基于計算思維的面向對象程序設計教學策略探析

許四平

摘要：面向對象程序設計是計算機專業的必修課程之一，也是很多非計算機專業學生選修的基礎課程。文章基于計算思維的視角，對面向對象程序設計教學進行一定的設計和實踐，從而使學生能夠從更切合實際的視角學習和編程。

關鍵詞：計算思維；程序設計課程；教學模式

目前，面向對象進行設計的思維是國內外計算機的研究要點所在，而計算思維在培養學生方面主要致力于學生“計算思維能力”的訓練，并將其作為計算機基礎教學的核心目標。面向對象程序設計課程是大學計算機方面比較基礎也是較為受歡迎的課程，學生在學習這門課的過程中，可以掌握程序設計的基礎知識、基本方法、結構化程序設計課程的基本算法，還可以培養學生利用計算機的相關知識解決日常生活中實際問題的能力，能在學習專業知識的同時結合程序設計的一些知識靈活運用到學科中去。為了將計算機課程的精神實質落到實處，筆者認為對大學生計算機思維的培養已然成為該課程的重點部分。

1.計算思維的含義

計算思維是由美國的周以真教授定義的一種思維活動，她認為計算思維是一種新的思維方式，是一種利用計算機來處理、分析問題，從而得出該問題的解決方法。計算思維吸取了很多思維方式的優勢，利用機器的獨特優勢，利用模型和與之匹配的計算方式，將現實世界中很多抽象的元素數據化和實體化，從而得到對應的解決方案。這種思維方式已經被應用到了很多實際領域，對于計算機專業的學生來說，培養其計算思維尤其重要。在教學當中需要注意的是，所謂的計算思維主要是一種思維模式的養成，這強調學生不但要掌握好基本的編程知識，還要能夠站在一定的高度對整體的設計進行把控，在設計之初就需要考慮到設計、使用、維護、運行環境等多方面。計算思維教育對當前的教育方式是一種新的改革方向，它要求引導學生形成更加嚴謹的學習和思考習慣，將書本知識與能力培養一起抓，最終培養出優秀的計算機人才。

2.計算思維在面向對象程序設計教學中的作用

隨著社會的不斷發展，越來越強調在程序設計和開發中要考慮到客戶后期的使用、維護和升級的問題，所以面向對象程序設計（OOP）成為當前開發的主流，計算思維作為一種全新的思維方式，將其應用到OOP教學中，能夠碰撞出更燦爛的火花。

2.1提高學生在面向對象程序設計教學中的思維能力

計算機思維的初衷就是培養一種解決問題的思維方式，使其逐漸成為人們解決問題的一條途徑，這種思維方式不知不覺中會起到影響人們的思維方式和思維習慣的作用。思維方式不僅體現在計算機中編訂好的固定程序，而且還要有更高層次的抽象思維能力。從計算思維的角度去想問題，可以幫助學生在學習專業課的過程中轉變學科固有的思維模式，將專業性的知識放在計算思維的高度進行。對于程序設計來說，習慣使用計算思維，能夠高屋建瓴地掌握整個程序或者軟件的方向和主體，促使成品更貼合客戶的需求。

2.2提高學生在面向對象程序設計教學中的應用能力

計算機思維對于學生應用能力的培養是潛移默化的，它可以幫助學生從計算機科學的角度來分析和處理問題，提高學生實際運用和實際解決問題的能力。計算思維的本質就是需求解決問題的方法，所以其特別強調對實際問題的解決，要想培養學生的計算思維，教師就需要為學生提供優秀的案例，使學生通過過去的案例來理解如何設計才能夠解決對應的實際問題，這種教學模式能夠很好地培養學生的應用能力，將紙上的代碼化為具體的問題解決方案。

2.3提高學生在面向對象程序設計教學中的創新能力

創新與科學密不可分，創新的發展必然是建立在科學的進步的前提上的。在科學的思維方法指導下，學生掌握科學的思考模式，就能在今后的生活和學習中進行多角度、多層次、全方位的思考。在觀察和理解問題的時候也會更加科學、合理。現在社會處處要求創新，只有創新才能立于不敗之地，所以計算機思維在培養學生的創新能力方面也功不可沒。

