面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的C++教學(xué)方法探討

摘要：大部分工科專業(yè)都會學(xué)習(xí)C++語言，本文主要針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的C++語言教學(xué)中遇到的問題進行討論，通過對醫(yī)院信息系統(tǒng)中門診掛號模塊的構(gòu)建來講解面向?qū)ο蟮乃枷?，并引?dǎo)學(xué)生運用面向?qū)ο蟮乃枷雭砜紤]并解決生活中的問題，這樣既能增加學(xué)生對專業(yè)的了解、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，又有助于提高其編程水平。

關(guān)鍵詞：C++教學(xué)；生物醫(yī)學(xué)工程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0073-02

一、引言

生物醫(yī)學(xué)工程是工程技術(shù)與生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的一門交叉學(xué)科，旨在運用工程技術(shù)手段解決生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的問題[1]。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生需要掌握一定的工程技術(shù)手段，其中編程是一項關(guān)鍵技術(shù)。C++語言屬于面向?qū)ο缶幊谭椒ㄖ械慕?jīng)典語言，對于該專業(yè)學(xué)生來說是一種重要的編程工具，可能用于今后的工作或科學(xué)研究中。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)涉及到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科和電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、成像技術(shù)以及機械和材料等應(yīng)用工程學(xué)科。學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識多，涉及的面非常廣，與計算機類和電子信息類等傳統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生相比，能夠花在編程訓(xùn)練上的時間較少。為了提高生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的編程水平，需要對教學(xué)過程中遇到的問題進行總結(jié)，提出相應(yīng)的解決辦法。

二、教學(xué)中遇到的問題

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)C++的過程中通常會遇到以下問題：

1.在C++語言的學(xué)習(xí)中缺乏對本專業(yè)的思考。由于C++語言的學(xué)習(xí)一般在本科學(xué)習(xí)的早期階段，此時學(xué)生對本專業(yè)的了解并不充分。雖然一般會提前開設(shè)《生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論》課，但該課程也只能讓學(xué)生對本專業(yè)有一個粗略的了解。因此，在每一門課程中都融入對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的講解就非常重要。雖然，C++這樣的編程課程可以由計算機專業(yè)的教師講授，但是，如果由屬于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)且有計算機背景的教師來講授顯然更加合適。因為，后者既能教會學(xué)生編程，也能引導(dǎo)學(xué)生進一步了解本專業(yè)。

2.難以充分理解面向?qū)ο蟮乃枷搿++是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，充分理解面向?qū)ο笏枷雽τ贑++的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法將數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的操作方法封裝在一起，作為對象，對同類型對象抽象出其共性，形成類，通過繼承與多態(tài)性，使程序具有可重用性[2]。通常解決問題時有兩種方式，一是按照過程方式來解決，二是將問題抽象為一個對象來解決，面向?qū)ο髮儆诘诙N考慮事情的方式[3]。了解面向?qū)ο蟮乃枷氩⒉焕щy，難的是在學(xué)習(xí)編程的過程中，理解類、對象、繼承和派生、多態(tài)等這些概念及其在編程中的靈活運用。

3.編程水平的提高緩慢。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計的過程中編程水平提高緩慢，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中怕困難，不愿意編寫程序，或者只是簡單地將課本上的程序搬到電腦，而不愿意進行深入的思考。這種情況在初學(xué)編程的學(xué)生中是一種比較常見的現(xiàn)象。教師在教學(xué)的過程中，除了鼓勵學(xué)生勇于克服困難、努力學(xué)習(xí)以外，想辦法提高學(xué)生對編程的興趣，教會學(xué)生學(xué)以致用才是解決問題的關(guān)鍵。

