案例教學(xué)法在“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

摘 要： 對(duì)C++程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，闡述了案例教學(xué)法中案例的選取。分別選擇了“簡(jiǎn)單圖書(shū)管理系統(tǒng)”作為講解“類(lèi)和對(duì)象”的案例、“簡(jiǎn)單復(fù)數(shù)計(jì)算器”作為講解“運(yùn)算符重載”的案例和“簡(jiǎn)單公司員工管理系統(tǒng)”作為講解“繼承派生和多態(tài)性”的案例；闡述了案例教學(xué)法在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)案例教學(xué)法的實(shí)施推動(dòng)“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞： 案例教學(xué)法； 教學(xué)改革； C++程序設(shè)計(jì)； 教學(xué)效果

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）11-68-03

Abstract： This paper analyzes the present situation of the teaching of "C++ programming" course， expounds the selection of cases in the case teaching. The "simple library management system" is chosen as a case to explain the class and object， "a simple complex number calculator" as a case to explain the operator overloading， and "simple company employee management system" as a case to explain the inheritance and derivation and polymorphism. Through the case teaching， the teaching reform for the course of "C++ programming" is promoted.

Key words： case teaching method； teaching reform； c++ programming； teaching effect

0 引言

“C++程序設(shè)計(jì)”課程是計(jì)算機(jī)和軟件工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是后繼程序開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)等專(zhuān)業(yè)課的前導(dǎo)課程。該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的有關(guān)概念，通過(guò)編程掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的方法，但是該課程不是一門(mén)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的理論課程，而是應(yīng)用過(guò)程中引出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的概念，通過(guò)編程過(guò)程理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法，所以該課程對(duì)理論知識(shí)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求都很高[1]。筆者根據(jù)C++程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中遇到的實(shí)際情況，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，采用案例教學(xué)法開(kāi)展教學(xué)，進(jìn)而探索該課程的教學(xué)改革，與大家共勉，以求集思廣益，共同提高本課程的教學(xué)效果[2]。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生只能聆聽(tīng)主講教師授課，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[3]；傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本上是首先講解知識(shí)點(diǎn)，然后圍繞知識(shí)點(diǎn)舉一些關(guān)于知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的例子，這樣學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)比較零散，沒(méi)有全局觀念[4]。“C++程序設(shè)計(jì)”課程不僅要求學(xué)生掌握C++語(yǔ)言的語(yǔ)法和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想，而且還要能夠讓學(xué)生進(jìn)一步掌握理解軟件設(shè)計(jì)中非常重要的思想“模塊化設(shè)計(jì)”和“自頂向下，逐步細(xì)化”設(shè)計(jì)方法[5]。

2 教學(xué)改革實(shí)施

2.1 案例選取

2014-2015學(xué)年第二學(xué)期，對(duì)軟件工程專(zhuān)業(yè)實(shí)施了“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革，本次課程改革主要采用 “案例教學(xué)法”對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革，“案例教學(xué)法”首先就要選取案例，將案例應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中。在課程改革中選擇了“簡(jiǎn)單圖書(shū)管理系統(tǒng)”作為講解“類(lèi)和對(duì)象”的案例、“簡(jiǎn)單復(fù)數(shù)計(jì)算器”作為講解“運(yùn)算符重載”的案例和“簡(jiǎn)單公司員工管理系統(tǒng)”作為講解“繼承派生和多態(tài)性”的案例，如表1所示。

表1 案例與對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)表

[案例＼&知識(shí)點(diǎn)＼&簡(jiǎn)單圖書(shū)管理系統(tǒng)＼&類(lèi)和對(duì)象＼&簡(jiǎn)單復(fù)數(shù)計(jì)算器＼&運(yùn)算符重載＼&簡(jiǎn)單公司員工管理系統(tǒng)＼&繼承派生和多態(tài)性＼&]

