案例教學(xué)法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

李建伏　沈中林　衡紅軍

摘要：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教育模式使得學(xué)生與企業(yè)真實(shí)需求之間存在巨大差異。案例教學(xué)法理論上能在一定程度上解決理論與實(shí)際銜接的問(wèn)題，但其實(shí)施效果卻取決于所采用的案例。結(jié)合我校的行業(yè)背景，從構(gòu)思實(shí)際民航信息系統(tǒng)中涉及的工程問(wèn)題出發(fā)，研究案例教學(xué)法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用，并分析了其存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)；案例教學(xué)法；民航特色

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.03.010

本文著錄格式：李建伏，沈中林，衡紅軍，案例教學(xué)法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用[J]，軟件，2015，36（3）：48-51

0.引言

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言c++具有更高的代碼可重用性、可擴(kuò)充性和易維護(hù)等特點(diǎn)，是開發(fā)大型軟件的主流方法。市場(chǎng)對(duì)c++高級(jí)應(yīng)用人才的需求也是非常強(qiáng)勁。從國(guó)際發(fā)展情況下，中國(guó)從事計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，而近幾年難就業(yè)一直籠罩著計(jì)算機(jī)專業(yè)。一面是就業(yè)難，一面又是企業(yè)招人難，出現(xiàn)這種矛盾的一個(gè)重要原因是傳統(tǒng)教育模式與企業(yè)真實(shí)需求之間存在巨大差異。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)是非常需要挑戰(zhàn)性的，需要學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)內(nèi)化為實(shí)際的編程處理問(wèn)題的能力。加上面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法與人們?nèi)粘Ｇ蠼鈫?wèn)題所采取的思路不同，其中涉及的感念晦澀難懂。因此，傳統(tǒng)教學(xué)中往往花費(fèi)大量的時(shí)間通過(guò)一個(gè)個(gè)短小精悍的例子來(lái)讓學(xué)生體會(huì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的用法。傳統(tǒng)教學(xué)法過(guò)分強(qiáng)調(diào)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的用法，卻忽略了學(xué)生思維方式的培養(yǎng)。而思維方式的培養(yǎng)相對(duì)于零散知識(shí)點(diǎn)的用法要重要的多。因此，傳統(tǒng)的這種本末倒置的教學(xué)方法導(dǎo)致的最終結(jié)果就是產(chǎn)生了精通每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，但不知道如何運(yùn)用這些知識(shí)點(diǎn)求解問(wèn)題的“溫室里的學(xué)生”。如何根據(jù)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方法以培養(yǎng)學(xué)生的面向?qū)ο蟮乃季S方式和提高學(xué)生的實(shí)踐工程能力是面向?qū)ο蟪绦蛘n程教學(xué)的一個(gè)難題。

目前各高校對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程進(jìn)行了大量的改革，一般的思路是加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，如近年來(lái)倡導(dǎo)的案例教學(xué)。理論上案例教學(xué)法能在一定程度上解決理論與實(shí)際銜接的問(wèn)題，但是其實(shí)施效果取決于案例的選擇。

案例的選擇要考慮學(xué)生的需求，只有滿足學(xué)生需求的案例才能真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情從而達(dá)到教學(xué)效果。隨著民航業(yè)信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，民航業(yè)對(duì)軟件開發(fā)人員的需求也在逐年增加。作為民航大學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)院的學(xué)生，將來(lái)會(huì)有大部分進(jìn)入民航行業(yè)。所以，學(xué)生渴望了解民航，了解自己專業(yè)在民航領(lǐng)域所起的作用。而目前課程上的教學(xué)案例都是通用的案例，與民航行業(yè)脫節(jié)。

因此，針對(duì)我院的行業(yè)背景，根據(jù)實(shí)際民航信息系統(tǒng)中涉及的工程問(wèn)題構(gòu)造案例，采用案例教學(xué)法組織教學(xué)以提高面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量和提升學(xué)生工程實(shí)踐能力。