三、教學(xué)方法

為了解決以上問題，筆者嘗試在教學(xué)中引入以下改進方法，取得了一定的效果。

1.以門診掛號模塊的構(gòu)建來講解面向?qū)ο蟮乃枷?。為了同時提高學(xué)生編程水平和引導(dǎo)學(xué)生了解本專業(yè)，教師在講解面向?qū)ο笾心承└拍畹臅r候，可以盡量列舉一些與本專業(yè)相關(guān)的實例。例如，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的同學(xué)以后可能會接觸到醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS），利用醫(yī)院信息系統(tǒng)中的實例來進行講解課程中的概念，既能強化同學(xué)們對概念的認識與了解，又能培養(yǎng)其用面向?qū)ο蟮乃季S方式解決專業(yè)學(xué)習(xí)中遇到的問題。醫(yī)院信息系統(tǒng)可以分成很多模塊，門診掛號模塊是其中一個必要模塊。在講解“抽象”這個概念的時候，可以用門診掛號模塊作為實例講解。抽象，是指對某種目的而言，強調(diào)重要的部分，忽略不重要的部分。抽象是具有針對性的，在講解抽象的針對性時，可以提出以下的例子：在設(shè)計門診掛號模塊時，每個病人的姓名、性別、所選號碼等信息就是重要內(nèi)容，而像體重、血型、既往病史這些信息在這里不太重要，就可以被忽略。而對于醫(yī)院信息系統(tǒng)中的病案管理模塊，體重、血型、既往病史這些被忽略的信息可能又是重要的。因此，對于門診掛號模塊來說，使用抽象的方法，就只考慮姓名、性別、所選號碼這些我們關(guān)心的信息。面向?qū)ο笫且环N考慮事情的方式，在實現(xiàn)門診掛號這個功能時，可以構(gòu)建如下對象，病人、醫(yī)生、掛號和掛號結(jié)果等對象協(xié)同完成門診掛號：首先，由病人對象將病人掛號申請發(fā)給掛號對象，再由掛號對象請求醫(yī)生對象提供相應(yīng)的醫(yī)生信息，在此基礎(chǔ)上，掛號對象對病人掛號申請進行處理和審核，最后將病人掛號結(jié)果提交給掛號結(jié)果對象，掛號結(jié)果對象負責(zé)保存病人掛號結(jié)果，并提供查詢服務(wù)。門診掛號模塊中各個對象之間的關(guān)系如圖1所示。

2.引導(dǎo)學(xué)生用面向?qū)ο蟮乃枷雭砜紤]并解決生活中的問題。程序設(shè)計的學(xué)習(xí)對部分學(xué)生來講比較枯燥，特別是每當(dāng)學(xué)生遇到不知道如何解決的問題時，挫折感比較強。為了激發(fā)學(xué)生對編程的興趣，可以嘗試引入一些生活中的實例來講解面向?qū)ο缶幊讨械哪承└拍?。面向?qū)ο蟮乃枷胝J為，一切事物皆為對象。對象可以是有形的事物，如一本書、一輛汽車；對象也可以是無形的事情，如一項計劃。對象可以是簡單的個體，比如一個人；也可以是由諸多其他對象組合而成，比如一個公司有多個部門，每個部門又由許多人組成。我們可以用生活中的現(xiàn)象作為具體的對象來進行分析。比如一輛公共汽車，它有一個表示其唯一性的車牌號，有外觀、重量、載客量等靜態(tài)特征，還有前進、倒車、剎車等動態(tài)行為。再比如一個學(xué)生，有一個唯一標(biāo)志（學(xué)號），有姓名、年齡、性別、身高、體重等靜態(tài)特征和學(xué)習(xí)、唱歌、打籃球等動態(tài)行為。從這些實例中，可以歸納出，一個對象包括以下的內(nèi)容：（1）唯一的標(biāo)志符，用來表示與其他對象不同；（2）靜態(tài)特征，描述對象的屬性；（3）動態(tài)行為，描述對象具有的功能。作為貼近學(xué)生生活的一個實例，學(xué)生選課系統(tǒng)一般都被學(xué)生所熟悉。為了進一步理解面向?qū)ο蟮乃枷?，可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生用面向?qū)ο蟮乃枷雭順?gòu)建學(xué)生選課系統(tǒng)。在學(xué)生選課系統(tǒng)中，可以建立學(xué)生、課程、選課、選課結(jié)果這四個對象，學(xué)生對象的靜態(tài)特征包括：學(xué)號、姓名、年齡、專業(yè)等；課程對象包括：課程編號、課程名稱、選課人數(shù)等。這四個對象協(xié)同完成學(xué)生選課功能：首先，由學(xué)生對象將選課申請發(fā)給選課對象，再由選課對象請求課程對象提供相應(yīng)的課程信息，如：多少學(xué)分、目前已經(jīng)選這門課的人數(shù)、是否可以選，在此基礎(chǔ)上，選課對象對學(xué)生選課申請進行處理和審核，如：該學(xué)生是否有資質(zhì)選這門課等，最后將學(xué)生選課結(jié)果提交給選課結(jié)果對象，選課結(jié)果對象負責(zé)保存學(xué)生選課結(jié)果，并提供查詢服務(wù)。學(xué)生選課系統(tǒng)中各個對象之間的關(guān)系如圖2所示。

