案例教學(xué)法在“C++程序設(shè)計”課程教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

摘 要： 對C++程序設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀進行分析，闡述了案例教學(xué)法中案例的選取。分別選擇了“簡單圖書管理系統(tǒng)”作為講解“類和對象”的案例、“簡單復(fù)數(shù)計算器”作為講解“運算符重載”的案例和“簡單公司員工管理系統(tǒng)”作為講解“繼承派生和多態(tài)性”的案例；闡述了案例教學(xué)法在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。通過案例教學(xué)法的實施推動“C++程序設(shè)計”課程教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞： 案例教學(xué)法； 教學(xué)改革； C++程序設(shè)計； 教學(xué)效果

中圖分類號：G424 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）11-68-03

Abstract： This paper analyzes the present situation of the teaching of "C++ programming" course， expounds the selection of cases in the case teaching. The "simple library management system" is chosen as a case to explain the class and object， "a simple complex number calculator" as a case to explain the operator overloading， and "simple company employee management system" as a case to explain the inheritance and derivation and polymorphism. Through the case teaching， the teaching reform for the course of "C++ programming" is promoted.

Key words： case teaching method； teaching reform； c++ programming； teaching effect

0 引言

“C++程序設(shè)計”課程是計算機和軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是后繼程序開發(fā)、數(shù)據(jù)庫等專業(yè)課的前導(dǎo)課程。該課程的教學(xué)目標是使學(xué)生理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的有關(guān)概念，通過編程掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的方法，但是該課程不是一門面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的理論課程，而是應(yīng)用過程中引出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的概念，通過編程過程理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法，所以該課程對理論知識及實踐環(huán)節(jié)的要求都很高[1]。筆者根據(jù)C++程序設(shè)計課程的特點，結(jié)合教學(xué)過程中遇到的實際情況，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，采用案例教學(xué)法開展教學(xué)，進而探索該課程的教學(xué)改革，與大家共勉，以求集思廣益，共同提高本課程的教學(xué)效果[2]。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生只能聆聽主講教師授課，學(xué)習(xí)主動性不足，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[3]；傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本上是首先講解知識點，然后圍繞知識點舉一些關(guān)于知識點應(yīng)用的例子，這樣學(xué)生掌握的知識點比較零散，沒有全局觀念[4]?！癈++程序設(shè)計”課程不僅要求學(xué)生掌握C++語言的語法和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想，而且還要能夠讓學(xué)生進一步掌握理解軟件設(shè)計中非常重要的思想“模塊化設(shè)計”和“自頂向下，逐步細化”設(shè)計方法[5]。

2 教學(xué)改革實施

2.1 案例選取

2014-2015學(xué)年第二學(xué)期，對軟件工程專業(yè)實施了“C++程序設(shè)計”課程教學(xué)改革，本次課程改革主要采用 “案例教學(xué)法”對教學(xué)方法進行改革，“案例教學(xué)法”首先就要選取案例，將案例應(yīng)用到教學(xué)過程中。在課程改革中選擇了“簡單圖書管理系統(tǒng)”作為講解“類和對象”的案例、“簡單復(fù)數(shù)計算器”作為講解“運算符重載”的案例和“簡單公司員工管理系統(tǒng)”作為講解“繼承派生和多態(tài)性”的案例，如表1所示。

表1 案例與對應(yīng)的知識點表

[案例＼&知識點＼&簡單圖書管理系統(tǒng)＼&類和對象＼&簡單復(fù)數(shù)計算器＼&運算符重載＼&簡單公司員工管理系統(tǒng)＼&繼承派生和多態(tài)性＼&]

⑴ 簡單圖書管理系統(tǒng)：通過該案例讓學(xué)生理解類和對象的含義，掌握類聲明和對象定義的方法。在該案例中涉及到三個類，即圖書類、讀者類和管理員類。圖書類能夠描述圖書的相關(guān)信息同時能夠?qū)崿F(xiàn)圖書的顯示、圖書的狀態(tài)、配合圖書借還等功能；讀者類描述了讀者的相關(guān)信息同時能夠?qū)崿F(xiàn)讀者信息的顯示、配合圖書借還等功能；圖書管理員類描述了圖書管理員的相關(guān)信息同時能夠?qū)崿F(xiàn)圖書和讀者的增加、刪除、修改和查詢功能以及圖書的借還功能。

⑵ 簡單復(fù)數(shù)計算器：通過該案例主要讓學(xué)生理解運算符重載的含義和類型的含義，以及掌握運算符重載的方法和類型轉(zhuǎn)換的方法。在該案例中，通過友元函數(shù)和成員函數(shù)的實現(xiàn)運算符的重載，實現(xiàn)復(fù)數(shù)的四則運算；通過轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)一個標準類型向用戶自定義類型的轉(zhuǎn)換；通過類型轉(zhuǎn)換函數(shù)實現(xiàn)用戶自定義類型向標準類型的轉(zhuǎn)換。

