面向對象程序設計類課程實踐教學改革

李雪飛+李晶+余琍+代永平

摘 要：針對面向對象程序設計課程的教學現狀，分析當前教學中存在的教學目標不明確、教學內容陳舊、程序設計課程不連貫等問題，提出合理組織教學內容、激發學生學習興趣的方法和改革教學方法、教學手段、課程評價等措施，旨在提升教學質量，提高學生的實踐能力。

關鍵詞：面向對象程序設計；實踐教學改革；MASON；計算機編程

文章編號：1672-5913（2017）07-0118-04

中圖分類號：G642

0 引 言

在計算機及相關專業課程中，面向對象程序設計類課程是學生必修的核心課程，在整個培養方案中，面向對象程序設計課程占據著舉足輕重的地位。面向對象的程序設計思想從提出到現在，一直是程序開發的主流思想，在未來很長一段時間也將是一種主要的編程思想，是所有計算機軟件開發人員必須掌握的關鍵技術。

根據國家對應用型人才的培養標準，在實踐教學過程中應當先明確對應用型人才的基本要求，主要體現在以下幾個方面：①具有較強的文化素質，專業基礎知識掌握較好，能夠掌握計算機學科主干課程的內容；②實踐動手能力強，能夠快速掌握軟件、硬件的使用，充分理解計算機運行機制；③具有很強的分析問題、解決問題的能力；④要掌握一門或多門程序設計類語言，并充分理解程序設計原理，特別是面向對象程序設計的思想。

1 面向對象程序設計類課程在教學中的問題

1.1 教學目標不明確

理論課與實驗課涇渭分明，使理論課的知識難以運用到實驗課中，造成了難以學以致用、學用脫節的狀況，在實驗中不能達到鞏固理論和檢驗理論的目的。

面向對象程序設計課程不是單純的理論講解，其主要目的是增強學生的程序設計能力。首先需要選用適合的理論課教材，然后配合教材設置實驗課內容，使實驗課和理論課相輔相成。

1.2 教學內容陳舊

面向對象程序設計課程通常包括編程語言語法、面向對象程序設計、標準類庫等內容。課程涵蓋的教學內容很多，但存在實際教學課時過少的問題。同時，面向對象語言課程學習難度比較大，包含各種不同需求的應用框架，而傳統的教學內容主要偏向基本理論學習，導致學生不能真正掌握面向對象的核心思想，對知識點理解困難，學習熱情降低，教學效果不夠理想[1]。

移動互聯大背景下應用開發的理論與實踐教學模式，要求學生既要掌握扎實的計算機理論知識，又要掌握大數據、云計算等新理念、新技術。學生只有結合教學實踐，學習運用新技術，提高知識儲備，才能提升自己的實踐開發能力和項目管理能力。

1.3 程序設計類課程缺乏連貫性和一致性

當前面向對象理論教學中各章節之間的關聯性較小，實踐操作注重驗證性實驗，且前后實驗沒有連貫性和一致性，導致學生不能整體把握面向對象程序設計思想，缺乏對面向對象思想的宏觀認識，實踐動手能力很難提高，更沒有參與大型軟件項目的能力。

考慮到近年來，云計算、移動互聯網、大數據、人工智能等技術的飛速發展，計算機專業畢業生的就業市場前景廣闊。這對高校計算機專業學生培養，尤其是計算機軟件開發人員培養來說，既是機遇也是挑戰。

2 教學改革的措施和方法

2.1 合理組織教學內容

在實踐教學的初始階段和中間階段，按照學生對事物的普遍認知規律，可以采用從宏觀到具體的認識方式，合理組織教學內容。首先，通過一個或多個覆蓋知識點廣的應用程序，讓學生構建對面向對象程序設計課程較完整的認識[1]，提高學生學習編程設計的興趣。然后，把實際應用程序各部分功能的實現原理，合理分解到教學的各章節知識結構中，使學生建立整體概念，然后逐步細化，掌握知識點，由點到面、由淺到深地學習。這種層次化的學習方式，能夠滿足學生學習課程的興趣。實踐證明，帶有目的性的教學，能夠有效提高學生的學習效率。在教學的最后階段，要求學生在掌握全部知識后進行總結，構建宏觀的程序設計思維，利用掌握的知識和方法重新思考教學初期提供的完整程序，并鼓勵學生動手解決類似問題，以實現對知識的融會貫通，進而提高學生的實踐能力。