⑴ 簡(jiǎn)單圖書(shū)管理系統(tǒng)：通過(guò)該案例讓學(xué)生理解類(lèi)和對(duì)象的含義，掌握類(lèi)聲明和對(duì)象定義的方法。在該案例中涉及到三個(gè)類(lèi)，即圖書(shū)類(lèi)、讀者類(lèi)和管理員類(lèi)。圖書(shū)類(lèi)能夠描述圖書(shū)的相關(guān)信息同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)圖書(shū)的顯示、圖書(shū)的狀態(tài)、配合圖書(shū)借還等功能；讀者類(lèi)描述了讀者的相關(guān)信息同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)讀者信息的顯示、配合圖書(shū)借還等功能；圖書(shū)管理員類(lèi)描述了圖書(shū)管理員的相關(guān)信息同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)圖書(shū)和讀者的增加、刪除、修改和查詢(xún)功能以及圖書(shū)的借還功能。

⑵ 簡(jiǎn)單復(fù)數(shù)計(jì)算器：通過(guò)該案例主要讓學(xué)生理解運(yùn)算符重載的含義和類(lèi)型的含義，以及掌握運(yùn)算符重載的方法和類(lèi)型轉(zhuǎn)換的方法。在該案例中，通過(guò)友元函數(shù)和成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符的重載，實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算；通過(guò)轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型向用戶(hù)自定義類(lèi)型的轉(zhuǎn)換；通過(guò)類(lèi)型轉(zhuǎn)換函數(shù)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自定義類(lèi)型向標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換。

⑶ 簡(jiǎn)單公司員工管理系統(tǒng)：通過(guò)該案例讓學(xué)生理解繼承派生、多態(tài)性的含義和掌握派生類(lèi)的特性和通過(guò)虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)。在案例中首先聲明員工類(lèi)，員工類(lèi)作為基類(lèi)派生出管理人員類(lèi)和程序開(kāi)發(fā)人員類(lèi)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的繼承派生關(guān)系，再由案例功能需求引出實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)的虛函數(shù)，通過(guò)虛函數(shù)與指針的配合使用實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要特性即多態(tài)性。

2.2 課堂教學(xué)

“案例教學(xué)法”不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能讓學(xué)生體會(huì)軟件設(shè)計(jì)中非常重要的“模塊化設(shè)計(jì)”和“自頂向下，逐步細(xì)化”的設(shè)計(jì)思想和方法。教學(xué)過(guò)程按照“案例展示→任務(wù)描述→任務(wù)分析→知識(shí)點(diǎn)講解→實(shí)現(xiàn)案例→疑難解析→歸納總結(jié)”等環(huán)節(jié)實(shí)施教學(xué)。以“簡(jiǎn)單公司員工管理系統(tǒng)”為例來(lái)展示教學(xué)過(guò)程。

⑴ 案例展示：課前準(zhǔn)備好案例，課上將案例運(yùn)行的結(jié)果展示給學(xué)生。圖1所示為“簡(jiǎn)單公司員工管理系統(tǒng)”運(yùn)行結(jié)果。

⑵ 任務(wù)描述：根據(jù)案例運(yùn)行的結(jié)果，描述案例的任務(wù)。圖1案例主要是計(jì)算三類(lèi)員工的工資即行政管理類(lèi)員工、開(kāi)發(fā)類(lèi)員工和項(xiàng)目管理類(lèi)員工的工資，每類(lèi)員工根據(jù)級(jí)別的不同都有自已的工資、獎(jiǎng)金和加班費(fèi)的計(jì)算公式。

