“面向對象程序設計”工程實踐教學方法改革

楊建軍+鄭秀杰

摘 要 三本學校在程序設計的教學中，需要結合學生的特點，就“面向對象程序設計”課程，進行理論課程實踐化處理。本文在教學方法的探索上，貫徹CDIO教學理念，注重把實踐環(huán)節(jié)直接引入到課堂中來，同時，縮減整個課程體系的學時，增加學生課后的調試程序的時間，以形成區(qū)別于傳統(tǒng)教學方式設計的不同措施，并對傳統(tǒng)的教學方法和實踐化教學方法的效果進行了對比。

關鍵詞 面向對象程序設計 實踐化教學 CDIO教學理念

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.11.052

"Object-Oriented Programming" Engineering Practice

Teaching Methods Reform

YANG Jianjun， ZHENG Xiujie

（Chengdu College of Electronic Science and Technology of China， Chengdu， Sichuan 611731）

Abstract In College program design teaching， the need to combine the characteristics of students， on the "object-oriented programming" course， theory course practice process. This article in the exploration of teaching methods， and implementing CDIO teaching philosophy， focusing on the practical aspects directly into the classroom in the past， at the same time， reduce hours throughout the curriculum system， increase the time students after school debugger to form different from traditional teaching methods design of different measures， and the traditional teaching methods and practice teaching method results were compared.

Key words Object-Oriented Programming; practice teaching; CDIO teaching concept

1 電子類專業(yè)開設該課程的必要性

程序設計語言的發(fā)展，隨著項目規(guī)模的不斷增加，從最初的面向過程的程序設計思想，到目前大行其道的面向對象的程序設計思想，表1是Tiobe2015上半年每月開發(fā)語言熱度排行榜。

在Tiobe排行榜單中，位于前十的語言除了C語言，其他都是面向對象的程序設計語言，可見，工科電子類的專業(yè)，培養(yǎng)學生面向對象程序設計思想的重要性，然而，就學習難度而言，面向對象程序設計的學習難度較大，故此，探索一種適合每個學校特點的教學方法至關重要，而面向就業(yè)的導向，必須讓學生能夠具有一定的工程經(jīng)驗，這也是貫徹CDIO理念的思路，筆者在承擔我校的理論課程實踐化的過程中，對本門課程的教學進行了積極的探索。

2 目前高?！懊嫦驅ο蟪绦蛟O計”教學模式

傳統(tǒng)的“面向對象的程序設計”的課程體系，普遍采用了三階段的方式完成，即基礎階段的語法講解，旨在理解語法的配套實驗課程，相關的課程設計（可選），在學分的分配上，基本上采取了4：2：1的比例，即基礎語法的講解大致占到4個學分，實驗環(huán)節(jié)占到2個學分，大課程設計占1個學分。該體系的優(yōu)點是按部就班，有條不紊，學生可以在較為松散的幾個學期中完成該課程的學習，缺點是占用學分較多，課堂的效果需要用實驗來鞏固和彌補。不利于國家倡導的減負原則。

3 基于CDIO實踐化的“面向對象程序設計”課程的教學設計

（1）CDIO理念的核心就是工程實踐，筆者在實際的教學過程中，逐漸對該課程體系的教學進行了改革調整，即去掉實驗課程的安排，而是將實驗環(huán)節(jié)直接引入到基礎語法理論的講解中。

（2）實踐化教學方法的設計。實踐化教學方法，就是注重實踐環(huán)節(jié)的作用，尤其對于調試程序動手能力的培養(yǎng)，通過實際的操作，讓學生能夠減少理解抽象理論知識的時間，這樣的方式特別適用于二本或者三本院校的學生。教學方法的設計上，主要從以下幾個方面進行：

第一，課時總量，以5個學分為宜（即80學時），這樣，就將傳統(tǒng)的總共112學時縮減了32個學時。

第二，上課方式是實踐化的關鍵，上課方式上，需要學生自帶電腦，但是上課地點選用普通的多媒體教室即可，這樣既不占用實驗室資源，又讓學生在上課時可以隨時動手調試驗證程序，同時如果學生開始調試程序，有利于其將精力集中在教學內容上，而且，在學生如果未完成時，可以在課后自己去找解決方案。

