摘要：本文通過改進(jìn)教學(xué)理念與教學(xué)方法，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，探索有效的VC++與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，通過案例驅(qū)動和作業(yè)答辯的方法，使學(xué)生牢固掌握VC++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)原理，熟練使用VC++常用控件設(shè)計(jì)圖形用戶界面，以及掌握結(jié)合了數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)的VC++編程。案例驅(qū)動的教學(xué)方式，通過設(shè)計(jì)與學(xué)生專業(yè)和興趣相結(jié)合的，實(shí)戰(zhàn)性強(qiáng)的題目，讓學(xué)生結(jié)合自己專業(yè)知識和技能完成任務(wù)，理解深刻VC++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)知識，作業(yè)答辯中以問答形式加深印象，解疑答惑，互相學(xué)習(xí)，使學(xué)生從根本上理解、掌握并靈活運(yùn)用這些知識。

關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)工程；VC++面向；對象程序設(shè)計(jì)；教學(xué)方法

Driving Teaching Method of VC++ and Object Oriented Programming in Biomedical Engineering

WU Bo，ZHANG Nan，WU Wen-yi，DU Jing，CHEN Hui，LIU Zhi-cheng

（Department of Medical Informatics，School of Biomedical Engineering，Capital Medical University，Beijing 100069，China）

Abstract：By improving the teaching philosophy and teaching methods， we explore the effective VC ++ object-oriented programming and teaching methods according to the characteristics of students specializing in biomedical engineering. In the teaching process， we design the case-driven and case representation methods to help students have a deep understand of the VC ++ object-oriented programming principles and gain the skill of VC ++ graphical user interface programming by using the common controls， and acquire the skill of database access programming technology. The case is designed to have the high requirements to the actual operating ability which considers students' professional interests at the same time. Students can accomplish the case using their own professional knowledge and skills. In this process， students can deepen their knowledge about the VC ++ object-oriented programming principles. In the process of making representation and the questions answering， students can learn from each other. Therefore the final goal can be achieved that they can fundamentally understand and master the knowledge and proficiently use it.

Key words：Biomedical Engineering；VC++ object-oriented programming；Teaching methodology

1引言

生物醫(yī)學(xué)工程是一門交叉學(xué)科，它運(yùn)用理學(xué)、工程學(xué)的理論和方法，解決生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為學(xué)或衛(wèi)生學(xué)中問題，以及進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)研究[1-2]。近年來，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也獲得了廣泛應(yīng)用，并促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，例如醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助診斷，醫(yī)院信息管理等。因此，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)成為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育教學(xué)的重要分支，很多醫(yī)學(xué)院校設(shè)置了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)[3-8]，甚至很多理工類院校的計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院開設(shè)了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)[9]。

程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要技能，是在醫(yī)學(xué)信息學(xué)的科研或應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新算法或功能的重要手段。C++是經(jīng)典的面向?qū)ο缶幊谭椒?，是目前使用最廣泛的編程語言。C++面向?qū)ο笳Z言的特性使之具有簡潔高效的特性的同時，兼具靈活性的特點(diǎn)，使它即適用于大型程序設(shè)計(jì)，又能夠較好地兼容C語言。因此，面向生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生的C++面向?qū)ο缶幊痰慕虒W(xué)問題研究成為近年來的研究熱點(diǎn)[10]。VC++是微軟開發(fā)的C++可視化集成編程環(huán)境Microsoft Visual C++的簡稱，不但支持C與C++的開發(fā)，也支持可視化編程，而且它具有數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)ADO.NET，是強(qiáng)大的編程工具。在我們課程中，采用了Microsoft Visual Studio 2008 C++版本的軟件，目前這個版本是較新，而且比較穩(wěn)定的版本。

2案例

2.1設(shè)計(jì) VC++面向?qū)ο蟪绦蜻@門課程主要分為兩個層次，首先是要講解面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)原理；其次講解基于NET Framework的窗體應(yīng)用程序編程，包括ADO.NET數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，以及窗體與數(shù)據(jù)庫的配合編程。第一層次的知識比較抽象，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想和原理是從面向過程的程序設(shè)計(jì)演變進(jìn)化而來，其規(guī)則適用于大規(guī)模程序設(shè)計(jì)，對于編程經(jīng)驗(yàn)較少的學(xué)生來說，深刻理解較難。第二層次知識更注重實(shí)際操作，程序設(shè)計(jì)的運(yùn)行結(jié)果更加直觀，且容易實(shí)現(xiàn)一定功能。所以，很多學(xué)生更加喜歡學(xué)習(xí)這部分知識。但是，第一層次的知識為第二層次知識的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)知識掌握不牢固，將會導(dǎo)致窗體程序設(shè)計(jì)時遇到大的問題。因此，需要設(shè)計(jì)綜合性的課題，使學(xué)生在實(shí)際操作中既鞏固了基礎(chǔ)知識，又能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)探索興趣。