3.指導(dǎo)學(xué)生認清學(xué)習(xí)目標(biāo)的主次和形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在學(xué)習(xí)時間有限的情況下，必須教會學(xué)生分清學(xué)習(xí)目標(biāo)的主次。在C++的學(xué)習(xí)中，首先重點學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮乃枷?，將算法的學(xué)習(xí)放到次要位置。對于編程人員來將，算法的學(xué)習(xí)十分必要，但這是一個長期的過程，必須循序漸進。對于初學(xué)面向?qū)ο缶幊痰娜藛T，首先必須理解面向?qū)ο蟮乃枷耄⒈M可能建立面向?qū)ο蟮乃季S方式，即在解決問題時，將問題抽象為對象來解決。還存在一個常見的現(xiàn)象，就是部分初學(xué)編程的學(xué)生在實驗課上效率很低，難以進入編程的狀態(tài)，時間一長就會去做一些無關(guān)的事情。因為計算機既是一個學(xué)習(xí)的工具，也是一個娛樂的工具，學(xué)生有時可能難以控制自己。因此，強調(diào)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣并給自己制定規(guī)矩，就顯得非常重要，比如：課前要預(yù)習(xí)，編程的時候嚴格要求自己只能編程，其他無關(guān)的事情完全不能做。只要學(xué)習(xí)方法正確并且有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，大部分學(xué)生應(yīng)該都能夠把C++學(xué)好。

學(xué)生編程水平的提高是教學(xué)過程中一個困難的問題，如何促進學(xué)生對編程產(chǎn)生興趣，讓學(xué)生覺得編程不僅是一件重要的事情，而且是一件有趣的事情，這還需要廣大教師不斷探索教學(xué)方法，在教學(xué)的過程中摸索出一套適合自身情況的方法，這樣才能讓教學(xué)產(chǎn)生良好的效果。

參考文獻：

[1]John D.Enderle.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)概論[M].原書第2版.封洲燕，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]鄭莉.C++語言程序設(shè)計[M].第4版.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3]孫晶.面向?qū)ο笏枷隱DB/OL].百度百科，2013.

作者簡介：諶先敢（1980-），男，湖北武漢人，博士，講師，主要研究領(lǐng)域為計算機視覺、模式識別。endprint

摘要：大部分工科專業(yè)都會學(xué)習(xí)C++語言，本文主要針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的C++語言教學(xué)中遇到的問題進行討論，通過對醫(yī)院信息系統(tǒng)中門診掛號模塊的構(gòu)建來講解面向?qū)ο蟮乃枷?，并引?dǎo)學(xué)生運用面向?qū)ο蟮乃枷雭砜紤]并解決生活中的問題，這樣既能增加學(xué)生對專業(yè)的了解、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，又有助于提高其編程水平。

關(guān)鍵詞：C++教學(xué)；生物醫(yī)學(xué)工程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0073-02

一、引言

生物醫(yī)學(xué)工程是工程技術(shù)與生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的一門交叉學(xué)科，旨在運用工程技術(shù)手段解決生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的問題[1]。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生需要掌握一定的工程技術(shù)手段，其中編程是一項關(guān)鍵技術(shù)。C++語言屬于面向?qū)ο缶幊谭椒ㄖ械慕?jīng)典語言，對于該專業(yè)學(xué)生來說是一種重要的編程工具，可能用于今后的工作或科學(xué)研究中。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)涉及到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科和電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、成像技術(shù)以及機械和材料等應(yīng)用工程學(xué)科。學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識多，涉及的面非常廣，與計算機類和電子信息類等傳統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生相比，能夠花在編程訓(xùn)練上的時間較少。為了提高生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的編程水平，需要對教學(xué)過程中遇到的問題進行總結(jié)，提出相應(yīng)的解決辦法。

