拋錨式教學(xué)模式在《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》教學(xué)中的應(yīng)用

　　摘要：拋錨式教學(xué)模式是信息化教學(xué)模式之一，其主要特點是從學(xué)生已有的知識出發(fā)，通過情景提出問題，確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程。在分析《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》課程教學(xué)特點的基礎(chǔ)上，作者對拋錨式教學(xué)模式在《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》中的應(yīng)用進(jìn)行了教學(xué)實踐探討，發(fā)現(xiàn)運用拋錨式教學(xué)能夠很好地將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的概念、原理與真實世界聯(lián)系起來，充分利用知識之間的聯(lián)系，一步步地引導(dǎo)學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的知識。
　　關(guān)鍵詞：拋錨式教學(xué)模式；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計；教學(xué)案例
　　拋錨式教學(xué)模式是基于真實或模擬情景的信息化教學(xué)模式，它通過情景產(chǎn)生學(xué)習(xí)需求，確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程（就像輪船被錨固定一樣），通過鑲嵌式教學(xué)和學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，親身體驗識別解決問題，從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目標(biāo)。
　　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是近年來迅速發(fā)展的軟件設(shè)計思想和技術(shù)，它是在繼承結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)的優(yōu)點與長處的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種全新的程序設(shè)計思想和方法，在軟件開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用。《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》是高等學(xué)校計算機及相關(guān)專業(yè)必修的一門重要課程，研究如何在教學(xué)過程中運用信息化教學(xué)模式對于提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的知識和問題解決的能力具有一定的實踐意義和價值。
　　1.《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》教學(xué)的特點
　　把握課程的特點是開展教學(xué)的起點和選擇合適教學(xué)模式的關(guān)鍵。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是在繼承傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。因此，《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》的教學(xué)重點應(yīng)該包括面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本概念和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的區(qū)別兩個方面。
　　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基于一種抽象的數(shù)據(jù)類型——類，和這種抽象數(shù)據(jù)類型的實例——對象［１］。對象是具有某些特性的具體事物的抽象，對象有屬性和方法，分別用來表征對象的狀態(tài)和行為，類是創(chuàng)建對象實例的模板，用來描述具有相同屬性和方法的對象集合，它定義了集合中每個對象共有的屬性和方法，對象是類的實例。事件是能被對象所識別的外部刺激，如單擊鼠標(biāo)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計通過事件驅(qū)動機制處理事件，即只有在事件發(fā)生時程序才會運行，否則處于靜止?fàn)顟B(tài)。圖1表明了這幾個概念之間的聯(lián)系［2］：
