《軟件設計模式》課程教學過程設計

摘要：本文針對當前《軟件設計模式》課程教學中存在的問題，提出一種教學設計方法，并給出了一個教學案例，最后對提出的教學設計方法進行了分析。

關鍵詞：《軟件設計模式》；教學設計；教學案例

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）04-0207-02

《軟件設計模式》是一套多數人知曉的、經過分類編目的、被反復使用的代碼設計經驗的總結。學生感覺這門課程學習起來比較困難。市場上也有一部分教材以生活中的例子或典故為主導，授課時容易只注重細節，而很難上升到一定高度，最終學生只會簡單應用，不會分析，更不會進行合理的選擇。本文主要針對我校學生特點及當前教學中存在的問題，總結出一個相對合理的教學方法來提高教學效果。

一、教學過程設計

本課程在講授時采用教材為《Head First設計模式》，參考教材為《實用軟件設計模式教程》、《Java與模式》、《大話設計模式》等。《軟件設計模式》課程只有30（22+8）學時，要對本課程中各個具體的設計模式都一一介紹是不現實，也是不可能的。在制定教學大綱時，充分考慮到了學時、辦學定位、學生特點等方面，選取了其中12個設計模式作為課堂教學的內容。選取標準主要為：①在以后工作中常用的模式。②在模式分類中具有典型代表的模式。結合傳統的教學方法，在講授本課程時使用了以下教學過程設計。

1.給出場景。即提出一個與本次課程要講授的設計模式相關的設計問題。這一步選取場景時要注意，此場景必須是學生們比較感興趣的、熟悉的，且學生能夠依據此場景給出一個合理的設計方案。

2.場景分析。引導學生思考，給出此場景的設計方案，針對其中存在的問題，依據設計原則進行一步一步的“優化”，最后得出良好的設計方案。

3.講授該設計模式中體現的設計原則。由于每個設計模式中體現的設計原則不同，并且同一個設計原則會在不同的設計模式中體現，所以此處的講解關鍵在于設計原則的內涵及其使用。

4.引出欲講授的設計模式的定義、意圖、結構圖、適用場景、優缺點、效果分析等，并用代碼演示第一步提出的場景。

5.課堂練習。針對剛才的講解，再給出1～3個不同的場景，讓學生當堂給出其設計方案。

6.布置作業。此作業為課外作業，要求學生給出完整的設計及代碼。

二、教學案例

觀察者模式（又稱發布/訂閱模式）是軟件設計模式的一種。觀察者模式定義了對象間的一對多的依賴關系，當一方的對象改變狀態時，所有的依賴者都會被通知并自動被更新。此種模式通常被用來實現事件處理系統。下面以該設計模式的教學為例，闡述前面的教學過程設計。

1.提出場景——報紙訂閱系統。報社出版報紙，客戶可隨時向報社訂閱或取消訂閱報紙，即只要報社在運營，就會一直有人（或單位）向它們訂閱或取消訂閱報紙。當報社有新報紙時，就會給處于訂閱狀態的客戶送去。如果你取消了訂閱，則將收不到新的報紙。

2.場景分析。引導學生一起分析得出，該場景中主要涉及到的“角色”有：報社、報紙、客戶（包括人或單位）。行為方式有：（報社）出版（報紙）、（客戶）訂閱（報紙）、（客戶）取消訂閱（報紙）。根據課堂提問及學生上課反饋情況給出其初始設計方案，如圖1所示：

在初始設計方案的基礎上，引導學生進一步分析，當報社有新的報紙出現時，會送到客戶手中，說明客戶是受到報社的影響的；并且客戶向報社訂閱或取消訂閱報紙，其數據應放在報社方，即報社方要清楚當有報紙出版時，應發送給誰。為使此設計方案更有彈性，即當出現新的客戶向報社訂閱報紙或客戶欲向新的報社申請訂閱時，我們不影響到對方且不用修改代碼，這就是說要“針對抽象編程”，如何完善已有的設計方案？也就是說我們要給報社及客戶提供一個“抽象”概念。具體見圖2：

3.總結模式要點。觀察者定義了對象之間一對多的關系，主題用一個共同的接口來更新觀察者，觀察者和被觀察者之間用松耦合方式結合，可觀察者不知道觀察者的細節，只知道觀察者實現了觀察者接口。使用此模式，可以從可觀察者推或者拉數據，有多個觀察者時，不可以依賴特定的通知次序。

4.體現的設計原則。觀察者設計模式中出現體現的設計原則中“針對抽象編程”、“多用組合，少用繼承”、“里氏替換原則”、“為交互對象之間的松耦合而努力”等。在課堂上對前面未講過的設計原則再進行詳述。

5.課堂練習。氣象站（教材上的例子）：關鍵是抽象出主題和觀察者；圖形顯示系統。

6.作業布置——班會通知。設計模式：班長臨時通知大家一件事，輔導員有事，班會取消。當大家聽到這個消息的時候，不再去教室開會，而是各忙各的事。

三、教學分析

從學生提交的作業、課下學生反饋及期末考核等多方面來看，本課程的教學設計基本上能達到預期的目標。但存在問題有：學生水平參差不齊，有一部分學生并沒有完全理解設計模式的精髓，只會簡單地去“套用”。如觀察者模式中，個別學生并沒有完全明白主題和觀察者之間的關系，即觀察者的狀態是隨著主題狀態的改變而改變的。所以作業中有的同學只讓“班長”充當觀察者，而有的同學僅讓“班長”充當主題，這都是不正確的。作業中的“班長”具有雙重身份，充當“輔導員”的觀察者，而又是班內其他同學的“主題”。

參考文獻：

[1]徐宏喆，侯迪.實用軟件設計模式教程[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]黃洪.PBL的改進及在“軟件設計模式”課程教學中的應用研究[J].計算機教育，2008，（8）.

作者簡介：李勇軍（1983-），女，河南駐馬店人，助教，碩士，主要研究方向為服務計算、服務組合等；余雨萍（1982-），男，河南駐馬店人，助教，碩士，主要研究方向網絡安全、可視化等。