二、教學(xué)中遇到的問題

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)C++的過程中通常會遇到以下問題：

1.在C++語言的學(xué)習(xí)中缺乏對本專業(yè)的思考。由于C++語言的學(xué)習(xí)一般在本科學(xué)習(xí)的早期階段，此時學(xué)生對本專業(yè)的了解并不充分。雖然一般會提前開設(shè)《生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論》課，但該課程也只能讓學(xué)生對本專業(yè)有一個粗略的了解。因此，在每一門課程中都融入對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的講解就非常重要。雖然，C++這樣的編程課程可以由計算機專業(yè)的教師講授，但是，如果由屬于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)且有計算機背景的教師來講授顯然更加合適。因為，后者既能教會學(xué)生編程，也能引導(dǎo)學(xué)生進一步了解本專業(yè)。

2.難以充分理解面向?qū)ο蟮乃枷搿++是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，充分理解面向?qū)ο笏枷雽τ贑++的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法將數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的操作方法封裝在一起，作為對象，對同類型對象抽象出其共性，形成類，通過繼承與多態(tài)性，使程序具有可重用性[2]。通常解決問題時有兩種方式，一是按照過程方式來解決，二是將問題抽象為一個對象來解決，面向?qū)ο髮儆诘诙N考慮事情的方式[3]。了解面向?qū)ο蟮乃枷氩⒉焕щy，難的是在學(xué)習(xí)編程的過程中，理解類、對象、繼承和派生、多態(tài)等這些概念及其在編程中的靈活運用。

3.編程水平的提高緩慢。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計的過程中編程水平提高緩慢，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中怕困難，不愿意編寫程序，或者只是簡單地將課本上的程序搬到電腦，而不愿意進行深入的思考。這種情況在初學(xué)編程的學(xué)生中是一種比較常見的現(xiàn)象。教師在教學(xué)的過程中，除了鼓勵學(xué)生勇于克服困難、努力學(xué)習(xí)以外，想辦法提高學(xué)生對編程的興趣，教會學(xué)生學(xué)以致用才是解決問題的關(guān)鍵。

三、教學(xué)方法

為了解決以上問題，筆者嘗試在教學(xué)中引入以下改進方法，取得了一定的效果。

1.以門診掛號模塊的構(gòu)建來講解面向?qū)ο蟮乃枷?。為了同時提高學(xué)生編程水平和引導(dǎo)學(xué)生了解本專業(yè)，教師在講解面向?qū)ο笾心承└拍畹臅r候，可以盡量列舉一些與本專業(yè)相關(guān)的實例。例如，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的同學(xué)以后可能會接觸到醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS），利用醫(yī)院信息系統(tǒng)中的實例來進行講解課程中的概念，既能強化同學(xué)們對概念的認識與了解，又能培養(yǎng)其用面向?qū)ο蟮乃季S方式解決專業(yè)學(xué)習(xí)中遇到的問題。醫(yī)院信息系統(tǒng)可以分成很多模塊，門診掛號模塊是其中一個必要模塊。在講解“抽象”這個概念的時候，可以用門診掛號模塊作為實例講解。抽象，是指對某種目的而言，強調(diào)重要的部分，忽略不重要的部分。抽象是具有針對性的，在講解抽象的針對性時，可以提出以下的例子：在設(shè)計門診掛號模塊時，每個病人的姓名、性別、所選號碼等信息就是重要內(nèi)容，而像體重、血型、既往病史這些信息在這里不太重要，就可以被忽略。而對于醫(yī)院信息系統(tǒng)中的病案管理模塊，體重、血型、既往病史這些被忽略的信息可能又是重要的。因此，對于門診掛號模塊來說，使用抽象的方法，就只考慮姓名、性別、所選號碼這些我們關(guān)心的信息。面向?qū)ο笫且环N考慮事情的方式，在實現(xiàn)門診掛號這個功能時，可以構(gòu)建如下對象，病人、醫(yī)生、掛號和掛號結(jié)果等對象協(xié)同完成門診掛號：首先，由病人對象將病人掛號申請發(fā)給掛號對象，再由掛號對象請求醫(yī)生對象提供相應(yīng)的醫(yī)生信息，在此基礎(chǔ)上，掛號對象對病人掛號申請進行處理和審核，最后將病人掛號結(jié)果提交給掛號結(jié)果對象，掛號結(jié)果對象負責(zé)保存病人掛號結(jié)果，并提供查詢服務(wù)。門診掛號模塊中各個對象之間的關(guān)系如圖1所示。

