面向对象程序设计的深度教学模式改革

袁运浩+葛桂萍+李云+陈才扣

（扬州大学 信息工程学院，江苏 扬州 225127）

摘要：不同于传统的结构化程序设计方法，面向对象程序设计具有更多复杂难懂的概念。受深度学习思想启发，本文结合自身教学实践，主要探讨面向对象程序设计课程的深度教学模式，以期培养出的学生具有“分析、评价和创造”的高阶思维认知，从而提升他们在实践应用中的程序设计与开发能力。

关键词：教学改革；教学模式；深度学习；程序设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）18-0112-02

实际应用中，面向对象程序设计已成为人们广泛采用的一种程序设计方法，是计算机软件设计和开发人员必须掌握的一种基本思想和技术。本质上，面向对象程序设计方法以类的具体实例——对象为基础，利用特定的软件工具将对象客体描述直接转换为相应的软件结构。此设计方法的应用，成功地解决了传统结构化程序设计方法中客观对象描述与软件结构之间的不一致性问题。与结构化设计方法相比，面向对象程序设计方法具有开发周期短、代码冗余度小、实现简单方便、软件维护难度与代价低等优点。更为重要的是，其实现了重用性、灵活性以及扩展性等软件工程的三个主要目标。由于面向对象程序设计的众多优点，国内高校普遍为计算机科学与技术、软件工程等专业本科生开设了这一课程，以期学生能够深入理解面向对象的基本思想和设计原则，较为系统地学习面向对象的设计模式，从而促使学生掌握关键的面向对象的程序设计技术，培养他们对相关新兴技术的快速学习能力。

一、面向对象程序设计的主要特征

不同于传统的结构化程序设计方法（即面向过程的程序设计方法），面向对象的程序设计方法主要有如下特征。

1.抽象性。在现实世界中，许多特定事物或过程总是存在着某些相似特性，将这些相似特性加以归纳，并暂时忽略它们之间的不同与差异，这就是所谓的抽象。也就是说，抽象更多地强调实例的本质特性（即共有特征），而不考虑它们的细节与不同。例如，在设计教学管理信息系统时，教师这个对象仅需考虑他们的工号、姓名、所在院系等与系统相关的共同特性，而不用考虑他们的身高、体重等信息。

2.封装性。封装是面向对象程序设计的基础，是一种信息隐藏技术，就是将数据和基于数据的操作集中起来放在对象内部。从外面看，对象是一个不透明的黑盒，即用户无法知道它的数据结构细节和操作的具体实现算法，这种方法自然地将用户和设计者分开。事实上，用户无须了解实现操作的具体细节，仅需利用设计者向外界提供的接口即可。

3.继承性。继承是面向对象程序设计的又一重要概念。它可以使相关子类自动地共享父类中已定义的各种数据（属性）与方法，而不需要重复地定义它们。另外，子类在继承父类中的数据和方法的同时，也可重新定义某些特有的属性与方法，使其具有与父类不同的功能。

4.多态性。多态性是指相同方法在不同的类层次中有不同的表现形式与功能。也就是说，对于一个具体的行为（方法）来说，父类和子类可以公用它的名字，但不同的类却按自己定义的算法来实现这个行为。多态性机制不仅增加了面向对象软件系统的灵活性，减少了信息冗余，而且显著提高了软件的可重用性和可扩充性。

由于面向对象的程序设计不同于传统的结构化程序设计方法，且其具有诸如上述的许多复杂难懂的概念，因此，传统的以“教师主讲、学生主听”的课堂教学模式已不能很好地满足面向对象的程序设计课程。为了改善并提高面向对象程序设计课程的教学质量和学生参与度，本文结合自身教学实践，探讨基于深度学习思想的面向对象的程序设计教学模式与方法，以期激发学生的课堂参与热情，深化他们对面向对象程序设计相关概念的深层次理解，从而提高编程能力和学习兴趣。

二、面向对象程序设计的深度教学模式

深度学习理论于1976年由Ference Marton和Roger Saljo两位美国学者首次提出，它不仅关注学生的学习结果，而且特别重视学生对学习内容的整体认知和复杂问题解决能力的提升。深度学习的本质特征是学生高阶思维的培养，即对学生分析、评价及创新高级认知能力的培养。通过深度学习方式，学生不仅可以记忆和理解课堂知识，而且还能灵活应用已有知识分析和解决实际问题。本文建议的面向对象程序设计深度教学模式受深度学习思想的启发，是一种提高学生学习兴趣和质量的教学方法。

