袁國武　張學杰　孔兵　丁海燕　楊軍

摘要：針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學中存在的問題，從課程設(shè)置、理論課教學、實踐課改革等方面提出改革基本思路、原因和改革方法。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計；教學改革；Java

1 教學中存在的問題

筆者根據(jù)多年的教學經(jīng)驗，總結(jié)出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學中主要存在以下問題。

（1）學生熟悉了c語言為代表的過程化程序設(shè)計思想，難以轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想。在第1學期，學生學習了c語言，第2學期學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，也大量采用c語言進行編程，學生已經(jīng)熟悉了過程化程序設(shè)計的思想，因此，當接觸到面向?qū)ο缶幊陶Z言時，難以接受面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒?。部分學生在學習了一學期后，仍然會寫出“方法名（對象名）”這樣的語句，并且不習慣于“對象名.方法名”這樣的調(diào)用方式。

（2）理論課所講實例間關(guān)聯(lián)性小，實驗課中驗證型實驗過多，且驗證內(nèi)容單一，前后實驗沒有關(guān)聯(lián)和連續(xù)性，嚴重地影響了學生自主學習的興趣和對知識點的統(tǒng)一性認識?，F(xiàn)有的實驗依賴課后的上機習題。這些習題通常只針對本章的某個語法或知識點進行設(shè)計，前后章節(jié)的上機習題沒有關(guān)聯(lián)，學生不能通過這些上機習題對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想從整體上進行認識。即便全部上機習題做完，也都是一些非常小的“玩具”程序，不能對學生進行綜合型實驗訓練。

（3）計算機軟件水平考試中面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計題目做的不好，嚴重影響該專業(yè)認證考試的通過率。軟件水平考試是計算機的專業(yè)認證考試，能在很大程度上體現(xiàn)所培養(yǎng)學生綜合掌握計算機各方面知識的水平。該考試的證書是用人單位挑選計算機專業(yè)學生的重要指標。經(jīng)過多年參加計算機軟件水平考試云南省考區(qū)軟件設(shè)計師試題的閱卷，我們發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計師試題中面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計題目的得分情況不好，多數(shù)學生的得分低于總分的1/3。所以，教學中加強對軟件水平考試中面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的訓練是非常必要的。

因此，對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程進行教學改革，提高學生面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的能力勢在必行。

2 教學改革的措施和方法

2.1 課程設(shè)置的調(diào)整

在2009年教學計劃修訂中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計被提前安排在第3學期開設(shè)，以Java語言為例進行講解和實驗，有3個學分，理論講授36課時，實驗36課時，與之前的18課時實驗課相比，加大了實驗的比例。課程調(diào)整的主要原因如下。

（1）以Java為代表的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言應用非常廣泛，是計算機專業(yè)學生必須掌握的技能，提早講授會讓學生有更多的時間去熟悉。

（2）Java語言可以作為其他專業(yè)課的實驗工具，表1為Java在各門課程實驗中的應用，其中的某些知識點可以采用Java方便地進行實驗。

（3）在專業(yè)課的安排上，保證每學期至少有一門課程與程序設(shè)計緊密相關(guān)，使程序設(shè)計貫穿本專業(yè)4年的學習過程。教學計劃修改后，實驗中需要進行編程的課程見表2。可以看出，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計提前到第3學期，用Java語言為例講解，對后續(xù)課程的學習非常有利。

2.2 理論課教學改革

在用Java講授面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的知識時，傳統(tǒng)的講解方法是先講Java語言的歷史、基本語法，然后再講解面向?qū)ο蟮睦碚撝R、類、對象、封裝、繼承、多態(tài)等概念，這也是課本常規(guī)的編寫順序，但是對于很多學校來說，學生學習的第一門編程語言是C語言，已經(jīng)習慣了把程序分成多個函數(shù)的思想。在講解了Java語言的歷史、基本語法之后，學生在接觸到類時，仍然習慣于過程化的程序設(shè)計思維。由于課堂講解的例子都很簡單，這些例子采用c語言也可以很方便地實現(xiàn)，而采用Java語言實現(xiàn)時，反而顯得代碼更多、語法更復雜，這就令學生懷疑采用面向?qū)ο蟮姆椒〞詈唵蔚膯栴}復雜化。

