文章編號：1672-5913(2008)08-0056-02

摘要：本文討論了軟件設(shè)計(jì)模式課程教學(xué)中的幾個(gè)問題，介紹了經(jīng)典的PBL教學(xué)法及其不足，對其教學(xué)過程設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)并給出了一個(gè)教學(xué)案例，另外本文還就應(yīng)用PBL教學(xué)法的注意事項(xiàng)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：PBL；軟件設(shè)計(jì)模式；計(jì)算機(jī)教學(xué)；面向?qū)ο螅唤虒W(xué)方法

中圖分類號：G642

獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

“軟件設(shè)計(jì)模式”是一門理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的課程，內(nèi)容抽象難懂，目前的大部分教材僅僅在一般意義上給出了各種模式的定義、結(jié)構(gòu)、代碼框架，授課時(shí)容易出現(xiàn)內(nèi)容空泛、言之無物的情形，學(xué)生感覺這門課程比較困難。如何根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，選用合適的教材，采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法是提高軟件設(shè)計(jì)模式教學(xué)效果所必須要解決的問題。本科學(xué)生的特點(diǎn)我們很難改變，教材問題可以通過授課教師的主觀努力，以講義和補(bǔ)充材料的方式加以解決，而本文則主要討論軟件設(shè)計(jì)模式的教學(xué)方法問題，即在軟件設(shè)計(jì)模式課程的教學(xué)中如何使用PBL教學(xué)方法來提高教學(xué)效果。

1PBL及改進(jìn)的教學(xué)過程設(shè)計(jì)

PBL(Problem-based Learning)是一種行之有效的“做中學(xué)”教學(xué)方法，最初是由Barrows在加拿大McMaster大學(xué)提出來的一種教學(xué)策略和課程設(shè)計(jì)思想，符合以學(xué)生為中心的自我引導(dǎo)學(xué)習(xí)的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。有效的PBL可以提高學(xué)生下面這幾方面的能力和素質(zhì)：解決問題的技能；思維能力；團(tuán)隊(duì)合作能力，包括賞識和包容異類學(xué)習(xí)同伴的精神；組織利用時(shí)間的技能；獲取和評價(jià)信息的能力；傳播信息的技能；計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力等。

在教學(xué)中引進(jìn)PBL教學(xué)法后我們發(fā)現(xiàn)該方法的不足之處，主要問題是：時(shí)間消耗量大，學(xué)生學(xué)習(xí)的效率不高；在班級規(guī)模較大時(shí)，教師對教學(xué)的組織和教學(xué)過程的控制也存在很大的困難；以小組為單位，容易造成學(xué)生能力發(fā)展不均衡，出現(xiàn)小組內(nèi)某些學(xué)生成為主導(dǎo)，另一些學(xué)生則濫竽充數(shù)的情況。為此我們對PBL方法作了一些修改，教學(xué)過程設(shè)計(jì)如下：

(1) 提出一個(gè)與本次課程要學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)模式相關(guān)的設(shè)計(jì)問題。這一步非常關(guān)鍵，提出的設(shè)計(jì)問題必須與學(xué)生已有的基礎(chǔ)較接近，規(guī)模適中，是學(xué)生可能完成的任務(wù)。這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(2) 講授與該設(shè)計(jì)模式相關(guān)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則。對這些原則的講授可以貫穿在該門課程的整個(gè)教學(xué)過程中，適當(dāng)?shù)闹貜?fù)和強(qiáng)調(diào)可以加深學(xué)生的印象，促使學(xué)生在其今后的設(shè)計(jì)中自覺運(yùn)用設(shè)計(jì)原則，即使不套用設(shè)計(jì)模式，也能產(chǎn)生良好的設(shè)計(jì)方案。

(3) 給學(xué)生留出時(shí)間，讓學(xué)生設(shè)計(jì)前面問題的解決方案。要求每個(gè)學(xué)生自己進(jìn)行設(shè)計(jì)，但允許和同學(xué)討論。

(4) 抽取并公布學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，組織同學(xué)討論其優(yōu)劣，對比與事先提出的設(shè)計(jì)目標(biāo)的差距并分析原因。

(5) 以相應(yīng)設(shè)計(jì)模式的思路，對學(xué)生的方案進(jìn)行改進(jìn)，并給出其簡單實(shí)現(xiàn)。

(6) 從上述實(shí)例中提煉出要講授的設(shè)計(jì)模式，總結(jié)其意圖、結(jié)構(gòu)、角色、示意性代碼，分析其可能的變化。

(7) 布置一個(gè)類似的設(shè)計(jì)問題作為課偶作業(yè)，要求學(xué)生給出完整的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

我校“軟件設(shè)計(jì)模式”課程只有32個(gè)學(xué)時(shí)，在這么短的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生完整深入地掌握23個(gè)設(shè)計(jì)模式是不現(xiàn)實(shí)的。

