Ｃ＋＋程序設計教學探討

徐　翔

[摘要]C++程序設計是計算機專業的核心課程，目前在教學過程中普遍存在重“語法”，輕“設計”的現象。給出一種新的教學方法，通過采用故事演繹，結合UML進行面向對象分析，以及案例教學的方式引導學生提高實際的編程能力，達到較好的效果。

[關鍵詞]C++ 面向對象 UML

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120155－02

一、引言

C++是一門面向對象的程序設計語言，在講授C++程序設計的過程中，應該注重面向對象思想的灌輸。但是，在實際的教學過程中教師往往將重心放在講授一些語法和語句結構上，對學生面向對象的系統分析和設計能力的培養沒有落到實處，最終導致學生學習完C++后，仍然只知道C++語言本身的一些語法，對于老師提出的諸如“如何找類？”、“每個類的屬性和行為應該有哪些？”等問題仍然無從回答。沒有真正掌握面向對象的思想方法，更談不上解決實際問題，同時也嚴重影響了后續課程的學習。因此，有必要對該課程的教學內容和教學方法進行改革。

二、教學改革探討

（一）以故事演繹的方式建立面向對象的世界觀

傳統的教學方法都是直接介紹C++語言對類、繼承和多態的語法實現和編寫規則，但是卻忽略了對學生進行面向對象世界觀的建立，導致很多學生學完了課程后，雖然掌握了類的編寫語法，但仍然不明白應該何時去使用類去構建系統，到底應該構建哪些類，最終導致去解決實際問題時，雖然表面上使用了面向對象的語言和面向對象的工具，但其實還是假對象。這種現象非常普遍，他們中的對象絕大多數不過是對傳統程序的一個簡單包裝，卻根本沒有考慮到面向對象的目的：抽象、繼承、高效率、可靠性、靈活性、更好的體系結構、更快的客戶響應等問題。因此，在學習具體面向對象編程之前，讓學生建立起面向對象的世界觀尤為重要。

因此在教學內容的安排上，我們不急于向學生講授C++的相關語法，而是首先通過采用一些通俗簡單的生活事例來演繹對各種面向對象的基本概念的認識。比如我們會舉例“某位同學考上了研究生”，然后引導大家對他考上研究生的過程進行故事演繹，通過從以下幾個不同的角度培養學生去看待故事中的事物：

角度一：故事里有什么事物？

角度二：每個事物看上去是什么樣的？

角度三：每個事物能做什么？

角度四：這些事物之間有什么關系？

角度五：這些事物最終是如何完成目標的？

學生完成了對問題的討論后，也就自然了解了找對象的過程，以及對象的屬性和方法。同時也了解了對象之間是如何通過分工合作，相互發消息完成最終目標的。在輕松愉快的環境中讓學生樹立起面向對象的世界觀。提高了學習面向對象編程的熱忱。

（二）結合UML進行面向對象分析設計能力的培養

為了培養學生面向對象的分析問題和解決問題的基本能力，我們在教學內容上還設置了“面向對象的系統分析和設計基礎”部分，該部分主要從系統分析和設計的角度出發解釋面向對象的系統設計的基本過程，使學生了解面向對象的基本概念，培養學生采用面向對象的思維去思考問題、分析問題的能力。

在這個階段我們設計了一個“超市銷售系統”的教學案例，通過對案例的分析，培養學生如何從需求說明書中通過詞匯分析獲取類的參考列表，如何獲取在類的參考列表的基礎上，根據實際的系統需求完善類的層次結構等等。

在這個階段借助UML建模工具Rational Rose，以圖形化的方式描述整個系統的類之間的關系。UML是標準的建模語言，它內容豐富，功能強大，在通過大約為期兩個星期的面向對象的系統分析訓練之后，學生基本上能完成對該系統的類模型和時序模型的建立，達到了預期的效果。

以“超市銷售系統”的教學案例為例，具體實施過程如下：

1．提出需求

為某超市開發一款銷售系統，完成日常銷售業務。基本要求如下：

編寫一個函數實現客戶購買商品找零的過程模擬。其中每種商品有一個標價，但是客戶在購買時除了按標價付費外，還必須支付額外的稅費，而且不同類型的商品計算稅費的方式不同，具體描述如下：

衣服：稅費=0.01*標價。

食品：稅費=0.03*標價。

電器：如果標價>1000，稅費=50元。否則，稅費=0.05*標價。

其次，客戶分不同的等級，每種等級的打折策略不同，具體描述如下：

鉆石會員：購買總費用>1000，返現300；否則打75折。

金卡會員：購買總費用>1000，返現200；否則打85折。

銀卡會員：打95折。

2．引導學生完成類的設計

在完成了面向對象的分析和設計后，給出系統中現有類的實現，學生在老師的引導下，都能寫出諸如“衣服”、“食品”、“電器”、“鉆石會員”、“金卡會員”和“銀卡會員”等類。并給出每個類的相關屬性和方法的定義。（見圖1）

3．構建類的繼承體系

在完成了類的定義后，引導學生發現類之間的共性，從而將這種共性抽象到一個共同的基類中，并完成整個系統的繼承體系的構建。完成這一部后，學生已經能感覺到這種抽象繼承所帶來的好處了。（見圖2、圖3）

4．編寫通用的交易函數

系統最終的目的是要寫一個函數實現客戶購買商品并完成找零的過程模擬，同時老師在這一階段提出更高的要求，希望這個函數足夠通用，不會因為新增的商品和新的會員類型而發生修改。此時，將多態所帶來的隱藏具體實現，解決相似性問題的好處講解給學生聽，并通過繼承和虛函數給出實現形式，讓學生在實踐中明白什么叫做“同一接口，多種方法”。以及多態性所帶來的簡化程序設計邏輯，增強程序的可讀性與可維護性。（見圖4）

5．最終實現代碼

通過對上述教學案例的演繹，真正讓學生明白了面向對象的強大所在，也激發了學生對編程的熱愛，為今后用面向對象的方法解決實際問題打下了堅實的基礎。實踐證明，通過這樣的改革實踐，效果是很明顯的。

三、總結

面向對象技術的基礎是封裝，面向對象的核心是多態，而多態是接口和實現分離的更高級升華，使得在運行時可以動態根據條件來選擇隱藏在接口后面的實現，面向對象的表現形式是類和繼承。面向對象的主要目標是使系統對象化，良好的對象化的結果，就是系統的各部分更加清晰化，耦合度大大降低。通過讓學生徹底了解C++語言和面向對象的關系及其特點，才能理順面向對象程序設計的思路。

本文探討了在教學中通過如何樹立學生面向對象的世界觀，培養學生面向對象的分析設計能力，讓學生掌握如何運用C++語言完成面向對象的程序設計等方面的教學改革實踐。除上述討論的問題以外，在《C++面向對象程序設計》課程教學過程中還會遇到很多的問題。這只有通過不斷的分析、探索和研究才能找出更好的解決方案。

參考文獻：

[1]劉宗田主編，C++編程思想[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]錢能，c++程序設計教程[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3]張迎新，面向對象程序設計課程的研究[J].北京工商大學學報（自然科學版），2003，(4).

作者簡介：

徐翔，男，湖北仙桃人，碩士，講師，主要研究方向：軟件工程。