紀 娜， 何國榮

(楊凌職業(yè)技術(shù)學院信息工程學院， 陜西 楊凌 712100)

0 引 言

目前，《Java程序設(shè)計》因為其具有實踐和操作結(jié)合性很強的特點被楊凌職業(yè)技術(shù)學院信息工程學院計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)(信息管理方向、軟件技術(shù)方向)列為核心基礎(chǔ)課，其后續(xù)課程有：《JSP開發(fā)技術(shù)》、《J2EE項目開發(fā)》、《Android程序設(shè)計》等。所以本課程學生的掌握程度將直接影響后續(xù)課程的學習。然而，該課程是基于java語言進行講授的一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，面向?qū)ο笏枷胧且环N在客觀事物上進行抽象的思維模式，對很多學生來說接受并掌握該模式存在一定學習難度。因而在學生的學習過程中缺乏主動性，同時存在的畏難情緒又導(dǎo)致本課程學習效果不好，學生不愿學習的惡性循環(huán)。

為了提高學生學習的主動性，獲得良好的學習效果，作者通過不斷探索，結(jié)合近幾年講授《java程序設(shè)計》的教學實踐經(jīng)驗，提出了“五步教學法”的教學模式，從課程講授過程進行整體的設(shè)計分析，教學實踐顯示該教學方法能取得良好的教學效果。下面以《java抽象類》這一節(jié)教學設(shè)計為例來說明五步教學法在《java程序設(shè)計》課程中的教學過程。

1 五步教學法的指導(dǎo)思想和過程

教學設(shè)計是為了達到最優(yōu)化的教學效果采用系統(tǒng)化的方法解決教學問題的過程和策略[1]。五步教學法則是在案例教學法的基礎(chǔ)之上根據(jù)課程教授和學生的接受程度進行提煉總結(jié)得出的一種教學方法，該教學法秉承“以學生為主體”的教育理念，體現(xiàn)《Java程序設(shè)計》課程的學習重點：解決問題，結(jié)合“模塊化、任務(wù)驅(qū)動”的教學觀念，將學生的技能培養(yǎng)貫徹在教學的過程中，以學生的需求為教學起點，倡導(dǎo)學生主動參與、勇于探究的一種適用于教學《java程序設(shè)計》課程的新型教學方法[2]。該方法的具體環(huán)節(jié)有：“引入任務(wù)→分析任務(wù)→完成任務(wù)→總結(jié)→新的任務(wù)”的五個步驟進行教學。下面以《抽象類》這一節(jié)教學設(shè)計為例來說明《java程序設(shè)計》課程的教學過程。

1.1 課程教學設(shè)計的依據(jù)和思路

《Java程序設(shè)計》在授課中重點講解的是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的諸多概念，例如封裝、繼承、多態(tài)、抽象類和接口等。在諸多概念中，抽象類作為一種程序設(shè)計模式很難在教學過程中被學生所理解。為了讓學生理解、掌握并學會用該種模式設(shè)計程序，就必須設(shè)計好課堂教學過程，創(chuàng)造學生主動參與、探究、實踐的學習情境，使得學生處于動態(tài)的學習活動中。

在設(shè)計本堂課的教學過程時，首先根據(jù)“滿足Java人才市場需求、符合高職學生學習特點、提高學生職業(yè)技能”為課程講授的主要目的，綜合使用“啟發(fā)式教學法”、“任務(wù)式教學法”等多種教學方法，重點培養(yǎng)學生的程序開發(fā)創(chuàng)造能力，強調(diào)“教學做一體化”，在教中做、在做中學、在學中練。在本文中，“Java中的抽象類”授課過程按照“任務(wù)驅(qū)動、實例講解”的模式進行，采用“引入任務(wù)→分析任務(wù)→完成任務(wù)→總結(jié)→新的任務(wù)”的五個步驟進行教學。任務(wù)的選取原則是真實、有趣、容易入手、易于教學。

本次課的授課過程設(shè)計，是以一個實際的任務(wù)為例展開教學，并將知識點融入項目的完成過程。通過“典型任務(wù)”引入問題→教師引導(dǎo)學生分析問題→引入Java有關(guān)的的語法解決問題→教師總結(jié)學習要點→布置新的任務(wù)→學生“模仿編程”的教學組織方式，培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。

1.2 學習背景

抽象類體現(xiàn)了面向?qū)ο笤O(shè)計中數(shù)據(jù)抽象的思想，是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想的精髓之一。針對Java程序設(shè)計中學生對抽象類和子類的概念難以理解、不會使用的問題，課程設(shè)計時通過引入容易入手的求解三角形和矩形面積的案例講解抽象類和子類的概念、特點和使用方法，幫助學生能夠?qū)W會并真正掌握Java中抽象類和子類的特性，掌握抽象類的設(shè)計思想、學會使用抽象類。