針對這些特點(diǎn)，我們在課程最后設(shè)計(jì)了與醫(yī)學(xué)相關(guān)的案例，具體內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)具有簡單功能的，類似醫(yī)院信息系統(tǒng)子系統(tǒng)的軟件。使用C++控件完成具有Windows風(fēng)格的界面。軟件要求使用按鈕控件，按鈕必須有Click事件，并且Click事件必須完成一定功能，例如 \"查詢\"按鈕，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫查詢；要求使用文本框控件，文本框要有功能，例如使用Validated事件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)；要求使用列表框，組合框，dataGridView控件任選其二使用，并且這兩者間要有數(shù)據(jù)的聯(lián)系，列表框中數(shù)據(jù)可以添加到組合框中，或組合框中數(shù)據(jù)可以添加到數(shù)據(jù)庫等等；要求必須使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)（SQL Server或Access），要求能查詢、修改、更新或刪除表。外觀要求美觀，可以為窗體添加背景圖片，編譯與運(yùn)行過程中不能有錯誤。完成案例后，需要學(xué)生參加大作業(yè)答辯環(huán)節(jié)，答辯時要求通過ppt幻燈片講解，結(jié)合軟件功能演示，代碼講解來向?qū)W生和老師展示自己的成果。學(xué)生答辯結(jié)束時有老師和學(xué)生的提問時間。

本案例既能結(jié)合學(xué)生知識背景，激發(fā)學(xué)生動手動腦興趣，又能將課程知識點(diǎn)大部分涵蓋在案例里，使學(xué)生通過做案例加深對課程知識點(diǎn)的理解，又鍛煉了實(shí)際操作能力，同時，本案例有留給學(xué)生自主發(fā)揮的空間，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能動性，學(xué)有余力的同學(xué)能夠通過自學(xué)，實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的功能。最后，通過大作業(yè)答辯，鍛煉了同學(xué)們演講能力和溝通能力，并且進(jìn)一步加深了知識點(diǎn)的掌握。

2.2實(shí)現(xiàn) 學(xué)生根據(jù)案例要求，完成了一款體檢信息查詢軟件。圖1為體檢信息查詢軟件的界面。本體檢信息查詢器的設(shè)計(jì)思路是，①可以通過錄入，將體檢人的體檢信息添加進(jìn)數(shù)據(jù)庫，信息包括姓名、性別、年齡、血壓、心率、身高和體重；②能夠通過姓名字段，查詢數(shù)據(jù)庫中的某條記錄，并且根據(jù)查詢到的體檢信息，可以生成此人的體檢報(bào)告。下面我們從軟件的控件和數(shù)據(jù)庫兩方面介紹軟件的實(shí)現(xiàn)。

圖1 體檢信息檢查軟件的界面

2.2.1窗體設(shè)計(jì) 控件布局如圖1所示，具體實(shí)現(xiàn)為：向姓名文本框中輸入查詢關(guān)鍵字姓名，單擊查詢按鈕，觸發(fā)Click事件，可以實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中以按照姓名字段進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果添加到數(shù)據(jù)集dataSet11控件之中；查詢結(jié)果顯示在DataGridView控件中；單擊\"生成體檢報(bào)告按鈕\"，ListBox控件中生成體檢報(bào)告；血壓情況，心動情況和體重情況用ComboBox控件實(shí)現(xiàn)，每項(xiàng)給出了選項(xiàng)，用于輔助生成體檢報(bào)告的結(jié)果。

2.2.2 ADO.NET數(shù)據(jù)庫編程 在我們的案例之中，使用了Microsoft SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫。為了在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)VC++的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，我們的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的比較簡單，僅包含了一個單表，表中包括了\"性別\"、\"年齡\"、\"血壓\"、\"心率\"、\"身高\(yùn)"和\"體重\"等字段。首先，我們需要在在Visual Studio中連接數(shù)據(jù)庫。因?yàn)閂isual Studio環(huán)境只有連接到當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器后，服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫對VC++工程才可用。具體過程是：a）新建VC++ 窗體應(yīng)用程序，或打開一個已有的數(shù)據(jù)庫窗體工程。b）如果當(dāng)前沒有數(shù)據(jù)連接，則選擇\"工具\(yùn)"中的\"連接到數(shù)據(jù)庫\"選項(xiàng)，彈出\"添加連接\"對話框，如圖2所示，設(shè)置想要訪問的數(shù)據(jù)庫，各項(xiàng)設(shè)置完成并測試連接通過之后，不報(bào)錯，即已經(jīng)成功連接數(shù)據(jù)庫。可以打開Server Explorer窗口查看新建工程中已連接數(shù)據(jù)庫情況。