我們在制定教學(xué)大綱時(shí)充分考慮到了這個(gè)問題，選取了其中一部分作為課堂教學(xué)的內(nèi)容，選取的準(zhǔn)則是：①是常用模式；②在模式分類中具有代表性。其余的設(shè)計(jì)模式則留給學(xué)生課后自學(xué)。

2一個(gè)基于PBL的設(shè)計(jì)模式教學(xué)案例

Strategy Pattern(策略模式)是一種常用的重要的設(shè)計(jì)模式，下面以該設(shè)計(jì)模式的教學(xué)為例，說明PBL教學(xué)方法的應(yīng)用。

(1) 提出問題。某公司銷售打印機(jī)時(shí)有一定的折扣讓利給顧客，但折扣計(jì)算的方法有很多種，如不打折、每臺減扣固定的金額、按售價(jià)的5%打折等?，F(xiàn)在要為該公司開發(fā)銷售系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)打印機(jī)銷售時(shí)的折扣計(jì)算，要能夠靈活地選用折扣計(jì)算方法，并且可以很容易地增加或修改折扣計(jì)算方法，而不至于對整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)造成困難。

(2) 相關(guān)設(shè)計(jì)原則的講授。本設(shè)計(jì)模式主要涉及三個(gè)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則：針對接口編程，而不是針對實(shí)現(xiàn)編程；優(yōu)先選用對象組合，而不是類繼承的軟件復(fù)用方式；分離變化，并對變化進(jìn)行單獨(dú)封裝以使得今后對軟件的維護(hù)局部化。在講授這三個(gè)原則時(shí)，各舉簡單的例子加以說明。

(3) 讓學(xué)生解決第一步提出的問題，給出設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)時(shí)盡量運(yùn)用前面講授的三個(gè)設(shè)計(jì)原則。要求每個(gè)學(xué)生自己動手，但鼓勵討論。

(4) 抽取學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，并比照第一步提出的設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行分析討論。由于時(shí)間關(guān)系，不可能對每個(gè)學(xué)生的方案進(jìn)行討論，一般鼓勵學(xué)生主動提交，主動提交的學(xué)生一般認(rèn)為自己的設(shè)計(jì)方案較好，此外也可以選一個(gè)不理想的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論。

學(xué)生的設(shè)計(jì)方案五花八門，圖1是其中的一種。

圖1 學(xué)生的一個(gè)設(shè)計(jì)方案

該設(shè)計(jì)方案部分運(yùn)用了講授的設(shè)計(jì)原則，如PrinterSaler使用抽象類Printer而不是直接使用具體類HPPrinter等，這體現(xiàn)出學(xué)生試圖運(yùn)用針對接口編程的原則；該方案將計(jì)算折扣的方法單獨(dú)抽象成一個(gè)接口，但卻是用打印機(jī)的具體類來實(shí)現(xiàn)該接口的，說明了設(shè)計(jì)者意識到計(jì)算折扣是變化的部分，試圖將其分離出來，但卻沒有將它進(jìn)行獨(dú)立的封裝，因此對改善系統(tǒng)的可維護(hù)性和折扣方法的靈活選用并無多大幫助，而且由于抽象類Printer沒有實(shí)現(xiàn)該接口，使得PrinterSaler通過使用Prinetr來計(jì)算折扣難以實(shí)現(xiàn)。

通過分析和討論(這一過程要鼓勵學(xué)生參與發(fā)言，而不是教師唱獨(dú)角戲)學(xué)生的方案，指出其不足，并一步步加以優(yōu)化，最后可以得到基于Strategey模式的設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。

圖2 基于Strategy Pattern的設(shè)計(jì)方案

在此強(qiáng)調(diào)由于折扣計(jì)算方法的分離和單獨(dú)封裝，就可以通過實(shí)例化不同的具體折扣計(jì)算類ConcreteDiscount并賦值給Printer的引用變量(假定為Discount)，然后通過調(diào)用discount.calcDiscount()靈活選用相應(yīng)的折扣計(jì)算方法；折扣計(jì)算方法可以被所有打印機(jī)類復(fù)用，甚至可以被其他類復(fù)用；而且修改或增加新的折扣計(jì)算方法也不會影響其他打印機(jī)類的代碼。

(5) 為了使學(xué)生有更為切身的體驗(yàn)，給出上述設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)代碼，編譯并演示運(yùn)行結(jié)果。

(6) 從上述實(shí)例中提煉出要講授的設(shè)計(jì)模式，總結(jié)其意圖、結(jié)構(gòu)、角色、示意性代碼，分析其可能的變化。

(7) 布置一個(gè)類似的設(shè)計(jì)問題，作為作業(yè)，要求學(xué)生給出完整的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

參考文獻(xiàn)

[1] 張屹，祝智庭. 建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下的信息化教育[J]. 電化教育研究，2002，(1).