2.2 激發學生的學習興趣

興趣是最好的老師。在實際教學中，只有激發學生主動學習的熱情，才能獲得更好的教學效果[2]。教師在安排教學內容時，需要注重以下幾點。首先，要注重學生對面向對象程序設計類課程的第一印象，在第一堂課上激發學生對該課程的興趣。比如C++程序設計教學，在第一堂課上教師給學生演示常用的軟件程序（QQ、微信、游戲等），讓學生認識到這些程序就是將要學習的內容，學習完本課程也能寫出如此實用的程序 [1]。其次，在往后的教學中，要避免照本宣科地給學生解釋知識要點，特別是比較枯燥、難以理解的知識點，例如繼承、多態，可以通過生活中的類似案例來講解，不僅讓學生明白編程語言的思想來源于生活，更能加深學生對知識點的理解。最后，在課程結束前，帶領學生重新學習第一堂課的內容，介紹知識點在具體程序中如何運用，使學生明白課堂所學的知識點是構成復雜程序的基本元素。學生在課程學習完成后，要注意歸納總結，深入理解面向對象的核心思想，在實踐中不斷提升自己的動手能力。

2.3 教學方法改革

在實際教學中，應當以學生自主思考學習為主，教師起指引方向和介紹方法的作用，調動學生積極性，讓學生敢于表達自己的見解。教師可以引導學生相互討論[3]，讓學生成為課堂的主角。程序設計是一門實踐性強的課程，當學生做課程設計遇到錯誤時，教師要真正給學生講清楚錯誤的原因，讓學生動手調試，錯誤能夠加深學生對知識點的理解。同時，每做完一個任務，教師就要對學生進行評價，站在學生的角度，幫助學生理清思路。這樣，學生不僅可以清楚問題的本質，還能獲得更多的自信，增強對程序設計課程的學習興趣。

2.4 教學手段改革

針對面向對象程序設計課程抽象不易理解的特點，在實踐教學中可以采取多媒體的教學方式，有利于學生對知識點的理解。教師借助網絡通信工具，通過開設微信和QQ課程學習交流群[4]，鼓勵學生相互幫助。學生遇到問題，可在交流群中提出，請其他學生回答問題。對有見解、態度端正的學生，可以給予獎勵， 以構建良好的學習氛圍。課堂時間有限，教師在課余時間可以通過網絡通信工具加強與學生的溝通交流，給學生發送課件、參考書、源代碼等資料，以彌補課堂課時太少的問題[5]。同時，要注重利用網絡資源，例如MOOC、網易云課堂等在線學習資源，鼓勵學生自主學習。

2.5 課程評價改革

合理的課程評價是對學生學習效果的客觀反映。面向對象程序設計是一門實踐性很強的課程，課程評價要采用全面的評價方式，結合學生的課堂表現，對學生的程序設計能力做出評價。針對面向對象程序設計課程的特點，可以根據學生的課堂表現、課程設計和綜合程序等幾方面綜合評價。課堂表現可以在回答問題次數、上課出勤率、課后作業完成等方面對學生進行評價；課程設計考核可以通過參與課程設計次數、課程設計報告質量、實驗代碼質量等方面考核；綜合程序練習可以通過團隊成員互評、程序驗收答辯、項目綜合評價等給學生打分；最后再綜合這幾方面的分數，給出一個能夠真實反映學生程序設計實踐水平的分數評價，更好地激發學生的學習熱情，實現學生專業技能和學科應用能力的提升。

2.6 面向需求設置實驗教學內容

在教學中，首先要注重講解理論知識，但更要注重將面向對象程序設計中的理論知識與具體程序設計相結合，讓學生在實踐中強化對理論知識的理解，提高學生分析、解決問題的能力，并培養學生對程序設計的興趣。

在面向對象程序設計教學中，將配套一個完整的面向需求的實驗設計。課程實驗設計基于MASON仿真平臺，MASON是由George Mason大學用Java開發的離散事件仿真庫，全稱為Multi-Agent Simulator of Neighborhood[6]。選擇MASON平臺是因為該平臺的設計具有以下優點：①性能高效，MASON的設計思路是為了使軟件更小且運行速度更快；②易上手，MASON仿真平臺操作簡單，官方亦提供了完整的操作文檔，即使初次接觸面向對象課程的學生也能快速入門，不必花費過多時間了解框架平臺的使用方法，可將學習精力集中在程序設計，更好地將課程知識運用到實踐操作；③擁有可視化GUI選項，MASON仿真平臺提供了GUI接口，方便操作者使用[7]。根據學生反饋，在初次接觸面向對象程序設計時，就能自己動手寫出帶有GUI的程序，更容易提升對面向對象程序設計的興趣和學習熱情。