事實上，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程的目的是在學生已有過程化程序設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，讓學生的思維向面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想上轉(zhuǎn)變。我們可以調(diào)整部分教學內(nèi)容的順序，以達到更好的效果。

1）Java和C語言基本語法的不同之處。

由于Java和c的基本語法大部分相似，學生有c語言的基礎(chǔ)，因此教學過程中只需要說明兩者的不同之處?；菊Z法中，Java和c的不同之處主要有兩點。

（1）基本數(shù)據(jù)類型：char類型，c語言中是1個字節(jié)，采用ASCII編碼，而Java語言采用Unicode編碼，長度是2個字節(jié)；布爾類型，C語言中用0表示false，非0表示true，而Java語言提供的boolean是一種基本數(shù)據(jù)類型，只有false和true兩種取值。

（2）數(shù)組類型：在c語言中，數(shù)據(jù)類型直接聲明后就可以使用，如“int a[10]”，而在Java中語言，聲明后還要創(chuàng)建才能使用，如“int a；a=new int”，或者聲明和創(chuàng)建連在一起寫為“int a[]=qtew int[10]”。

2）講解幾個Java系統(tǒng)類，讓學生體會面向?qū)ο缶幊痰暮锰帯?/p>

Java的系統(tǒng)類庫很多，可以挑選幾個讓學生熟悉，編程實現(xiàn)一些小程序，體會面向?qū)ο蟮镊攘?，讓學生習慣“對象名.方法名”這樣的調(diào)用方式。

（1）String類：編程中用的比較多的運算是字符串的操作，在c語言中很多操作要自己編寫代碼實現(xiàn)。而在Java中，字符串的定位、比較、連接、查找、求長度、替換、拆分、去空格等多種操作只要簡單地用“字符串名稱，方法名（參數(shù)）”的調(diào)用方式就可以完成，完全不用了解這些功能到底是怎樣實現(xiàn)的，只需知道怎樣調(diào)用、參數(shù)需要什么，就可以輕松使用。

（2）Frame類或JFrame類：現(xiàn)在的程序基本上都是窗口形式的可視化用戶界面，學生在學習c語言以后，一直很好奇可視化用戶界面是怎樣實現(xiàn)的，可是在C語言中學生沒有辦法實現(xiàn)。在Java中，給學生簡單講解Frame類或JFrame類的基本方法，學生就能用“JFrame myWindow=new JFrame（）；”這樣一條簡單的語句創(chuàng)建一個窗口進行顯示，然后可以用“myWindow.setTitle（“我的窗體”）；設(shè)置窗口標題，用“myWindow.setSize（800，600）；”設(shè)置窗體大小為800×600點，還可以改變窗口背景顏色、添加標簽等。這些操作都只需要簡單的幾行語句，不需要了解Frame類或JFrame類是怎么實現(xiàn)的，就能實現(xiàn)一個可視化窗口，學生就會覺得以Java為代表的面向?qū)ο缶幊陶Z言很簡潔、方便。講解時，可以順便講解如何使用“import”導入包。endprint

3）面向?qū)ο蟮闹R。

學生了解到所講的幾個Java系統(tǒng)類使用的便捷性、簡易性后，就會有興趣學習自己怎樣定義需要的類。講解時，可以用前后有關(guān)聯(lián)的例子進行舉例，最常見的例子就是圖形計算面積的例子。例如，可以定義圓類Circle，它有1個公有成員變量radius，表示圓的半徑，1個方法getArea（），求圓的面積。這時，定義一個圓的對象c后，可通過“c.radius=10；”直接賦值，但是這樣的方式可以給radius一個負數(shù)，這顯然不符合圓的定義。這時，我們可以引導學生把radius設(shè)置為私有類型，不允許直接修改，并增加方法setRadius（）設(shè)置半徑。該方法可以先判斷半徑值，如果給定半徑是負數(shù)，則把radius設(shè)為0。如果學習了異常處理后，這里可以修改為半徑小于0就拋出一個異常，這樣就可以保證radius得到一個合理的值，保證程序的正確性和合法性，通過這個例子可以引出封裝性的概念。

