在實(shí)例教學(xué)中培養(yǎng)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思維

鄧芳

摘要：面向?qū)ο缶幊淌悄壳白顬榱餍械木幊趟枷耄绾巫寣W(xué)生掌握這種編程思想，并做到觸類(lèi)旁通，具備快速學(xué)習(xí)的能力呢？本文對(duì)如何在實(shí)例教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思維進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：實(shí)例教學(xué)；面向?qū)ο?；思維能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2017）08-0087-02

目前，程序設(shè)計(jì)主要有兩種思維方式：一種是面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)，另一種是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。其中，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思維更符合對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述，為廣大軟件開(kāi)發(fā)者所推崇。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想認(rèn)為：世間萬(wàn)事萬(wàn)物皆為對(duì)象，如孩子、轎車(chē)、馬、故宮、船、桌子等，我們身邊的事物都是具體的個(gè)體（對(duì)象），當(dāng)我們說(shuō)到或想到這些個(gè)體時(shí)，頭腦中馬上會(huì)想到它們具有什么特點(diǎn)、功能、作用等。也就是說(shuō)，如果我們想用計(jì)算機(jī)來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題，那就要讓計(jì)算機(jī)按人類(lèi)的思維習(xí)慣來(lái)處理問(wèn)題，這就是面向?qū)ο笏季S的緣由。那教師如何將面向?qū)ο蟮乃季S方式教給學(xué)生呢？在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)如何培養(yǎng)學(xué)生的這種編程思維呢？下面，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐來(lái)談?wù)勅绾闻囵B(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思維。

確定教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)“TIOBE開(kāi)發(fā)語(yǔ)言排行榜”，在全世界排名前二十的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言中，有近60%為面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，其中包括Java、C#、C++等流行的面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，因此學(xué)校有必要開(kāi)設(shè)一門(mén)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)課程。但無(wú)論選擇開(kāi)設(shè)哪種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言課程，都要明確教學(xué)目標(biāo)，也就是說(shuō)是教授一門(mén)語(yǔ)言技術(shù)，還是教授一種編程思想，俗話(huà)說(shuō)“授人以魚(yú)不如授人以漁”，所以我們確定課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，教給他們快速學(xué)習(xí)的能力。

確認(rèn)教學(xué)內(nèi)容

課程的教學(xué)目標(biāo)決定教學(xué)內(nèi)容。因此，課程內(nèi)容以講授面向?qū)ο蟮乃枷霝橹鳎渲邪ㄊ裁词敲嫦驅(qū)ο?、面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)以及面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)三個(gè)方面。

課程從面向?qū)ο蟮姆庋b性、繼承、多態(tài)三大特性展開(kāi)，這三個(gè)特征是所有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言都具備的共同特點(diǎn)，也是面向?qū)ο蟮木幊痰木杷?。無(wú)論是Java語(yǔ)言還是.net開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，都是基于這三大特性展開(kāi)的，而Java語(yǔ)言是目前最為流行的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，所以筆者選擇依托Java語(yǔ)言，來(lái)實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮木幊趟枷搿?/p>

優(yōu)選教學(xué)實(shí)例

由于案例教學(xué)的實(shí)踐性較強(qiáng)，所以真實(shí)的典型案例能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。獨(dú)立研究和相互討論的方式，也能提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

在本課程中，選擇的案例不僅要求具有真實(shí)性，更強(qiáng)調(diào)延續(xù)性。所謂延續(xù)性，是指對(duì)面向?qū)ο蟮母鱾€(gè)階段（分析、設(shè)計(jì)類(lèi)—封裝—繼承—抽象—多態(tài)）均采用同一個(gè)項(xiàng)目案例，然后分析各個(gè)階段中的這個(gè)項(xiàng)目，將項(xiàng)目從小到大排序，逐漸完善。

1.教學(xué)案例——寵物商店

（1）分析、設(shè)計(jì)類(lèi)：首先分析寵物商店可以有哪些寵物（發(fā)現(xiàn)類(lèi)），然后分析狗、鴨子等動(dòng)物具有什么特征（發(fā)現(xiàn)類(lèi)的屬性），接著分析狗、鴨子有什么行為（發(fā)現(xiàn)類(lèi)的方法），最后以類(lèi)圖的形式表示出來(lái)。