　　圖1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中基本概念的關(guān)系
　　2.《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》教學(xué)中的拋錨式教學(xué)
　　2.1理論基礎(chǔ)
　　拋錨式教學(xué)模式是指在多樣化的現(xiàn)實生活背景中（或在利用技術(shù)虛擬的情境中）運用情境化教學(xué)技術(shù)以促進(jìn)學(xué)生反思，提高遷移能力和解決復(fù)雜問題能力的一種教學(xué)方式［3］。所謂的“錨”，是指在情景中創(chuàng)設(shè)的事例和提出的問題。拋錨式教學(xué)模式是建構(gòu)主義教學(xué)模式之一，建構(gòu)主義主張學(xué)習(xí)者通過感受真實的環(huán)境達(dá)到對事物的本質(zhì)及其相互之間的聯(lián)系的認(rèn)知。拋錨式教學(xué)模式以真實的事例或問題為錨，在問題背景中產(chǎn)生學(xué)習(xí)需求，通過主動學(xué)習(xí)、生成學(xué)習(xí)和與其他學(xué)習(xí)成員之間的交流與合作，親歷從識別目標(biāo)到達(dá)成目標(biāo)的全過程［4］。
　　拋錨式教學(xué)具有與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不同的特征：通過真實或者設(shè)置的情景引出用作“錨”的問題或者實例；教師不再是傳統(tǒng)教學(xué)中知識的傳播者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、支持者和學(xué)習(xí)伙伴；學(xué)生通過自主和合作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)；強調(diào)教學(xué)的無序性，也就是教學(xué)順序與預(yù)先確定的教學(xué)設(shè)計不一致，無序性教學(xué)富有彈性，教學(xué)信息不確定，教學(xué)目標(biāo)具有相對開放性，教學(xué)結(jié)果有彈性［5］。
　　2.2教學(xué)案例
　　以掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的三大特性中的“繼承”、“多態(tài)”及“接口”的概念教學(xué)為例，下面談?wù)勗诿嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)中如何實施拋錨式教學(xué)，程序的實現(xiàn)使用C#語言。學(xué)習(xí)的前提是學(xué)生已經(jīng)掌握面向?qū)ο蟮母拍詈汀邦悺钡母拍睿莆諛?gòu)造類、屬性和方法的知識。
　　“繼承”、“多態(tài)”和“接口”之間既相互聯(lián)系又有區(qū)別，為保持教學(xué)內(nèi)容的連貫性和邏輯性，將本次教學(xué)分為2個單元，分別學(xué)習(xí)“繼承”、“多態(tài)”和“接口”。
　　單元1：“繼承”和“多態(tài)”
　　情境1：計算機動畫展示：一只“喵喵”叫的“貓”和一只“汪汪”叫的“狗”，動畫顯示它們都屬于“動物”。
　　問題1：“分別為貓和狗創(chuàng)建2個類‘Cat’和‘Dog’，這2個類都具有表示名字的屬性‘name’和表示動物叫喚的方法‘shout’。建立主程序，在其中實例化貓和狗的對象，輸出這2個對象的‘name’，執(zhí)行‘shout’方法，分別輸出‘喵’和‘汪’。”
　　問題1的提出是建立在學(xué)生已經(jīng)掌握了“類”和“對象”的概念基礎(chǔ)上。建立1個“Cat”類和一個“Dog”類，它們具有功能相同的屬性和方法。學(xué)生根據(jù)自己掌握的面向?qū)ο蟮闹R和對問題的理解，可以自己獨立解決問題，也可以通過與其他同學(xué)交流協(xié)作的方式完成任務(wù)。
　　問題2：“問題1中創(chuàng)建了2個類，主程序中執(zhí)行了一些操作，在這2個類和主程序中，許多代碼是重復(fù)或相似的，這些代碼被稱為冗余代碼，有什么方法將代碼精簡，實現(xiàn)代碼的重用？”
　　如前所述，學(xué)生建立的2個類中具有形同功能的屬性和方法，代碼冗余度大，復(fù)用率低。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計允許通過類的“繼承”實現(xiàn)代碼的優(yōu)化和復(fù)用。在解決問題2之前要讓學(xué)生掌握“繼承”的概念，并掌握以“繼承”的方式建立新類的操作，然后著手解決問題2提出的問題。通過分析“Cat”和“Dog”兩個類的共同點，建立一個“animal”類，該類有1個“name”屬性和1個“shout”方法。重新構(gòu)建“Cat”類和“Dog”類，讓它們繼承自“animal”類。重寫主程序，輸出“name”、執(zhí)行“shout”方法。這時學(xué)生會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)新的問題：“Cat”對象和“Dog”對象執(zhí)行“shout”方法輸出的結(jié)果是相同的。由此引出問題3。