由于每個圓在定義后，都需要用setRadiusf（）設(shè)置半徑，很不方便，因此可以引出構(gòu)造方法的概念。有了構(gòu)造方法，可以方便地在定義對象時進行初始化。隨后，為了記錄生成了幾個圓對象，可以引出靜態(tài)變量。在講解繼承性時，可以引入圓柱體類Cylinder，因為圓柱體的底面是一個圓，可以在圓的基礎(chǔ)上，增加圓柱體高度height，計算圓柱體體積時可以使用圓的getArea（）方法得到底面積，然后再乘以height，這樣可以引導出繼承性的概念。當然這個例子最好用類的組合來實現(xiàn)，在講解類的組合時可以用繼承實現(xiàn)的方式進行比較。在講解多態(tài)性時，可以引入其他圖形，如三角形、矩形，將它們求面積的方法名稱統(tǒng)一為getArea（），引出抽象類的概念。定義抽象類Graphics，在Graphics中定義抽象方法getArea（），可以講解方法覆蓋的概念。

在子類中，同樣也需要初始化對象的構(gòu)造方法，這時可以引出子類的構(gòu)造方法的寫法，講解this和super關(guān)鍵字。這樣，就可以通過圖形計算面積的例子引出很多重要概念，并且通過這個例子，可以看出這些主要概念運用的意義和之間的聯(lián)系。如果后面講解圖形用戶界面，可以要求學生在這些基礎(chǔ)上，設(shè)計一個求各種圖形面積的圖形界面程序。

2.3 實踐教學改革

在理論課進行改革的同時，對實踐教學的改革更為重要。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程知識點多、應用廣泛，因此我們可以建立多層次實踐教學體系。

（1）課堂內(nèi)實驗。該類實驗主要驗證各個知識點。設(shè)計實驗內(nèi)容時，我們盡量做到前后實驗有關(guān)聯(lián)，后面的實驗是對前面實驗的完善，讓學生最終能得到一個實用的小系統(tǒng)。在實驗中，可以精選一些往年計算機軟件水平考試中的軟件設(shè)計師的程序設(shè)計試題讓學生實現(xiàn)，要求所有學生都必須完成，讓學生提前進入軟件水平考試的實戰(zhàn)。

（2）課程設(shè)計。設(shè)計一些規(guī)模稍大、有難度、有工作量的題目，這些題目是知識的綜合運用，讓3-5個學生組隊完成，并在最后花部分時間給每個小組進行講解，綜合評分。

（3）各類程序設(shè)計競賽、本科科研和全國計算機軟件水平考試。要求學生在學習該課程中和學完該類課程后，參加每年兩次的全國計算機軟件水平考試中的程序員和軟件設(shè)計師的考試。可對部分學習能力強的學生進行相關(guān)培訓，鼓勵他們參加ACM國際大學生程序設(shè)計競賽、百度之星程序設(shè)計競賽、TopCoder程序設(shè)計競賽、甲骨文ThinkQuest程序設(shè)計競賽等；鼓勵部分有創(chuàng)新思維的學生，讓他們選定指導教師，參加校級、省級、國家級本科科研項目。

經(jīng)過以上多個層次的實踐教學，學生的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計能力會有較大提高。參加程序設(shè)計競賽、本科科研和計算機軟件水平考試，對學生能力的鍛煉、更好的就業(yè)都有很大的好處。

3 結(jié)語

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是計算機專業(yè)的基礎(chǔ)課，對其他課程的學習和實驗教學有較大的幫助。由于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是當今程序設(shè)計的主流，而程序設(shè)計能力是計算機專業(yè)學生能力的最大體現(xiàn)，所以該門課程至關(guān)重要。對該門課程進行教學改革，從而提高學生的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計能力也非常重要。

（見習編輯：劉麗麗；編輯：宋文婷）endprint