前 言
計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普及，計算機中的思維方式、解決問題的方法已經(jīng)逐漸向其他領(lǐng)域滲透，并影響了其他學(xué)科，促進了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，甚至形成了一些交叉學(xué)科。因此，計算機技術(shù)已經(jīng)不僅僅是一種工具，而是逐步演化為一種思維習(xí)慣，在以計算機處理問題的過程中蘊含著方法論。計算思維的理念就是在這一歷史條件下提出來并獲得了重要發(fā)展的。2010年7月19日~20日在西安交通大學(xué)舉辦的“九校聯(lián)盟計算機基礎(chǔ)課程研討會”上，陳國良院士做了“計算思維能力研究培養(yǎng)”的報告，強調(diào)了“計算思維”能力培養(yǎng)在當(dāng)前大學(xué)計算機基礎(chǔ)課教學(xué)中的重要意義，強調(diào)了計算機科學(xué)中的思維方式、操作方法對現(xiàn)代化人才培養(yǎng)的重要價值，為新時期大學(xué)計算機基礎(chǔ)課教學(xué)指明了方向。2012年，高教司啟動了“以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程”教改立項工作，共有22個項目同時獲得教育部立項，標(biāo)志著以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機培養(yǎng)模式正式啟動。
然而，對如何落實“學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)”戰(zhàn)略目標(biāo)的問題，在具體教學(xué)實踐中卻面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。不同的院校、不同的專業(yè)、不同層次的學(xué)習(xí)者具有不同的個人發(fā)展需要、專業(yè)發(fā)展要求，因此，“一刀切”、“一蹴而就”的培養(yǎng)方式肯定行不通。對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)，應(yīng)該結(jié)合學(xué)校自身發(fā)展的特點、學(xué)生專業(yè)發(fā)展的要求分層分級地開展。從師范類學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)看，在學(xué)生中加強媒體素材處理能力和邏輯思維能力、數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)，將是落實“計算思維能力”培養(yǎng)的重要突破口。從學(xué)生個人發(fā)展的需要看，媒體素材的處理能力是對未來教師的必然要求，邏輯思維能力與數(shù)據(jù)分析能力則是學(xué)生在未來參與實證性定量科研活動的必備技能。從面向?qū)W生和院系教師的調(diào)研報告看，強化這3個方面能力的培養(yǎng)是有價值的，是符合學(xué)生和院系要求的。
面向計算機邏輯思維能力培養(yǎng)方面的教學(xué)，對課程的知識學(xué)習(xí)僅僅是教學(xué)目的之一，更重要的是要強調(diào)其過程性、工具性和思維習(xí)慣的培養(yǎng)。因此，對計算機類課程的學(xué)習(xí)絕不是僅讓學(xué)生記住幾個操作菜單、背誦幾段概念就解決問題的，而是需要師生在“用中學(xué)”、“做中學(xué)”，在利用信息技術(shù)獲取信息、整合信息的過程中，潛移默化地得到提升，高度重視培養(yǎng)學(xué)生模仿計算機的處理模式和方法解決社會現(xiàn)實問題的能力。因此，要在優(yōu)化學(xué)生的思維模式、提升其信息意識方面進行更深入地探索，以全面地培養(yǎng)學(xué)生的計算機能力和信息技術(shù)應(yīng)用能力，促使學(xué)生“在應(yīng)用信息技術(shù)過程中學(xué)習(xí)信息技術(shù)”。
基于以上觀點，我們于2010年底成立了計算機公共課教改課題組，不斷地調(diào)整計算機基礎(chǔ)課的課程體系、教學(xué)模式和測評方式。逐步形成了以下4點共識：(1)課程內(nèi)容要與時俱進，大約每3年完成一輪課程體系改革。全面改革并加深課程內(nèi)容，要考慮到與基礎(chǔ)教育計算機教學(xué)的銜接性，實施分層教學(xué)；要適應(yīng)時代的發(fā)展，加入一些新的最新發(fā)展的內(nèi)容；課程的內(nèi)容和案例要體現(xiàn)教育的特點，多介紹教育上的實用軟件，從人文的角度解析信息技術(shù)。(2)加強教學(xué)資源建設(shè)�；�于最新版的課程體系，編寫適應(yīng)新版課程體系的教材；采用共建共享的方法，建設(shè)課程資源，組織所有參與授課的教師，建設(shè)內(nèi)容完備的網(wǎng)絡(luò)課程。對信息技術(shù)課程中的關(guān)鍵操作、典型案例都要錄制微視頻，并按照網(wǎng)絡(luò)課程的規(guī)范加以組織，使其為同學(xué)們的自主學(xué)習(xí)提供支持，并適應(yīng)不同層次的學(xué)生的需要。(3)改革教學(xué)模式。基于教材和網(wǎng)絡(luò)課程、微視頻，以流媒體形式開展微課程授課，促使學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。