3.計算思維在面向對象程序設計教學中的具體應用

3.1豐富教學內容

首先是利用生活素材豐富教學內容。在傳統的教學方式中，也包含著很多案例，但是其中很多都是為了迎合教學內容而設計的，只是為了展示某個編碼或者命令的作用，沒有具體的意義，雖然很多學生掌握了這些編碼或命令，但是在遇到實際問題的時候，依然感到不知所措。對此，教師可以充分利用生活中的實際內容來豐富教學。例如，在面向對象程序設計中，用案例來教學生如何從幾個具體的值當中排列大小或者找出其中的某個值，但是一旦問題變為“把桌子上的10個橙子，編程找出其中較小的3個”，這樣學生就不知道如何去做了，這時候老師可以將抽象的“大小”換為具體的“值”，這既可以從重量上來換算，也可以從體積上來換算，最終落實到具體的“值”上，便可以實現比較了，在這個基礎上學生再進行編程，便可以作出對應的程序。老師可以充分利用生活中常見的例子，讓學生分析并編程，使程序設計成為其日常思考的一部分。

其次是利用實際案例來豐富教學內容。當學生的學習告一段落的時候，老師便可以選出一個與這段學習較為相符的實際案例交給學生，讓學生去分析。公司中的實際案例是非常具有代表性的，通過這些案例，學生不但能夠看到具體的編程過程，也能夠從設計人員與客戶的溝通中了解設計方是如何一步步滿足客戶需求的，將計算思維和面向對象兩者的需求都進行了非常完美地展示。

3.2豐富教學方式

當前很多老師依然采用的是老師講、學生聽的傳統模式，但是基于計算思維，為了做好面向對象程序設計教學，老師應當采用多種教學方式，從多個角度完善學生的學習。首先，利用小組教學方式，老師按照學生的學習情況劃分為若干個小組，每個小組的學習程度要較為平均，并選出小組長，來領導整個小組的學習和編程。對于OOP這門課程來說，小組學習是一種非常好的方式，因為每個人看待問題的角度不同，考慮的方式也不同，小組學習能夠吸收每個人的優勢，解決個人思考模式過于單一的問題，更好地考慮客戶的需求，實現編程。其次，老師可以利用任務驅動教學法，這個方式非常符合計算思維教學理念，任務法主要有4個過程：（1）提出問題。在這里，老師要根據大綱設計出明確的任務，這個任務包含之前所學的知識，又有一定的新挑戰，將這些知識點化為真實編程任務，使學生將無目的的學習化為有目的的解決問題；（2）觀察階段。在這個階段學生以小組為單位，模擬客戶實際可能遇到的問題，將抽象的問題具體化、量化。（3）推理階段。在這個階段，學生可以將大問題化為若干小問題，將這些問題劃為具體的代碼和程序，并將這些散碎的程序組成最終的作品。（4）檢驗階段。在這個階段，老師和其他小組的學生可以對各個組進行身份模擬檢驗，以客戶的角度對該程序提出問題。并對各個小組進行評分。整個任務都促使學生以計算思維來思考問題，將客戶的實際問題和程序設計聯系起來，找到其中的平衡點，更好地滿足客戶需求，在實現教學目標的同時，激發學生對更多知識的渴望，使整個教學事半功倍。

3.3豐富評價方式

當前學校的主要評價方式就是考試，但是對于面向對象程序設計來說，考試只是較為基本的評價方法，更重要的是學生對面向對象程序設計的理解，尤其是對解決問題方法的創新和角度，所以老師要增加一部分日常表現分數，將每次小組活動以及個人作業等，都納入到最終評價當中，使整個評價更加立體化。

4.結語

綜上所述，計算思維對于面向對象程序教學是十分重要的，面向對象程序教學的發展和進步離不開計算思維的滲透。在如今計算機應用技術急速發展的大環境下，很好地運用計算思維去引導面向對象思維教學是十分關鍵的，對于個人乃至學校的發展都有十分重要的意義。