第三，上課講解和練習的時間比例，筆者通過教學實踐，覺得講解和練習的比例以2：3為宜，即90分鐘的一節(jié)大課，安排大約35分鐘的時間進行講解，而55分鐘由教師和實驗老師一起指導學生完成當堂的課程內容。

第四，穿插不同難易程度的模擬項目作為大課程設計的代替，例如，在教學過程中，在講解面向對象的三個特征時，在每個特征——封裝、繼承、多態(tài)的講解結束時，都安排不同的模擬項目讓學生完成，這些模擬項目或者來自教師自己的工作經(jīng)歷，或者來源于各類企業(yè)的面試題目。

第五，考核方式方面，可以采用答辯的方式完成，這樣做的好處是可以比較準確地了解到學生掌握本門課程的情況，及時準確獲得課程教學效果的反饋。這種方式讓學生很難通過作弊獲得好成績，同時，可以鍛煉學生的表達能力。

4 實踐化課堂示例

在實踐化課堂的設計上，筆者設計了每次課程（90分鐘）分別由基礎講解（15～25分鐘），示例跟隨（25～30分鐘）和進階（>30分鐘，未完成的學生，提出要求，讓其課后自信完成）三個遞進的過程組成，下面就以封裝的講解為例進行展示。

基礎講解中，課件展示封裝出現(xiàn)的緣由，封裝的目的，封裝的實現(xiàn)過程。然后需要同學們動手從教材中找出相應的文字描述，并勾畫出來。

示例跟隨部分，利用多媒體教學設備隨堂演示長方形（只關注幾何描述）封裝的過程，配合板書和課件，將長方形這種幾何圖形在計算機中描述出來，著重要學生領會出封裝為了信息的安全，以及封裝如何做到信息的安全等的實現(xiàn)措施。

示例代碼如下：

class Rectangle

{

private：

float width;

float height;

public：

float Area（）

{

留出空間，引導學生完成此處程序的設計。

}

float Perimeter（）

{

留出空間，引導學生完成此處程序的設計。

}

}

然后啟發(fā)同學寫出其中的求面積方法Area和周長的方法Perimeter。在完成以上代碼的跟隨練習后，要求學生模仿長方形Rectangle類，設計出圓Circle類。

而在進階階段，為了增加學生的自學主動性，需要學生自行挑選一種數(shù)據(jù)結構中學習過的隊列、?；蛘哝湵韥磉M行封裝，在課堂有限的時間內，對學生提出的疑問進行解答。

5 實踐化教學效果

表2是進行改革之前和采用實踐化教學后學生考核成績的統(tǒng)計表，該統(tǒng)計表中，從2009始，對我系嵌入式方向專業(yè)的同學，采用不同的教學方法進行授課教學。

由表2可知，傳統(tǒng)的教學方法，從考試成績優(yōu)秀率，畢業(yè)前找到相關方向實習企業(yè)的比例，以及畢業(yè)從事相關行業(yè)等幾個方面來考量，都比實踐化教學的效果要遜色。

從考試優(yōu)秀率來看，實踐化教學以及采用的考核方法，都非常有利于給學生一定的壓力，促使他們不但要掌握理論，而且會操作，實踐操作和理論理解通過這樣的方式，可以達到互相促進的效果。從在校生選擇相關實習行業(yè)的數(shù)量來看，由于在這個階段，能夠較早地掌握調試程序的技巧，而通過實踐掌握的知識也比較扎實，所以在面對相關實習機會時，這類學生具有更好的表現(xiàn)。

可見，在理論課實踐化的過程中，“面向對象程序設計”的實踐化教學改革，在筆者所在學校取得了較大的成果，在后續(xù)的教學過程中，將會不斷總結，以期完善。