2.引導(dǎo)學(xué)生用面向?qū)ο蟮乃枷雭砜紤]并解決生活中的問題。程序設(shè)計的學(xué)習(xí)對部分學(xué)生來講比較枯燥，特別是每當(dāng)學(xué)生遇到不知道如何解決的問題時，挫折感比較強。為了激發(fā)學(xué)生對編程的興趣，可以嘗試引入一些生活中的實例來講解面向?qū)ο缶幊讨械哪承└拍?。面向?qū)ο蟮乃枷胝J為，一切事物皆為對象。對象可以是有形的事物，如一本書、一輛汽車；對象也可以是無形的事情，如一項計劃。對象可以是簡單的個體，比如一個人；也可以是由諸多其他對象組合而成，比如一個公司有多個部門，每個部門又由許多人組成。我們可以用生活中的現(xiàn)象作為具體的對象來進行分析。比如一輛公共汽車，它有一個表示其唯一性的車牌號，有外觀、重量、載客量等靜態(tài)特征，還有前進、倒車、剎車等動態(tài)行為。再比如一個學(xué)生，有一個唯一標(biāo)志（學(xué)號），有姓名、年齡、性別、身高、體重等靜態(tài)特征和學(xué)習(xí)、唱歌、打籃球等動態(tài)行為。從這些實例中，可以歸納出，一個對象包括以下的內(nèi)容：（1）唯一的標(biāo)志符，用來表示與其他對象不同；（2）靜態(tài)特征，描述對象的屬性；（3）動態(tài)行為，描述對象具有的功能。作為貼近學(xué)生生活的一個實例，學(xué)生選課系統(tǒng)一般都被學(xué)生所熟悉。為了進一步理解面向?qū)ο蟮乃枷?，可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生用面向?qū)ο蟮乃枷雭順?gòu)建學(xué)生選課系統(tǒng)。在學(xué)生選課系統(tǒng)中，可以建立學(xué)生、課程、選課、選課結(jié)果這四個對象，學(xué)生對象的靜態(tài)特征包括：學(xué)號、姓名、年齡、專業(yè)等；課程對象包括：課程編號、課程名稱、選課人數(shù)等。這四個對象協(xié)同完成學(xué)生選課功能：首先，由學(xué)生對象將選課申請發(fā)給選課對象，再由選課對象請求課程對象提供相應(yīng)的課程信息，如：多少學(xué)分、目前已經(jīng)選這門課的人數(shù)、是否可以選，在此基礎(chǔ)上，選課對象對學(xué)生選課申請進行處理和審核，如：該學(xué)生是否有資質(zhì)選這門課等，最后將學(xué)生選課結(jié)果提交給選課結(jié)果對象，選課結(jié)果對象負責(zé)保存學(xué)生選課結(jié)果，并提供查詢服務(wù)。學(xué)生選課系統(tǒng)中各個對象之間的關(guān)系如圖2所示。

3.指導(dǎo)學(xué)生認清學(xué)習(xí)目標(biāo)的主次和形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在學(xué)習(xí)時間有限的情況下，必須教會學(xué)生分清學(xué)習(xí)目標(biāo)的主次。在C++的學(xué)習(xí)中，首先重點學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮乃枷?，將算法的學(xué)習(xí)放到次要位置。對于編程人員來將，算法的學(xué)習(xí)十分必要，但這是一個長期的過程，必須循序漸進。對于初學(xué)面向?qū)ο缶幊痰娜藛T，首先必須理解面向?qū)ο蟮乃枷耄⒈M可能建立面向?qū)ο蟮乃季S方式，即在解決問題時，將問題抽象為對象來解決。還存在一個常見的現(xiàn)象，就是部分初學(xué)編程的學(xué)生在實驗課上效率很低，難以進入編程的狀態(tài)，時間一長就會去做一些無關(guān)的事情。因為計算機既是一個學(xué)習(xí)的工具，也是一個娛樂的工具，學(xué)生有時可能難以控制自己。因此，強調(diào)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣并給自己制定規(guī)矩，就顯得非常重要，比如：課前要預(yù)習(xí)，編程的時候嚴格要求自己只能編程，其他無關(guān)的事情完全不能做。只要學(xué)習(xí)方法正確并且有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，大部分學(xué)生應(yīng)該都能夠把C++學(xué)好。