1.3 學習主體分析

《java程序設(shè)計》課程的學習對象是信息管理專業(yè)2011級學生，已經(jīng)學習過抽象類相關(guān)概念。通過前期學習，學生對于Java語言已經(jīng)有所了解，可以編寫簡單的Java程序，但是對他們而言抽象類的理解和掌握是一個難點，因此有必要通過編程案例分析講解Java中的抽象類，以激發(fā)學生的好奇心、提高學生的學習興趣、提升學習效果,幫助學生掌握抽象類的設(shè)計思想。

1.4 課程教學設(shè)計方案分析

課程教學進行時，分為五個階段展開：分別對應(yīng)了五步教學法的組織過程。在課堂教學設(shè)計環(huán)節(jié)中，教師要熟悉教學內(nèi)容單元，能較好的切分授課知識內(nèi)容、精心設(shè)計任務(wù)。通過引導(dǎo)學生對任務(wù)進行認真的研究和深入的分析，提出解決問題的辦法。

(1)引入任務(wù)。選擇具有代表性的典型任務(wù)(案例)引入問題， 引起學生的注意、引發(fā)思考。這一階段是教與學的起點。例如，本次課程引入求解三角形和矩形面積的Java編程案例，引發(fā)學生的主動思考——怎樣用抽象類來設(shè)計求解程序？

①工作任務(wù)。進行一個圖形編輯軟件的開發(fā)，其中一項任務(wù)是計算各種圖形的面積，例如在一個程序中計算三角形、矩形這樣一些有具體概念，又是不同的形狀的面積。

②任務(wù)要求。a.設(shè)計一個抽象類shape； b.設(shè)計矩形、三角形具體的子類; c.在抽象類中求解子類面積; d.編寫一個測試類，在主方法中生成2個子類對象，用多態(tài)的方式調(diào)用area方法輸出他們的面積。

③引導(dǎo)學生思考。a.一個抽象類shape的設(shè)計格式； b.矩形、三角形具體的子類的表現(xiàn)形式； c.子類面積如何求解； d.編寫一個測試類，在主方法中生成2個子類對象。

(2)分析任務(wù)。本環(huán)節(jié)主要是以任務(wù)為驅(qū)動、實踐應(yīng)用為目標，幫助學生深刻理解抽象類的定義。

①分析過程。如果一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象，這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來表征我們在對問題領(lǐng)域進行分析、設(shè)計中得出的抽象概念，是對一系列看上去不同，但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象。比如：如果我們進行一個圖形編輯軟件的開發(fā)，就會發(fā)現(xiàn)問題領(lǐng)域存在著圓、三角形這樣一些具體概念，它們是不同的，但是它們又都屬于形狀這樣一個概念，形狀這個概念在問題領(lǐng)域是不存在的，所以形狀就是一個抽象概念。

由于形狀這個概念在問題領(lǐng)域并不是直接存在的，那么要從具體的形狀入手分析：矩形和三角形都具有邊長、并且都要求面積，可以根據(jù)抽象類的語法格式進行分析設(shè)計：

②教師提問。將分析過程進行升華，將圖例改編成計算機語言，用UML圖表示。

③引導(dǎo)學生。根據(jù)類的表示方式，編寫出矩形和三角形的屬性和方法的UML圖。

④設(shè)計思路。將這些分析過程總結(jié)歸納之后，強化了知識點和技能點。例如，在本次課程教授中，通過任務(wù)的分析引入抽象類和子類的概念和使用方法。學生通過一個具體的任務(wù)學到了知識點，但是還沒有轉(zhuǎn)化為自己的技能。

(3)完成任務(wù)。在這個環(huán)節(jié)中，主要是以分析為基礎(chǔ)，按照Java語法格式完成任務(wù)。此環(huán)節(jié)幫助學生學會設(shè)計抽象類和其子類。

①完成過程1。Shape類由于覆蓋所有圖形的共性，定義寬泛，它的求面積方法area()無法具體實現(xiàn)，聲明為抽象方法。類也就定義為抽象類。在Java語法中，抽象類的實現(xiàn)是通過子類繼承實現(xiàn)的。要實現(xiàn)一個抽象類，所有繼承抽象類Shape的子類都必須具體實現(xiàn)抽象方法area()。故使用具體形狀類對抽象類進行繼承，實現(xiàn)抽象類。

②完成過程2。測試類的編寫，子類的繼承方式使得抽象類中的抽象部分得到具體的體現(xiàn)。根據(jù)任務(wù)要求，編寫測試類完成對具體形狀對象的面積進行求解。在測試類中，根據(jù)類和對象的定義方式分別創(chuàng)建兩個不同形狀的對象，并賦值進行面積的求解。

public class abstractTest

{

public static void main(String args[])