　　問題3：“為什么執(zhí)行重構(gòu)后的程序，‘Cat’對象和‘Dog’對象執(zhí)行‘shout’方法得到相同的結(jié)果？這顯然是不合實際的，如何解決？”
　　問題3引出了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的另外一個重要屬性“多態(tài)”。所謂多態(tài)，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中是指的同一個消息或者操作作用于不同的對象產(chǎn)生不同的結(jié)果。在解決問題3之前要讓學(xué)生掌握“多態(tài)”的概念，然后著手解決問題。重構(gòu)“animal”類，將“shout”方法改為沒有方法體的抽象方法。重構(gòu)“Cat”和“Dog”類，在其中重載“shout”方法，并分別實現(xiàn)各自的“shout”方法。修改主程序，使用“animal”類分別實例化一個“Cat”對象和一個“Dog”對象，它們執(zhí)行“shout”方法后得到不同的結(jié)果。
　　單元2：“接口”
　　情景2：在情景1的基礎(chǔ)上，計算機動畫在“貓”的下方顯示一只“機器貓”，“機器貓”一邊“喵喵”叫，一邊變魔術(shù)，變出一條魚。接著在“狗”的下方出現(xiàn)一只“機器狗”，“機器狗”一邊“汪汪”叫，一邊變魔術(shù)，變出一根骨頭。
　　問題4：“動畫中我們看到‘機器貓’和‘機器狗’除了分別具有‘貓’和‘狗’的一般特征外，還具有普通貓和狗不具備的特征，請用程序分別輸出‘機器貓’和‘機器狗’叫喚的聲音‘喵’和‘汪’，并輸出‘機器貓’和‘機器狗’變魔術(shù)的動作‘機器貓：變魚’和‘機器狗：變骨頭’。要求運用接口的知識解決該問題。”
　　“機器貓”和“機器狗”都要具有普通貓和狗的屬性，它們應(yīng)該分別派生于“Cat”類和“Dog”類。它們又要分別實現(xiàn)“變”這個動作，如果讓2個派生類分別實現(xiàn)各自的“變”的動作，則顯然又會顯出代碼的冗余。似乎可以像上面的“貓”和“狗”那樣構(gòu)造一個基類，讓“機器貓”和“機器狗”繼承基類。可是C#語言只允許單繼承，“機器貓”和“機器狗”已經(jīng)分別繼承自“Cat”類和“Dog”類了，如何又能繼承自其他類呢？解決問題的辦法就是使用接口。接口是用來定義一種程序的協(xié)定。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中，接口主要用于行為跨越不同類的對象，使用接口可以很好地增強現(xiàn)有類的功能，保證在特定的環(huán)境下系統(tǒng)自動實現(xiàn)這些功能。
　　要解決問題4必須學(xué)習(xí)“接口”的相關(guān)知識，以及如何使用“接口”的操作。學(xué)生將在教師的引導(dǎo)下通過教師的講解和自主學(xué)習(xí)掌握這些知識，然后解答問題4。創(chuàng)建接口“IChange”，使其具有“change”方法。分別從“Cat”類和“Dog”派生出兩個類“CatMachine”和“DogMachine”，并且這兩個類都要實現(xiàn)“IChange”接口的“change”方法，分別輸出“機器貓：變魚”和“機器狗：變骨McMADK5QjMHmyQnsgI5ChQ==頭”字符串。由于“CatMachine”類和“DogMachine”類分別繼承自“Cat”類和“Dog”類，它們的實例對象都可以實現(xiàn)普通“Cat”類和“Dog”類的功能，又實現(xiàn)了“IChange”接口，具有“變”的功能，并且代碼復(fù)用率高，冗余度小。
　　3.教學(xué)反思
　　拋錨式教學(xué)密切聯(lián)系了課程內(nèi)容和日常生活，從學(xué)生已知的知識出發(fā)，運用形象生動的情景、實例或者問題設(shè)置好教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程，讓學(xué)生從問題出發(fā)開展積極主動的學(xué)習(xí)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想是建立在對現(xiàn)實世界對象的基礎(chǔ)上的，運用拋錨式教學(xué)模式能夠很好地將面向?qū)ο蟮母拍詈筒僮髋c真實世界聯(lián)系起來，充分利用知識之間的聯(lián)系一步步地引導(dǎo)學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的知識和相關(guān)操作。
　　參考文獻(xiàn)：
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