學(xué)生編程水平的提高是教學(xué)過程中一個困難的問題，如何促進學(xué)生對編程產(chǎn)生興趣，讓學(xué)生覺得編程不僅是一件重要的事情，而且是一件有趣的事情，這還需要廣大教師不斷探索教學(xué)方法，在教學(xué)的過程中摸索出一套適合自身情況的方法，這樣才能讓教學(xué)產(chǎn)生良好的效果。

參考文獻：

[1]John D.Enderle.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)概論[M].原書第2版.封洲燕，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]鄭莉.C++語言程序設(shè)計[M].第4版.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3]孫晶.面向?qū)ο笏枷隱DB/OL].百度百科，2013.

作者簡介：諶先敢（1980-），男，湖北武漢人，博士，講師，主要研究領(lǐng)域為計算機視覺、模式識別。endprint

摘要：大部分工科專業(yè)都會學(xué)習(xí)C++語言，本文主要針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的C++語言教學(xué)中遇到的問題進行討論，通過對醫(yī)院信息系統(tǒng)中門診掛號模塊的構(gòu)建來講解面向?qū)ο蟮乃枷耄⒁龑?dǎo)學(xué)生運用面向?qū)ο蟮乃枷雭砜紤]并解決生活中的問題，這樣既能增加學(xué)生對專業(yè)的了解、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，又有助于提高其編程水平。

關(guān)鍵詞：C++教學(xué)；生物醫(yī)學(xué)工程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0073-02

一、引言

生物醫(yī)學(xué)工程是工程技術(shù)與生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的一門交叉學(xué)科，旨在運用工程技術(shù)手段解決生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)中的問題[1]。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生需要掌握一定的工程技術(shù)手段，其中編程是一項關(guān)鍵技術(shù)。C++語言屬于面向?qū)ο缶幊谭椒ㄖ械慕?jīng)典語言，對于該專業(yè)學(xué)生來說是一種重要的編程工具，可能用于今后的工作或科學(xué)研究中。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)涉及到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科和電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、成像技術(shù)以及機械和材料等應(yīng)用工程學(xué)科。學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識多，涉及的面非常廣，與計算機類和電子信息類等傳統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生相比，能夠花在編程訓(xùn)練上的時間較少。為了提高生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的編程水平，需要對教學(xué)過程中遇到的問題進行總結(jié)，提出相應(yīng)的解決辦法。

二、教學(xué)中遇到的問題

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)C++的過程中通常會遇到以下問題：

1.在C++語言的學(xué)習(xí)中缺乏對本專業(yè)的思考。由于C++語言的學(xué)習(xí)一般在本科學(xué)習(xí)的早期階段，此時學(xué)生對本專業(yè)的了解并不充分。雖然一般會提前開設(shè)《生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論》課，但該課程也只能讓學(xué)生對本專業(yè)有一個粗略的了解。因此，在每一門課程中都融入對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的講解就非常重要。雖然，C++這樣的編程課程可以由計算機專業(yè)的教師講授，但是，如果由屬于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)且有計算機背景的教師來講授顯然更加合適。因為，后者既能教會學(xué)生編程，也能引導(dǎo)學(xué)生進一步了解本專業(yè)。

2.難以充分理解面向?qū)ο蟮乃枷?。C++是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，充分理解面向?qū)ο笏枷雽τ贑++的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法將數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的操作方法封裝在一起，作為對象，對同類型對象抽象出其共性，形成類，通過繼承與多態(tài)性，使程序具有可重用性[2]。通常解決問題時有兩種方式，一是按照過程方式來解決，二是將問題抽象為一個對象來解決，面向?qū)ο髮儆诘诙N考慮事情的方式[3]。了解面向?qū)ο蟮乃枷氩⒉焕щy，難的是在學(xué)習(xí)編程的過程中，理解類、對象、繼承和派生、多態(tài)等這些概念及其在編程中的靈活運用。