圖2 Visual Studio 2008中添加數(shù)據(jù)庫連接窗口

在VC++窗體應(yīng)用程序中訪問數(shù)據(jù)庫，必須要具備3個控件，分別是連接對象（sqlConnection），適配器對象（sqlDataAdapter）和綁定數(shù)據(jù)源對象（bindingSource）。綁定數(shù)據(jù)源控件可以為控件綁定數(shù)據(jù)庫，例如我們將要用到的數(shù)據(jù)視圖控件（dataGridView1）的數(shù)據(jù)源綁定。SqlDataAdapter是SQL Server與DataSet之間連接的橋梁，SqlDataAdapter帶有Fill和Update方法，F(xiàn)ill方法以數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)填充DataSet，而Update則能用DataSet中的數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)源。SqlConnection則用于打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，在VC++窗體應(yīng)用程序中打開數(shù)據(jù)庫連接后，可以用SQL查詢語言對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查找等操作。因此，要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫查詢的窗體應(yīng)用程序，需要首先添加這三個控件。

接下來生成DataSet，方法是單擊sqlDataAdapter1控件右上角的按鈕，在彈出菜單中選擇\"生成DataSet\"，單擊確定即可生成DataSet1實(shí)例，在Form1下方出現(xiàn)dataSet11控件實(shí)例。接下來可以在DataSet1實(shí)例的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)可查詢文本框，以及數(shù)據(jù)視圖控件（DataGridView）。\"姓名\"文本框?yàn)榻壎藬?shù)據(jù)源中\(zhòng)"姓名\"字段的可查詢文本框，可查詢文本框由DataSet1實(shí)例下，\"姓名\"字段的文本框控件添加。向可查詢文本框中輸入查詢關(guān)鍵字，配合按鈕的單擊事件，可實(shí)行數(shù)據(jù)庫的查詢。具體實(shí)現(xiàn)為，向按鈕控件的Click事件添加數(shù)據(jù)庫查詢，實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：

private： System：：Void button1_Click（System：：Object^ sender， System：：EventArgs^ e） {

this->sqlSelectCommand1->CommandText = L\"select * from result where 姓名like'\"+姓名TextBox->Text+\"%'\"；

sqlConnection1->Open（）；

reader=this->sqlSelectCommand1->ExecuteReader（）；

while（reader->Read（））

{

dr=dataSet11->result->NewRow（）；

dr[0]=reader->GetString（0）；

dr[1]=reader->GetString（1）；

dr[2]=reader->GetInt32（2）；

dr[3]=reader->GetString（3）；

dr[4]=reader->GetInt32（4）；

dr[5]=reader->GetInt32（5）；

dr[6]=reader->GetInt32（6）；

dataSet11->result->Rows->Add（dr）；

}

this->sqlConnection1->Close（）；

}

其中數(shù)據(jù)庫查詢語句如下：

this->sqlSelectCommand1->CommandText = L\"select * from result where 姓名 like'\"+姓名TextBox->Text + \"%'\"。

其中\(zhòng)"*\"可通配任意長度字符，\"%\"可通配任意單個字符，以實(shí)現(xiàn)對姓名的模糊查詢。及執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢命令。命令保存在sqlSelectCommand1對象的CommandText成員里。sqlConnection1->Open（）成員函數(shù)打開當(dāng)前數(shù)據(jù)庫連接，ExecuteReader（）方法則執(zhí)行查詢命令。查詢結(jié)果存入reader實(shí)例里，通過while循環(huán)，保存入數(shù)據(jù)集實(shí)例dataSet11之中。