{

Rectangle r1 = new Rectangle(8,7); // 創(chuàng)建矩形類對象

System.out.println("矩形面積為"+r1.area()); //輸出矩形類面積

Triangle t1 = new Triangle(3,4); // 創(chuàng)建三角形類對象

System.out.println("三角形面積為"+t1.area()); //輸出三角形類面積

}

}

③得出結(jié)論。最后在主方法中調(diào)用所有子類對象的area()方法，輸出各個子類對象的面積。

(4)總結(jié)。這個階段主要是對分析的過程進行總結(jié)，完成程序功能，最后進行學習總結(jié)，幫助學生歸納整理本節(jié)課的知識點和技能點，加深記憶。

①引導(dǎo)回顧。本節(jié)學習者所用到的知識和技能，強化理論知識的學習。

a.抽象類是只給出抽象結(jié)構(gòu)，不給出每個成員方法的完整實現(xiàn)的類; b.抽象類的特點: ①不能直接被實例化; ②抽象類需要繼承； ③抽象類中可以沒有抽象方法或某個方法不是抽象方法,有抽象方法的類一定是抽象類。c. 3抽象類用來模式設(shè)計。

(5)新的任務(wù)。提出新的問題，為幫助學生將知識能夠快速轉(zhuǎn)化為技能，給學生布置了課后作業(yè)。例如：本次課程中的作業(yè)是應(yīng)用本節(jié)課所講關(guān)于抽象類和子類的Java編程方法，創(chuàng)建一個子類為圓類，該類的對象也可以通過繼承抽象類計算出面積。

①教師提問。請在本程序的基礎(chǔ)上，新增一個子類為圓形類。要求在測試類的主方法中生成3個子類對象，用多態(tài)的方式調(diào)用area方法分別輸出矩形、三角形、圓形的面積。

②設(shè)計思路。課后作業(yè)是綜合考慮了高職學生的學習能力和承受能力而設(shè)計的，作業(yè)是在本課程任務(wù)的基礎(chǔ)上進行更進一步的功能完善。通常情況下，學生都能夠認真完成。

1.5 課堂教學設(shè)計方案的具體實施

教學環(huán)節(jié)(時間分配)(min)教學內(nèi)容教學方法學生活動教學手段引入任務(wù)(5)1.提出任務(wù): 設(shè)計一個抽象類shape、設(shè)計矩形、三角形子類,在抽象類中求解子類的面積。2.驗證結(jié)果: 編寫一個測試類,驗證設(shè)計。3.知識點回顧: 回顧抽象類概念和抽象類的特點任務(wù)式啟發(fā)式思考問題回答問題PPT演示分析任務(wù)(7)1.分析任務(wù)要求: 為完成任務(wù)要求,需要設(shè)計圖形類模型、設(shè)計矩形類模型、三角形類模型。2.提出問題: 在一個父類中是否可以用一個方法來代表不同形狀的面積呢?任務(wù)式啟發(fā)式觀看演示思考如何設(shè)計演示模型PPT多媒體演示分析過程完成任務(wù)(5)1.按照分析完成任務(wù),實現(xiàn)基本功能: 顯示抽象圖形類的程序?qū)崿F(xiàn)圖例、顯示矩形類的程序?qū)崿F(xiàn)圖例、顯示三角形類的程序?qū)崿F(xiàn)圖例、顯示測試類的程序?qū)崿F(xiàn)。2.驗證設(shè)計: 編寫了一個測試類 abstractTest ,驗證設(shè)計結(jié)果。啟發(fā)式思考如何根據(jù)分析過程,設(shè)計程序完成任務(wù)PPT演示實例實現(xiàn)過程,驗證設(shè)計結(jié)果總結(jié)(2)1.知識點小結(jié): 再次重申抽象方法和抽象類的概念及特性。2.編程思想小結(jié): 從分析任務(wù)入手,找到完成任務(wù)的方法,最后驗證這個方法的正確性,從這個過程中學到新的知識和技能。啟發(fā)式回顧本節(jié)課內(nèi)容,重溫知識要點PPT演示新的任務(wù)(1)布置作業(yè):請在本程序的基礎(chǔ)上,新增一個子類為圓形類。要求在測試類的主方法中生成3個子類對象,用多態(tài)的方式調(diào)用area方法分別輸出矩形、三角形、圓形的面積。

2 課堂教學效果總結(jié)

Java程序設(shè)計中的抽象類是一個教學難點，初學者在這里容易犯錯。因此，針對這個學習中的難點，采用任務(wù)教學法，通過對真實任務(wù)的解析，將抽象的問題形象化，把難理解的知識點進行分解，分散在執(zhí)行任務(wù)的簡單步驟中，幫助學生較好的理解和掌握抽象類的特點，最終達到能夠獨立設(shè)計使用Java數(shù)據(jù)抽象的目的。

通過課堂提問這樣的師生教學互動環(huán)節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)學生的知識點掌握情況是比較理想的。學生對于課后布置的作業(yè)，同學們均可以自主完成新的任務(wù)。這種教學方式比較適宜概念性教學的開展?？梢蕴岣邔W生的學習興趣。

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