1.改革措施

1.1案例的選擇

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們的衣食住行都離不開網(wǎng)絡(luò)。城市交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，使得從出發(fā)地到目得地有多種公交換乘方案可供選擇，為人們出行帶來(lái)了便利。另一方面，選擇多了，人們往往不知道該選擇哪一種換乘方案。因此需要希望由計(jì)算機(jī)能自動(dòng)計(jì)算出滿足出行者需要的換乘方案。因此，出現(xiàn)了各種地圖服務(wù)網(wǎng)站，如百度地圖。各種地圖服務(wù)網(wǎng)站給人們帶來(lái)了巨大的便利，使得出行者無(wú)論到城市的哪里都能做到心中有數(shù)。地圖導(dǎo)航已經(jīng)是人們離不開的工具了，學(xué)生也不例外，不管他們是外出還是在本市出行，都會(huì)不自覺(jué)地到地圖服務(wù)網(wǎng)站查看一下。在國(guó)內(nèi)，鐵路總公司也在他們的12306網(wǎng)站上提供了國(guó)內(nèi)到各個(gè)地方的乘坐火車的換乘方案。隨著近年來(lái)民航業(yè)的快速發(fā)展，航線網(wǎng)絡(luò)也得到了快速發(fā)展。人們乘坐飛機(jī)出行也會(huì)有多種可行方案。但是，現(xiàn)在航班換乘方案查不到。由于航班是由各個(gè)獨(dú)立的航空公司自行經(jīng)營(yíng)，同行是冤家，沒(méi)有一個(gè)航空公司會(huì)將其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的換乘方案提供給旅客。因此，在航空公司網(wǎng)站查到的只是某個(gè)航空公司的航班換乘。因此，應(yīng)該由一個(gè)第三方中立機(jī)構(gòu)來(lái)提供基于航班換乘的地圖服務(wù)。但是目前，我國(guó)還沒(méi)有這樣的機(jī)構(gòu)來(lái)開發(fā)出這樣的航線推薦系統(tǒng)。正是目前國(guó)內(nèi)民航研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。作為中國(guó)民航大學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，有義務(wù)來(lái)開發(fā)這樣的系統(tǒng)。如果學(xué)生真的開發(fā)出了這樣的系統(tǒng)，他們?cè)撚卸嗝醋院馈?/p>

因此，我們選擇的案例為基于航線網(wǎng)絡(luò)的出行方案推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.2案例的構(gòu)造

根據(jù)課程的知識(shí)點(diǎn)分布情況，首先將基于航線網(wǎng)絡(luò)的出行方案推薦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，然后運(yùn)用新的知識(shí)點(diǎn)逐漸豐富系統(tǒng)功能，直至達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)。具體如下。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)整體課程主要包括類的三大特性，即封裝性、繼承性和多態(tài)性。在介紹類的封裝性時(shí)主要涉及類的定義，類的成員函數(shù)的寫法，構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)等知識(shí)點(diǎn)，類的繼承性包括派生類的定義，派生類訪問(wèn)規(guī)則、賦值兼容規(guī)則等知識(shí)點(diǎn)，類的多態(tài)性（運(yùn)算符重載、虛函數(shù)）。

在介紹類的封裝性時(shí)以航線網(wǎng)絡(luò)的定義及使用為案例，即案例一。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，此時(shí)的航線網(wǎng)絡(luò)只包括機(jī)場(chǎng)的物理位置，不體現(xiàn)航班的時(shí)刻表信息，即如果兩個(gè)城市之間有直達(dá)的航班，則與兩個(gè)城市對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上存在一條邊。通過(guò)此類的設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生體會(huì)類的定義。當(dāng)在main函數(shù)中，通過(guò)調(diào)用該類某對(duì)象的path函數(shù)得到是兩個(gè)機(jī)場(chǎng)之間的路徑，而不是具體的航班換乘方案。因此，進(jìn)一步將問(wèn)題細(xì)化。

當(dāng)課程進(jìn)行到類的繼承性時(shí)，在案例一中定義的一般航線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上派生出一個(gè)特殊類，即增加航班的出發(fā)時(shí)刻，以及到下一個(gè)城市所經(jīng)歷的時(shí)間（案例二）。進(jìn)而，以path函數(shù)為例說(shuō)明虛函數(shù)的用法，以運(yùn)算符“<<”的重載函數(shù)為例說(shuō)明運(yùn)算符重載函數(shù)的用法。

1.3組織實(shí)施

（1）在介紹完面向?qū)ο蟮幕靖拍钪?，首先由教師提出設(shè)計(jì)任務(wù)——基于航線網(wǎng)絡(luò)的出行方案推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)。仔細(xì)介紹本項(xiàng)研究的目的意義，以及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。并向?qū)W生演示具有類似功能的網(wǎng)站。在這個(gè)內(nèi)容實(shí)施時(shí)，除了把設(shè)計(jì)目標(biāo)介紹清楚外，還應(yīng)該多用一些“鼓動(dòng)”性的話，促使學(xué)生產(chǎn)生躍躍欲試、摩拳擦掌的熱情。