在教學實驗中，參考面向對象程序設計教學內容和MASON平臺的特點，筆者設計了配套的課程實驗，實驗題目見表1。學生在課程初期可以根據興趣選擇一個實驗題目，獨立完成實驗。隨著課程不斷進行，對實驗的程序設計要求由淺入深、層次推進，每個階段將需求與最新的知識點相結合，既深化了課堂的理論知識，又強化了動手能力和解決問題能力，讓學生切身體會到面向對象程序設計的優點。

具體來說，應采用從整體到局部的方式組織教學內容，將課程分為4個層次：①面向對象語言基礎；②類與對象，繼承與派生；③設計模式；④軟件工程理論及大型軟件的研發和維護。在教學中將圍繞這4個層次的知識體系進行課堂教學和實驗設計。隨著理論教學的推進，學生在課堂和試驗中學到的知識越來越多，實驗也將逐步擴展成為一個小型項目，完成對學生程序設計綜合能力的訓練。

教學實驗的設計將采用滾雪球的疊加方式[8]，設計思路見圖1。實驗的設計應該將不同層次的知識點貫穿起來，隨著知識層次的深入，將現階段實驗逐步遷移到下一知識層次，并不斷對實驗提出新的要求和改善目標。表2是其中一個實驗的概要設計描述。

在實驗課程的實際運行中，還將對實驗的管理、考核方式進行改革。實驗課程的時間安排將采取分階段檢查的方式，每一階段在前一階段已完成的情況下，由教師對當前的階段性成果進行評估；然后再根據實驗選題設置新的需求或對已完成的需求提出修改，讓整個實驗進度循序漸進，由易到難；最終將綜合各個階段的成果進行綜合考核，將實驗考核分數作為最后總評成績的重要參考之一。

3 結 語

本文針對面向對象程序設計課程的教學現狀，根據學生對事物認知規律，合理組織教學內容，旨在教學過程中不斷激發學生的學習樂趣。學生對面向對象程序設計的思想有了清晰的認識，在實踐過程中能夠運用面向對象程序設計的方法，編寫出擴展性強、實用性強的軟件。利用MASON仿真平臺完成課程設計，能夠更好地鍛煉學生的動手實踐能力。近一年的實踐證明，采用這種教學方式，學生的學習熱情明顯提高，教學效果得到了顯著提升。在今后的教學過程中，我們將不斷改進這種教學方式，以提高學生的實踐動手能力為目標，順應時代的需求，不斷完善教學模式。

參考文獻：

[1] 黃素萍. 面向對象程序設計教學改革模式研究[J]. 教育教學論壇， 2013（2）： 264-265.

[2] 葉恒舟， 牛秦洲. Java教學實踐與編程思維培養[J]. 計算機教育， 2009（21）： 115-116.

[3] 朱玲， 宋虹. 英語學習需求視角下的理工類高校大學英語課程設置[J]. 教育教學論壇， 2013（2）： 265-267.

[4] 孫麗君， 鄒紅艷. 以應用和創新能力培養為目標的Java開發技術與應用課程建設與教學實踐[J]. 計算機教育， 2016（12）： 38-41.

[5] 趙玲玲， 邵秀鳳， 李丹丹.“Java程序設計”平臺課建設課程改革[J]. 北京城市學院學報， 2016（5）： 80-85.

[6] Luke S， Balan G C， Panait L A， et al. MASON： A Java multi-agent simulation library[EB/OL]. [2017-05-26]. https：//wenku.baidu.com/view/b2d2572b453610661ed9f4f3.html.

[7] 陳悅峰， 董原生， 鄧立群. 基于Agent仿真平臺的比較研究[J]. 系統仿真學報， 2011（1）： 110-116.

[8] 尹義龍. 數字媒體技術專業的教學實踐體系探討[J]. 計算機教育， 2008（15）： 23-27.

（編輯：孫怡銘）