⑶ 簡單公司員工管理系統(tǒng)：通過該案例讓學(xué)生理解繼承派生、多態(tài)性的含義和掌握派生類的特性和通過虛函數(shù)實現(xiàn)動態(tài)多態(tài)。在案例中首先聲明員工類，員工類作為基類派生出管理人員類和程序開發(fā)人員類，實現(xiàn)簡單的繼承派生關(guān)系，再由案例功能需求引出實現(xiàn)動態(tài)多態(tài)的虛函數(shù)，通過虛函數(shù)與指針的配合使用實現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的一個非常重要特性即多態(tài)性。

2.2 課堂教學(xué)

“案例教學(xué)法”不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能讓學(xué)生體會軟件設(shè)計中非常重要的“模塊化設(shè)計”和“自頂向下，逐步細化”的設(shè)計思想和方法。教學(xué)過程按照“案例展示→任務(wù)描述→任務(wù)分析→知識點講解→實現(xiàn)案例→疑難解析→歸納總結(jié)”等環(huán)節(jié)實施教學(xué)。以“簡單公司員工管理系統(tǒng)”為例來展示教學(xué)過程。

⑴ 案例展示：課前準備好案例，課上將案例運行的結(jié)果展示給學(xué)生。圖1所示為“簡單公司員工管理系統(tǒng)”運行結(jié)果。

⑵ 任務(wù)描述：根據(jù)案例運行的結(jié)果，描述案例的任務(wù)。圖1案例主要是計算三類員工的工資即行政管理類員工、開發(fā)類員工和項目管理類員工的工資，每類員工根據(jù)級別的不同都有自已的工資、獎金和加班費的計算公式。

⑶ 任務(wù)分析：圖1案例中涉及到三個類：行政管理員工類、開發(fā)型員工類和項目管理員工類。這三個類有共同的特性，都是該公司的員工，所以可以先定義一個員工類作為基類，再由員工類派生出行政管理員工類和開發(fā)型員工類兩個派生類，而項目管理類員工既具有行政管理類員工的特性又具有開發(fā)人員員工的特性，所以把行政管理類員工和開發(fā)人員類員工作為項目管理類員工的共同基類。因為三類員工都要計算月薪，所以要把計算月薪的函數(shù)定義為虛函數(shù)。

⑷ 知識點講解：根據(jù)前面的任務(wù)分析，完成該案例要用到繼承派生以及虛函數(shù)和多態(tài)性，在這一環(huán)節(jié)中主要向?qū)W生講解繼承和派生的含義，以及派生類的聲明和派生類的特征，另外還有虛函數(shù)的定義和虛函數(shù)與指針結(jié)合實現(xiàn)動態(tài)多態(tài)性。

⑸ 實現(xiàn)案例：聲明公司員工類Company_Employee作為基類，以此類為基類派生出行政管理員工類Employee_Manager和開發(fā)人員類Employee_Developer，再以Employee_Manager和Employee_Developer為基類派生出項目管理員工類Employee_Branch，同時定義各類的成員函數(shù)和主函數(shù)。

⑹ 疑難解析：在這一環(huán)節(jié)中主要是解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題，該案例中主要的問題是多重繼承即項目管理員工類Employee_Branch的特性和多態(tài)性，前一個問題是該的案例中難點但不是重點，而后一個問題既是該案例中的重點也是該案例中的難點。

⑺ 歸納總結(jié)：根據(jù)前面各環(huán)節(jié)，總結(jié)歸納該案例中難點、重點、編寫程序中的注意點以及體會面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想和特征。

2.3 教學(xué)總結(jié)

此次課程改革雖然取得了一定的效果，但仍然存在不少問題，現(xiàn)將存在的問題和改進措施總結(jié)如下。

⑴ 案例選取，本次課程改革選取的“簡單圖書管理系統(tǒng)”和“公司員工管理系統(tǒng)”功能有點復(fù)雜，有些學(xué)生不能夠完全理解，下學(xué)年再上這門課時，要選擇相對比較簡單的案例。

⑵ 團隊合作精神，本次課程改革只是讓學(xué)生單獨完成一個程序，下學(xué)年再上這課時，先讓學(xué)生單獨完成一個作業(yè)，然后再團隊合作完成一個功能相對復(fù)雜的系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

本文對“C++程序設(shè)計”課程目前現(xiàn)狀作了簡要分析，在此基礎(chǔ)上從案例選取、案例教學(xué)法的實施過程等方面提出了一些改革措施，在實際教學(xué)過程中能夠在一定程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從學(xué)生考試的結(jié)果來看，學(xué)生編程動手能力得到一定的提高。教學(xué)改革是一個不斷完善的過程，程序設(shè)計課程涉及到軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等多門課程，因此還需要引導(dǎo)學(xué)生拓展到多個相關(guān)課程進行深入學(xué)習(xí)。課程教學(xué)改革，是一項常做常新工作，要在教學(xué)過程中進一步加大“C++程序設(shè)計”課程教學(xué)改革的力度，不斷努力，提高教學(xué)質(zhì)量，真正落實“C++程序設(shè)計”課程在軟件技術(shù)專業(yè)技能型人才培養(yǎng)中的作用。

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