3.編程水平的提高緩慢。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計的過程中編程水平提高緩慢，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中怕困難，不愿意編寫程序，或者只是簡單地將課本上的程序搬到電腦，而不愿意進行深入的思考。這種情況在初學(xué)編程的學(xué)生中是一種比較常見的現(xiàn)象。教師在教學(xué)的過程中，除了鼓勵學(xué)生勇于克服困難、努力學(xué)習(xí)以外，想辦法提高學(xué)生對編程的興趣，教會學(xué)生學(xué)以致用才是解決問題的關(guān)鍵。

三、教學(xué)方法

為了解決以上問題，筆者嘗試在教學(xué)中引入以下改進方法，取得了一定的效果。

1.以門診掛號模塊的構(gòu)建來講解面向?qū)ο蟮乃枷?。為了同時提高學(xué)生編程水平和引導(dǎo)學(xué)生了解本專業(yè)，教師在講解面向?qū)ο笾心承└拍畹臅r候，可以盡量列舉一些與本專業(yè)相關(guān)的實例。例如，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的同學(xué)以后可能會接觸到醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS），利用醫(yī)院信息系統(tǒng)中的實例來進行講解課程中的概念，既能強化同學(xué)們對概念的認識與了解，又能培養(yǎng)其用面向?qū)ο蟮乃季S方式解決專業(yè)學(xué)習(xí)中遇到的問題。醫(yī)院信息系統(tǒng)可以分成很多模塊，門診掛號模塊是其中一個必要模塊。在講解“抽象”這個概念的時候，可以用門診掛號模塊作為實例講解。抽象，是指對某種目的而言，強調(diào)重要的部分，忽略不重要的部分。抽象是具有針對性的，在講解抽象的針對性時，可以提出以下的例子：在設(shè)計門診掛號模塊時，每個病人的姓名、性別、所選號碼等信息就是重要內(nèi)容，而像體重、血型、既往病史這些信息在這里不太重要，就可以被忽略。而對于醫(yī)院信息系統(tǒng)中的病案管理模塊，體重、血型、既往病史這些被忽略的信息可能又是重要的。因此，對于門診掛號模塊來說，使用抽象的方法，就只考慮姓名、性別、所選號碼這些我們關(guān)心的信息。面向?qū)ο笫且环N考慮事情的方式，在實現(xiàn)門診掛號這個功能時，可以構(gòu)建如下對象，病人、醫(yī)生、掛號和掛號結(jié)果等對象協(xié)同完成門診掛號：首先，由病人對象將病人掛號申請發(fā)給掛號對象，再由掛號對象請求醫(yī)生對象提供相應(yīng)的醫(yī)生信息，在此基礎(chǔ)上，掛號對象對病人掛號申請進行處理和審核，最后將病人掛號結(jié)果提交給掛號結(jié)果對象，掛號結(jié)果對象負責(zé)保存病人掛號結(jié)果，并提供查詢服務(wù)。門診掛號模塊中各個對象之間的關(guān)系如圖1所示。