⑶ 任務(wù)分析：圖1案例中涉及到三個(gè)類(lèi)：行政管理員工類(lèi)、開(kāi)發(fā)型員工類(lèi)和項(xiàng)目管理員工類(lèi)。這三個(gè)類(lèi)有共同的特性，都是該公司的員工，所以可以先定義一個(gè)員工類(lèi)作為基類(lèi)，再由員工類(lèi)派生出行政管理員工類(lèi)和開(kāi)發(fā)型員工類(lèi)兩個(gè)派生類(lèi)，而項(xiàng)目管理類(lèi)員工既具有行政管理類(lèi)員工的特性又具有開(kāi)發(fā)人員員工的特性，所以把行政管理類(lèi)員工和開(kāi)發(fā)人員類(lèi)員工作為項(xiàng)目管理類(lèi)員工的共同基類(lèi)。因?yàn)槿?lèi)員工都要計(jì)算月薪，所以要把計(jì)算月薪的函數(shù)定義為虛函數(shù)。

⑷ 知識(shí)點(diǎn)講解：根據(jù)前面的任務(wù)分析，完成該案例要用到繼承派生以及虛函數(shù)和多態(tài)性，在這一環(huán)節(jié)中主要向?qū)W生講解繼承和派生的含義，以及派生類(lèi)的聲明和派生類(lèi)的特征，另外還有虛函數(shù)的定義和虛函數(shù)與指針結(jié)合實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)性。

⑸ 實(shí)現(xiàn)案例：聲明公司員工類(lèi)Company_Employee作為基類(lèi)，以此類(lèi)為基類(lèi)派生出行政管理員工類(lèi)Employee_Manager和開(kāi)發(fā)人員類(lèi)Employee_Developer，再以Employee_Manager和Employee_Developer為基類(lèi)派生出項(xiàng)目管理員工類(lèi)Employee_Branch，同時(shí)定義各類(lèi)的成員函數(shù)和主函數(shù)。

⑹ 疑難解析：在這一環(huán)節(jié)中主要是解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，該案例中主要的問(wèn)題是多重繼承即項(xiàng)目管理員工類(lèi)Employee_Branch的特性和多態(tài)性，前一個(gè)問(wèn)題是該的案例中難點(diǎn)但不是重點(diǎn)，而后一個(gè)問(wèn)題既是該案例中的重點(diǎn)也是該案例中的難點(diǎn)。

⑺ 歸納總結(jié)：根據(jù)前面各環(huán)節(jié)，總結(jié)歸納該案例中難點(diǎn)、重點(diǎn)、編寫(xiě)程序中的注意點(diǎn)以及體會(huì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想和特征。

2.3 教學(xué)總結(jié)

此次課程改革雖然取得了一定的效果，但仍然存在不少問(wèn)題，現(xiàn)將存在的問(wèn)題和改進(jìn)措施總結(jié)如下。

⑴ 案例選取，本次課程改革選取的“簡(jiǎn)單圖書(shū)管理系統(tǒng)”和“公司員工管理系統(tǒng)”功能有點(diǎn)復(fù)雜，有些學(xué)生不能夠完全理解，下學(xué)年再上這門(mén)課時(shí)，要選擇相對(duì)比較簡(jiǎn)單的案例。

⑵ 團(tuán)隊(duì)合作精神，本次課程改革只是讓學(xué)生單獨(dú)完成一個(gè)程序，下學(xué)年再上這課時(shí)，先讓學(xué)生單獨(dú)完成一個(gè)作業(yè)，然后再團(tuán)隊(duì)合作完成一個(gè)功能相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)“C++程序設(shè)計(jì)”課程目前現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)要分析，在此基礎(chǔ)上從案例選取、案例教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程等方面提出了一些改革措施，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中能夠在一定程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從學(xué)生考試的結(jié)果來(lái)看，學(xué)生編程動(dòng)手能力得到一定的提高。教學(xué)改革是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，程序設(shè)計(jì)課程涉及到軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等多門(mén)課程，因此還需要引導(dǎo)學(xué)生拓展到多個(gè)相關(guān)課程進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。課程教學(xué)改革，是一項(xiàng)常做常新工作，要在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)一步加大“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革的力度，不斷努力，提高教學(xué)質(zhì)量，真正落實(shí)“C++程序設(shè)計(jì)”課程在軟件技術(shù)專(zhuān)業(yè)技能型人才培養(yǎng)中的作用。

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