（2）教師由簡(jiǎn)單到容易，逐步分解任務(wù)，將整體任務(wù)劃分為一個(gè)個(gè)體現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法中知識(shí)點(diǎn)的小任務(wù)，通過(guò)介紹這些小任務(wù)的完成方案來(lái)介紹其中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。這樣整個(gè)任務(wù)就是一串珍珠項(xiàng)鏈，其中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是其中的每個(gè)珍珠。比如在定義一般航線網(wǎng)絡(luò)的定義時(shí)，首先問(wèn)同學(xué)一個(gè)航線網(wǎng)絡(luò)該有什么特征，然后介紹怎么定義類來(lái)體現(xiàn)航線網(wǎng)絡(luò)的這些特征。通過(guò)這種方式，學(xué)生學(xué)到的不再是枯燥的語(yǔ)法知識(shí)，而更重要的是在面臨具體問(wèn)題時(shí)怎么設(shè)計(jì)類。

（3）由于課堂上的時(shí)間有限，由于課堂上除了介紹知識(shí)點(diǎn)之外，還需要花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)完成實(shí)際任務(wù)的求解。因此，將一些不太影響全局的知識(shí)留給同學(xué)課下通過(guò)看書、上網(wǎng)查閱資料來(lái)完成。如成員函數(shù)的各種定義方法等。

（4）如果只是在課堂上老師幫助設(shè)計(jì)，沒(méi)有學(xué)生的實(shí)際參與，隨著時(shí)間的流逝，學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情就會(huì)下降。因此，課下鼓勵(lì)同學(xué)自己來(lái)豐富類，給類增添一些必要的屬性及功能。等到學(xué)期末時(shí)，通過(guò)評(píng)比，選出一些功能完善、可用性強(qiáng)、輸出美化的作品，發(fā)布到本課程的教學(xué)管理平臺(tái)上展出。

2.實(shí)施效果評(píng)價(jià)

通過(guò)采用上述案例教學(xué)方法，取得的效果較為明顯，主要包括以下幾方面：

（1）班級(jí)不及格率下降。在采用上述教學(xué)法之后，班級(jí)不及格率明顯下降，由原來(lái)的20%下降到15%；

（2）學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、學(xué)習(xí)的熱情提高了。經(jīng)常有學(xué)生與教師探討他們?cè)诰W(wǎng)上發(fā)現(xiàn)的、而課本上沒(méi)有的知識(shí)點(diǎn)，這說(shuō)明學(xué)生不再是純粹的接受知識(shí)。

（3）學(xué)生的工程能力能夠得到一定的鍛煉。通過(guò)這樣一個(gè)工程性的教學(xué)案例，學(xué)生學(xué)到的不在是一個(gè)個(gè)孤立的知識(shí)點(diǎn)，而是面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)的設(shè)計(jì)思路。

3.存在的問(wèn)題

在面向?qū)ο蟪绦蛘n程中實(shí)施案例教學(xué)法時(shí)遇到了下列問(wèn)題：

（1）基礎(chǔ)差的同學(xué)容易自暴自棄。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程是建立在上一學(xué)期程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程之上的而第二個(gè)學(xué)期的面向?qū)Τ沙绦蛟O(shè)計(jì)是建立在第一學(xué)期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上的。相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，案例教學(xué)法對(duì)程序設(shè)計(jì)基本理論的介紹要少得多。如果第一學(xué)期學(xué)生的基礎(chǔ)差，則這些同學(xué)就容易放棄。

（2）花費(fèi)更多的時(shí)間。在采用案例教學(xué)法時(shí)需要花費(fèi)一定的時(shí)間介紹案例、分析案例。因此會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間。

（3）考試不合理。目前的考試更多的是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的考核，并沒(méi)有體現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。因此，考試結(jié)果不能很好的體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（4）案例需要與時(shí)俱進(jìn)。只有滿足時(shí)代特征的案例才能吸引學(xué)生。因此，需要教師了解學(xué)術(shù)領(lǐng)域的前沿，不斷地設(shè)計(jì)新的教學(xué)案例。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)我校的行業(yè)背景，從構(gòu)思實(shí)際民航信息系統(tǒng)中涉及的工程問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的案例，研究案例教學(xué)法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的應(yīng)用。實(shí)踐證明，該教學(xué)方法能有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐積極性，在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)能完成原定的教學(xué)任務(wù)，顯著提高課程的教學(xué)效果和質(zhì)量。