2.引導(dǎo)學(xué)生用面向?qū)ο蟮乃枷雭砜紤]并解決生活中的問題。程序設(shè)計的學(xué)習(xí)對部分學(xué)生來講比較枯燥，特別是每當(dāng)學(xué)生遇到不知道如何解決的問題時，挫折感比較強。為了激發(fā)學(xué)生對編程的興趣，可以嘗試引入一些生活中的實例來講解面向?qū)ο缶幊讨械哪承└拍?。面向?qū)ο蟮乃枷胝J為，一切事物皆為對象。對象可以是有形的事物，如一本書、一輛汽車；對象也可以是無形的事情，如一項計劃。對象可以是簡單的個體，比如一個人；也可以是由諸多其他對象組合而成，比如一個公司有多個部門，每個部門又由許多人組成。我們可以用生活中的現(xiàn)象作為具體的對象來進行分析。比如一輛公共汽車，它有一個表示其唯一性的車牌號，有外觀、重量、載客量等靜態(tài)特征，還有前進、倒車、剎車等動態(tài)行為。再比如一個學(xué)生，有一個唯一標(biāo)志（學(xué)號），有姓名、年齡、性別、身高、體重等靜態(tài)特征和學(xué)習(xí)、唱歌、打籃球等動態(tài)行為。從這些實例中，可以歸納出，一個對象包括以下的內(nèi)容：（1）唯一的標(biāo)志符，用來表示與其他對象不同；（2）靜態(tài)特征，描述對象的屬性；（3）動態(tài)行為，描述對象具有的功能。作為貼近學(xué)生生活的一個實例，學(xué)生選課系統(tǒng)一般都被學(xué)生所熟悉。為了進一步理解面向?qū)ο蟮乃枷?，可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生用面向?qū)ο蟮乃枷雭順?gòu)建學(xué)生選課系統(tǒng)。在學(xué)生選課系統(tǒng)中，可以建立學(xué)生、課程、選課、選課結(jié)果這四個對象，學(xué)生對象的靜態(tài)特征包括：學(xué)號、姓名、年齡、專業(yè)等；課程對象包括：課程編號、課程名稱、選課人數(shù)等。這四個對象協(xié)同完成學(xué)生選課功能：首先，由學(xué)生對象將選課申請發(fā)給選課對象，再由選課對象請求課程對象提供相應(yīng)的課程信息，如：多少學(xué)分、目前已經(jīng)選這門課的人數(shù)、是否可以選，在此基礎(chǔ)上，選課對象對學(xué)生選課申請進行處理和審核，如：該學(xué)生是否有資質(zhì)選這門課等，最后將學(xué)生選課結(jié)果提交給選課結(jié)果對象，選課結(jié)果對象負責(zé)保存學(xué)生選課結(jié)果，并提供查詢服務(wù)。學(xué)生選課系統(tǒng)中各個對象之間的關(guān)系如圖2所示。

3.指導(dǎo)學(xué)生認清學(xué)習(xí)目標(biāo)的主次和形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在學(xué)習(xí)時間有限的情況下，必須教會學(xué)生分清學(xué)習(xí)目標(biāo)的主次。在C++的學(xué)習(xí)中，首先重點學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮乃枷?，將算法的學(xué)習(xí)放到次要位置。對于編程人員來將，算法的學(xué)習(xí)十分必要，但這是一個長期的過程，必須循序漸進。對于初學(xué)面向?qū)ο缶幊痰娜藛T，首先必須理解面向?qū)ο蟮乃枷?，并盡可能建立面向?qū)ο蟮乃季S方式，即在解決問題時，將問題抽象為對象來解決。還存在一個常見的現(xiàn)象，就是部分初學(xué)編程的學(xué)生在實驗課上效率很低，難以進入編程的狀態(tài)，時間一長就會去做一些無關(guān)的事情。因為計算機既是一個學(xué)習(xí)的工具，也是一個娛樂的工具，學(xué)生有時可能難以控制自己。因此，強調(diào)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣并給自己制定規(guī)矩，就顯得非常重要，比如：課前要預(yù)習(xí)，編程的時候嚴格要求自己只能編程，其他無關(guān)的事情完全不能做。只要學(xué)習(xí)方法正確并且有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，大部分學(xué)生應(yīng)該都能夠把C++學(xué)好。

學(xué)生編程水平的提高是教學(xué)過程中一個困難的問題，如何促進學(xué)生對編程產(chǎn)生興趣，讓學(xué)生覺得編程不僅是一件重要的事情，而且是一件有趣的事情，這還需要廣大教師不斷探索教學(xué)方法，在教學(xué)的過程中摸索出一套適合自身情況的方法，這樣才能讓教學(xué)產(chǎn)生良好的效果。

參考文獻：

[1]John D.Enderle.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)概論[M].原書第2版.封洲燕，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]鄭莉.C++語言程序設(shè)計[M].第4版.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3]孫晶.面向?qū)ο笏枷隱DB/OL].百度百科，2013.

作者簡介：諶先敢（1980-），男，湖北武漢人，博士，講師，主要研究領(lǐng)域為計算機視覺、模式識別。endprint