接下來，將dataSet11中保存的查詢結(jié)果顯示在數(shù)據(jù)視圖控件（DataGridView）之中。首先，需添加數(shù)據(jù)視圖控件，方法是在Visual Studio環(huán)境中\(zhòng)"Data Sources\"瀏覽器中選中表，并拖動到Form1窗體控件實(shí)例中，即可添加DataGridView實(shí)例dataGridView1。同時，BindingSource和BindingNavigator組件都會自動出現(xiàn)，見圖3，并已經(jīng)將數(shù)據(jù)視圖所連接的數(shù)據(jù)庫的屬性設(shè)置好了。同樣添加\"添加新條目\"按鈕控件，并為按鈕添加Click事件，在事件中加入如下代碼：

private： System：：Void button4_Click（System：：Object^ sender， System：：EventArgs^ e） {

this->sqlDataAdapter1-> Fill （this->dataSet11）；

}

適配器對象的Fill方法用this->dataSet11填充數(shù)據(jù)視圖控件DataGridView。

單擊\"生成體檢報(bào)告按鈕\"，會在列表框控件（ListBox）中生成體檢報(bào)告。報(bào)告中可綜合顯示姓名文本框，組合框ComboBox實(shí)例中的血壓情況、心動情況和體重情況等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)代碼情況如下：

private： System：：Void button2_Click（System：：Object^ sender， System：：EventArgs^ e） {

this->listBox1->Items->Add（姓名TextBox->Text）；

this->listBox1->Items->Add（comboBox2->Text）；

this->listBox1->Items->Add（comboBox3->Text）；

this->listBox1->Items->Add（comboBox4->Text）；

}

2.3分析 案例設(shè)計(jì)時，我們綜合考慮到VC++教學(xué)中兩個層次知識間的關(guān)系，以及在教學(xué)過程中遇到的典型問題。怎樣通過大作業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過程、以及最后的答辯環(huán)節(jié)突出知識點(diǎn)，使學(xué)生加深理解和認(rèn)識，是我們要重點(diǎn)考慮的問題。①總結(jié)學(xué)生需要掌握的知識點(diǎn)，包括類的概念，對象的聲明，成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，以及數(shù)據(jù)庫與控件之間的交互；②設(shè)計(jì)答辯過程問題，幫助學(xué)生整理思路，了解他們所做工程與VC++基本的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想和原理之間的聯(lián)系，掌握窗體程序與數(shù)據(jù)庫連接編程相關(guān)重點(diǎn)知識。

根據(jù)上面的案例，結(jié)合知識點(diǎn)，我們答辯過程中設(shè)計(jì)了如下一些問題：①本窗體程序中，有哪個類？②類中包括哪些控件對象？它們有哪些成員函數(shù)（事件）？③哪部分代碼為對象成員函數(shù)（事件）的聲明？哪部分代碼為對象成員函數(shù)（事件）的定義？④控件的屬性修改了哪些？怎樣進(jìn)行修改？⑤數(shù)據(jù)庫端做了哪些設(shè)置？Visual Studio工程中怎樣設(shè)置數(shù)據(jù)庫連接的？⑥工程中連接數(shù)據(jù)庫字符串是什么？⑦工程中用了哪些與數(shù)據(jù)庫連接相關(guān)的控件？怎樣設(shè)置的？作用是什么？

通過上述問題的互動問答，能幫助學(xué)生溫習(xí)和理解第一層中類和對象的概念，成員函數(shù)的聲明和定義；掌握控件屬性設(shè)置，以及如何設(shè)置；掌握數(shù)據(jù)庫與窗體程序聯(lián)合編程中數(shù)據(jù)庫端SQL Server Management Studio的設(shè)置，以及如何在Visual Studio中設(shè)置以連接數(shù)據(jù)庫，加深 ConnectionString連接語句中數(shù)據(jù)庫查詢語句的使用。學(xué)習(xí)初步的VC++.NET和數(shù)據(jù)庫連接ADO.NET編程。

3結(jié)論

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目的是培養(yǎng)出能夠跨越理工科與醫(yī)學(xué)兩個專業(yè)領(lǐng)域的人才，使他們在今后的工作中成為兩個領(lǐng)域順暢交流，良好互動的橋梁，從而使學(xué)科之間激勵促進(jìn)，互相融合。我們根據(jù)醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了學(xué)生們感興趣的案例，激發(fā)學(xué)生編程的熱情，同時訓(xùn)練了學(xué)生程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的實(shí)際動手能力。接下來，我們結(jié)合作業(yè)答辯方式，設(shè)計(jì)了將理論與實(shí)際操作相結(jié)合的問答，讓學(xué)生結(jié)合他們實(shí)現(xiàn)的程序，深刻理解和掌握面向?qū)ο蟮木幊趟枷牒头椒ā?/p>

綜上所述，我們在生物醫(yī)學(xué)工程本科生的VC++與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中進(jìn)行了有意義的探索。

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編輯/肖慧