基于计算思维的java课程群的教学改革和实践

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1、基于计算思维的Java课程群的教学改革和实践邢丹，姚俊明（济宁医学院医学信息工程学院，山东日照276826）摘要：针对面向对象程序设计中计算思维和设计模式的概念、面向对象设计的原则及常见的设计模式，提出绘制计算思维图，同时以Struts2框架中所体现的MVC设计模式为例，阐述该设计模式的思想、Struts2的使用、原理和自定义拦截器，指出在注重应用的同时突出思维模式的讲解，培养学生的计算思维能力。.jyqkail protected]．。1计算思维的内涵及在Java课程群的应用计算思维是

2、以设计和构造为特征的“构造思维”，即以计算手段研究社会／自然现象及规律。作为计算手段奠基性思维之一的程序，程序设计语言作为计算机能够“理解”的语言，经历了从机器语言、汇编语言、面向过程的语言到面向对象的语言的发展。从上述发展过程可以看出，语言从易于机器执行到易于人的思维习惯，这种“构造思维”也越来越多地模仿社会／自然现象及规律。目前，程序设计语言的教学只是在讲授语法，学生也主要是练习语法，而未真正领会程序设计的思想和软件设计的规律。计算机程序设计语言教学改革应该逐步加强培养学生的计算思维能力，其培

3、养目标的定位应该不仅是掌握程序设计的语法，还要掌握计算思维的基本方法。对学生专业素养的培养应不仅局限于学习理论知识点和掌握通用软件的使用，还应能够适应未来软件的升级和变化以及未来社会变革的需要，因此应着重培养学生的计算思维能力，理论知识点很容易被遗忘，而思维方法却可以迁移、跨越时间和空间，直接或间接地应用到未来的工作、学习和生活中。目前流行的面向对象的开发语言Java在语言中实现了对面向过程的封装，将过程作为类的一部分，提升了抽象的粒和封装的粒度。另外，Java程序不仅是编程语言，同时还是一个平台

4、（有标准的JavaSE平台，向大方向为JavaEE平台，向小方向为Java移动嵌入式开发），因此Java课程的学习应是Java课程群的系统学习，即从JavaSE、JavaVC模式为例进行理论和实践教学，培养学生的创造性能力。解决方案是一个通用设计，用来解决约束，达到目标。例如，在拥有一个对象的集合的情景中，有一个需要走访每个对象，但是不用关心集合的实现的问题，解决方案是将迭代封装进分离的类中。通俗的理解为：发现自己处于某个情境下，面对着所欲达到的目标被一群约束影响着的问题，然而，你能够应用某个设计

5、，克服这些约束并达到该目标，将你导向某个解决方案。设计模式的这种概念同计算思维所训练的思维方式有异曲同工之处。思维具有联想性、普适性和迁移性，有了这种思维方式，不仅可以解决软件开发和设计的问题，还能够激发学生的潜能。在软件开发中，无论你在何处工作，构建什么业务，用何种编程语言，不变都是相对的，变化才是永恒的。无论当初软件设计得多完善，在使用的过程中都需要不断更新，因此所有面向对象设计的原则都是在封装变化，应对变化。2设计模式2.1面向对象设计原则(1)封装变化：找出应用中可能变化的部分，把它们独立

6、出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起；减小代码变化对操的影响，使系统变得更有弹性。软件开发设计关心的是建立弹性的设计，方便维护，可以应对变化。良好的软件设计必须具备可复用、可扩充、可维护3个特性。(2)面向接口编程：针对接口编程，而不是针对实现编程。针对接口的编程关键在多态，多态在执行时会根据实际状况执行到真正的行为。可以更明确地说“变量的声明类型应该是抽象类或者一个接口”，这样，只要是具体实现此接口或抽象类的类所产生的对象，就都可以指定给这个变量，这也意味着声明类时不必了解以后执行时的真正对

7、象类型。例如，代码Animala=neal.makeSound();即父类的引用指向子类的对象，子类实例化的动作不再需要在代码中硬编码，而是在运行时才指定具体实现的对象，使用其方法。然后，可以继续将生成的对象放到方法中，对于代码A=getAnimal()；a.makeSound()；不必了解实际的子类是“什么”，只关心它知道如何正确地进行makeSound就可以。(3)多用组合，少用继承。继承描述的是“是一种”的关系，组合描述的是“有一个”的关系，使用组合建立系统具有很大的弹性，不仅可将算法族封装

8、成类，还可以“在运行时动态地改变行为”，只要组合的行为对象符合正确的接口标准即可。软件开发中需要用在系统维护和更新上的时间要比开发更多。(4)为了交互对象之间的松耦合设计而努力。松耦合的设计能建立有弹性的软件系统，能够应对变化，因为对象之间的互相依赖降到了最低。观察者模式和监听器模式都使用了这种设计理念。(5)类对扩展开放，对修改关闭。(6)依赖倒置原则：依赖抽象，不要依赖具体类。避免在软件设计中违反依赖倒置原则，变量不可以持有具体类的引用；不要让类派生自具体类；不要覆盖基类中已实