1.积极探寻方法与途径，深度了解学生。教学由“教师的教”和“学生的学”两个方面组成，缺一不可。在讲授面向对象程序设计课程之前，教师必须寻找各种方法了解自己的学生，遵循“个性特点—兴趣爱好—知识水平—接受能力—自主学习”的链式方式逐一进行深入了解。通过深度了解每位学生，教师才有可能准确地把握住教学的深度、广度及进度，做到心中有数。同时，深度了解学生也会让他们感受到教师的用心和负责，从而树立良好的教师形象，使他们喜欢面向对象程序设计这门课程。

2.强化记忆基础，促进知识理解与应用。根据布鲁姆的认知维度层次理论，低阶思维主要是指记忆、理解和应用三个认知层面。记忆是从较长时间的记忆库中获取相关知识的一种手段。记忆不仅是理解和应用的基础，更是学习和解决复杂问题必不可少的一环。由于面向对象程序设计有着众多复杂难懂的概念，因此在符号说明、概念理解、逻辑学习及知识应用之前，教师应首先让学生牢固记忆已有的概念、方法与理论。如果学生不能熟练掌握面向对象程序设计中的基本概念和方法，那么他们也很難理解面向对象程序设计的核心思想，从而影响他们基于面向对象思想的程序开发。要使学生既有兴趣又有热情地学习相关概念，这就需要教师苦练内功，尽可能地对讲解内容追本溯源，让学生清晰地知道面向对象中的概念，特别是核心概念的来龙去脉，讲明为什么需要这些概念，将来在哪些地方涉及这些概念，如何使用它们并将这些概念外延到其他课程的情况。学生只有将最原始、最枯燥的概念搞清楚，才有可能进一步地对相关知识应用产生兴趣，进而提高学习效能感。

3.建立良好的课堂交流环境，实现深度互动教学。对于面向对象的程序设计课程，有效的教学应是建立在师生间的畅所欲言，不断进行智慧碰撞、感悟传达以及体验分享。要想实现深度互动教学，教师应努力构建良好的课堂交流环境，营造民主、平等、和谐的教学氛围，通过“质疑—猜想—验证”的方式推进交流，不断增进师生感情。通过真诚的交流与沟通，学生能够积极摆脱自我压抑和束缚，敢于想象，勇于表达，乐于交流，从而促进思维发展，提高学习情感体验。同时，教师也能实现对教学内容的深度理解，使其处于轻松愉悦的情绪状态，更易闪现教学灵感，从而激发更多的教学激情和创造力。

4.推动高阶思维发展，引导学生批判建构和深度反思。由于面向对象程序设计的复杂和实际应用的多变，学生的学习注定不能仅仅停留在记忆、理解和简单应用的低階思维层面上。这就要求教师在授课过程中必须以分析、评价和创造的高阶思维认知作为培养目标。教师要对学生的学习进展加以关注，及时给予合理的反馈，启发他们将面向对象的相关知识加以整合与评价，从而引导学生自主地深度学习，能将己有的知识归到相关的概念系统中，在批判反思的基础上建构属于自己的新的认知结构。只有这样，学生才能在实践中灵活运用所学知识，创造性地进行程序设计与开发。

三、结论

受深度学习思想启发，本文结合自身教学实践，主要探讨面向对象的程序设计课程的深度教学模式，以期培养出的学生具有分析、评价和创造的高阶思维认知，从而提升他们在实践应用中的程序设计与开发能力。

参考文献：

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[5]安德森·布卢姆.教育目标分类学（修订版）[M].北京：外语教学与研究出版社，2009.

收稿日期：2016-11-26

基金项目：扬州大学2016年校级本科教育教学改革研究项目（项目编号：YZUJX2016-32C，项目名称：面向对象程序设计教学模式和课程体系改革研究）

作者简介：袁运浩（1983-），男，江苏徐州人，博士，副教授，研究方向：模式识别、机器学习、信息融合；葛桂萍（1969-），女，江苏高邮人，硕士，副教授，研究方向：多媒体技术、计算机视觉；李云（1965-），男，安徽合肥人，博士，教授，研究方向：模式识别、机器学习、云计算；陈才扣（1967-），男，江苏姜堰人，博士，教授，研究方向：模式识别、机器学习、计算机视觉。