根據(jù)各院系學(xué)生的不同專業(yè)背景，設(shè)計出一些具有學(xué)科特色的任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中增強信息意識和提升信息技能；通過任務(wù)驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生的動機，促進學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)化和遷移。 (4)改革測評模式。對信息技術(shù)能力的培養(yǎng)，應(yīng)同時兼顧知識與技能；對信息技術(shù)能力的評價，應(yīng)該注重形成性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合，要更加關(guān)注同學(xué)們的日常應(yīng)用能力。為此，我們與萬維捷通軟件技術(shù)有限公司合作，研制了“北京師范大學(xué)計算機基礎(chǔ)課測評系統(tǒng)”，在此系統(tǒng)的支持下，構(gòu)建了一套能夠支持學(xué)生日常自主測評的資源庫，逐步形成穩(wěn)定的題庫資源，支持師生日常的自主學(xué)習(xí)和自主測評。
以計算機處理問題的模式來思考問題，對現(xiàn)實問題抽象化并建構(gòu)有效的模型來解決現(xiàn)實問題是計算思維能力培養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容。在這一體系中，以高級語言程序設(shè)計為基礎(chǔ)的邏輯思維模式的形成是計算思維能力培養(yǎng)的核心。作為高級語言程序設(shè)計三大編程語言之一的Java，因其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、嚴(yán)格的邏輯體系、豐富的類庫資源而深受程序設(shè)計人員的喜愛，在信息化發(fā)展的各個領(lǐng)域都具有非常重要的作用。因此，《Java語言程序設(shè)計》被列為北師大計算機基礎(chǔ)課教學(xué)的核心課程。然而，在我們組織教學(xué)活動的過程中，卻經(jīng)常為如何選到一本好用的Java教材而困惑�？v觀市場上的Java教材，多數(shù)都是面向計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)者的。由于其定位的學(xué)習(xí)者已經(jīng)具備了一定水平的編程知識基礎(chǔ)，而且還會配備實踐應(yīng)用性較強的后續(xù)課程（比如JSP開發(fā)）。因此，教材中通常不太重視對程序基本邏輯結(jié)構(gòu)的講解，而是把重點放在了面向?qū)ο蟛糠�，�?dǎo)致很多學(xué)習(xí)者在感到“入門很難”、“學(xué)得很苦”。與此同時，由于時缺乏對程序設(shè)計實用性和應(yīng)用范疇方面的介紹，很多學(xué)生反應(yīng)：不知道學(xué)了Java“到底有什么用”“為什么要學(xué)Java”，進而影響了其學(xué)習(xí)動機。
基于以上問題及改革思路，在北京師范大學(xué)教務(wù)處的支持下，計算機基礎(chǔ)課團隊決定組織教師撰寫新版的《Java語言程序設(shè)計》系列教材，把我們的改革思路和教學(xué)理念滲透到新教材中，并期望我們的經(jīng)驗和成果能夠為兄弟院校的計算機基礎(chǔ)課教學(xué)提供一些借鑒。本書共分9章，第1章~4章由馬秀麟主筆完成，第5~6章由鄔彤主筆完成，第7~9章由曹良亮主筆完成，北師大教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的碩士研究生毛荷、王翠霞、蘇幼園、梁靜等同學(xué)進行了文字校對、案例初核，張慶利老師終審了教材中的所有案例。最后，全書由馬秀麟負(fù)責(zé)統(tǒng)稿和最終審定。
本套書的出版得益于多方面的幫助。首先，從事北京師范大學(xué)計算機基礎(chǔ)課教學(xué)的全體教師的長期積累和經(jīng)驗是本書的堅實基礎(chǔ)，基于多名一線教師10年開展Java類程序設(shè)計教學(xué)的案例、感受和積累，在相關(guān)教師教學(xué)講義的基礎(chǔ)上，我們組織了本套《Java語言程序設(shè)計》教材。其次，鑒于Java程序設(shè)計語言的教學(xué)規(guī)律和上機實訓(xùn)等實踐環(huán)節(jié)的需要，我們決定同時出版《Java語言程序設(shè)計》主教材和《Java程序設(shè)計習(xí)題&上機實訓(xùn)教程》配套教材，以適應(yīng)課內(nèi)教學(xué)與上機實訓(xùn)、輔助思考的需要。第三，從教材體例上，確立了“編程基礎(chǔ)知識”→“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”→“實際應(yīng)用”的組織結(jié)構(gòu)，適當(dāng)強化了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的內(nèi)容，對函數(shù)概念及其設(shè)計技術(shù)進行了詳細剖析，同時強化了對Java程序“實用性”的介紹，以促使學(xué)習(xí)者更快捷地形成邏輯思維體系，并真正地實現(xiàn)“學(xué)以致用”。
對于本書，雖然編者盡了很大的努力，盡量避免出現(xiàn)問題。然而由于諸多因素的制約，難免有疏漏錯誤之處，誠懇地請各位老師和同學(xué)批評指正。編者的Email：maxl@bnu.edu.cn。

北師大計算機基礎(chǔ)課課程主任：馬秀麟
2018年2月于京師園