的实际案例交给学生，让学生去分析。公司中的实际案例是非常具有代表性的，通过这些案例，学生不但能够看到具体的编程过程，也能够从设计人员与客户的沟通中了解设计方是如何一步步满足客户需求的，将计算思维和面向对象两者的需求都进行了非常完美地展示。

3.2丰富教学方式

当前很多老师依然采用的是老师讲、学生听的传统模式，但是基于计算思维，为了做好面向对象程序设计教学，老师应当采用多种教学方式，从多个角度完善学生的学习。首先，利用小组教学方式，老师按照学生的学习情况划分为若干个小组，每个小组的学习程度要较为平均，并选出小组长，来领导整个小组的学习和编程。对于OOP这门课程来说，小组学习是一种非常好的方式，因为每个人看待问题的角度不同，考虑的方式也不同，小组学习能够吸收每个人的优势，解决个人思考模式过于单一的问题，更好地考虑客户的需求，实现编程。其次，老师可以利用任务驱动教学法，这个方式非常符合计算思维教学理念，任务法主要有4个过程：（1）提出问题。在这里，老师要根据大纲设计出明确的任务，这个任务包含之前所学的知识，又有一定的新挑战，将这些知识点化为真实编程任务，使学生将无目的的学习化为有目的的解决问题；（2）观察阶段。在这个阶段学生以小组为单位，模拟客户实际可能遇到的问题，将抽象的问题具体化、量化。（3）推理阶段。在这个阶段，学生可以将大问题化为若干小问题，将这些问题划为具体的代码和程序，并将这些散碎的程序组成最终的作品。（4）检验阶段。在这个阶段，老师和其他小组的学生可以对各个组进行身份模拟检验，以客户的角度对该程序提出问题。并对各个小组进行评分。整个任务都促使学生以计算思维来思考问题，将客户的实际问题和程序设计联系起来，找到其中的平衡点，更好地满足客户需求，在实现教学目标的同时，激发学生对更多知识的渴望，使整个教学事半功倍。

3.3丰富评价方式

当前学校的主要评价方式就是考试，但是对于面向对象程序设计来说，考试只是较为基本的评价方法，更重要的是学生对面向对象程序设计的理解，尤其是对解决问题方法的创新和角度，所以老师要增加一部分日常表现分数，将每次小组活动以及个人作业等，都纳入到最终评价当中，使整个评价更加立体化。

4.结语

综上所述，计算思维对于面向对象程序教学是十分重要的，面向对象程序教学的发展和进步离不开计算思维的渗透。在如今计算机应用技术急速发展的大环境下，很好地运用计算思维去引导面向对象思维教学是十分关键的，对于个人乃至学校的发展都有十分重要的意义。