（2）封裝：這是面向?qū)ο蟮木幊倘筇匦灾弧Ｋ侵笇㈩?lèi)的某些信息隱藏在類(lèi)內(nèi)部，不允許外部程序直接訪(fǎng)問(wèn)，而是通過(guò)該類(lèi)提供的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)隱藏信息的操作和訪(fǎng)問(wèn)。例如，我們針對(duì)狗類(lèi)、鴨子類(lèi)的屬性進(jìn)行私有化設(shè)置，并在方法中添加對(duì)屬性的setter/getter方法。

（3）繼承：通過(guò)前兩步的分析發(fā)現(xiàn)，狗類(lèi)和鴨子類(lèi)有共同的屬性（名字、健康值、與主人的親密度等）和方法（輸出相關(guān)屬性、setter/getter方法），如果增加一種寵物，那還要再寫(xiě)一個(gè)具有以上屬性和方法的類(lèi)。因此，我們建立了一個(gè)父類(lèi)Pet，將所有寵物的共同屬性和方法集中在此類(lèi)中，然后狗類(lèi)、鴨子類(lèi)等繼承于父類(lèi)，由此引出繼承及其方便修改代碼、減少代碼量等優(yōu)點(diǎn)。

（4）抽象：在繼承中，我們建立了三個(gè)類(lèi)，分別為父類(lèi)Pet、子類(lèi)Dog和子類(lèi)Duck，并創(chuàng)建了屬于這三個(gè)類(lèi)的對(duì)象。這在語(yǔ)法結(jié)構(gòu)上沒(méi)有任何問(wèn)題，但是父類(lèi)Pet產(chǎn)生的對(duì)象是沒(méi)有任何意義的，因?yàn)楦割?lèi)Pet沒(méi)有具體的個(gè)體，所以我們引入抽象，抽象類(lèi)可以說(shuō)是起到了模板的作用。

（5）多態(tài)：同一個(gè)引用類(lèi)型使用不同的實(shí)例而執(zhí)行不同的操作。在這個(gè)案例中，可以在子類(lèi)添加為寵物治病的方法public void toHospital（），然后創(chuàng)建一個(gè)主人類(lèi)Master，它可以為生病的寵物治病public void Cure（Pet pet）。最后我們來(lái)測(cè)試這個(gè)功能：

Pet pet = new Dog（）；

Master master = new Master（）；

master.Cure（pet）；

即，同一個(gè)引用類(lèi)型Pet pet，引用不同的實(shí)例pet=new Dog（）或pet=new Duck（），會(huì)引發(fā)對(duì)不同寵物的治療方法，而代碼在長(zhǎng)度及可讀性上都進(jìn)行了極大的優(yōu)化。

通過(guò)本案例，筆者對(duì)面向?qū)ο缶幊趟枷氲木A進(jìn)行了講解，并在每個(gè)階段中，依托Java語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證案例。學(xué)生在這樣的實(shí)驗(yàn)及理論課程中，更加容易理解和體會(huì)面向?qū)ο蟮木幊趟枷胫械某橄蟾拍睢?/p>

2.學(xué)生自學(xué)作品案例

除了教師提供教學(xué)案例，學(xué)生還要能夠自主分析、設(shè)計(jì)案例。因此，筆者設(shè)計(jì)了幾個(gè)案例，讓學(xué)生在課后完成，以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。例如，在“汽車(chē)租賃”項(xiàng)目中，學(xué)生完全可以參照教學(xué)案例的階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是一個(gè)鞏固知識(shí)的案例；“消除飛機(jī)”或“消除字母”等游戲項(xiàng)目，則是為了提高學(xué)生的應(yīng)用能力的項(xiàng)目。

筆者通過(guò)“課上、課下”兩手并進(jìn)，加深了學(xué)生對(duì)面向?qū)ο缶幊趟枷氲睦斫?，學(xué)生對(duì)此也普遍反映良好。

結(jié)束語(yǔ)

在案例教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，我們不僅要求學(xué)生采用Java來(lái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目，還要求他們了解另一種語(yǔ)言（C++或C#）。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生不僅能對(duì)比不同的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，還能鍛煉舉一反三的能力，做到觸類(lèi)旁通。

案例教學(xué)也有利于提高教師的整體水平。首先，教師必須搜集、整理合適的案例，并對(duì)案例中所涉及的相關(guān)知識(shí)有較深刻的認(rèn)識(shí)；其次，教師還必須有較強(qiáng)的綜合能力，這樣才能在案例分析討論結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。