劉 晨

(喀什大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 喀什 844000)

0 引言

C#程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是微軟公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言.很多本科院校都開(kāi)設(shè)了C#程序設(shè)計(jì)這門課程.根據(jù)教育部《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見(jiàn)》（教高[2019]6 號(hào)）[1]等文件精神，需要堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”“產(chǎn)出導(dǎo)向”的教學(xué)理念[2-3].但是在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，“C#程序設(shè)計(jì)”課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式是：語(yǔ)句語(yǔ)法格式，語(yǔ)句的功能介紹，具體實(shí)例解釋最后是上機(jī)實(shí)踐.在“C#程序設(shè)計(jì)”課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，是以教師為主體不是以學(xué)生為中心.學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程結(jié)束后，只知道一些語(yǔ)法概念，并不清楚這門程序設(shè)計(jì)課程具體能做什么，實(shí)際編程能力也很弱，不足以勝任企事業(yè)單位工作要求.面對(duì)上述問(wèn)題，本文以實(shí)際指導(dǎo)學(xué)生參加中國(guó)大學(xué)生設(shè)計(jì)大賽新疆區(qū)賽區(qū)獲獎(jiǎng)作品《濾鏡算法研究與實(shí)現(xiàn)》作為被選擇項(xiàng)目，提出一種基于項(xiàng)目分解的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式“C#程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)方法，從而提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并最終解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際的編程水平.

1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“C#程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的實(shí)施

基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法是指任課教師將教學(xué)內(nèi)容分解設(shè)計(jì)成多個(gè)任務(wù)，在滿足正常教學(xué)需要的前提下引導(dǎo)學(xué)生積極思考探索，掌握課程的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而完成本門課程的學(xué)習(xí)[4-7].

1.1 實(shí)施方案

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式需要教師根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，將項(xiàng)目分解，將教學(xué)內(nèi)容貫穿到整個(gè)項(xiàng)目中去.這樣既能滿足以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式，又能體現(xiàn)“產(chǎn)出導(dǎo)向”的OBE 理念.任課教師需要設(shè)計(jì)合理的教學(xué)方案，需要選擇合適的項(xiàng)目，以任務(wù)的形式讓學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并最終能獨(dú)立或者協(xié)作完成整個(gè)項(xiàng)目.基于項(xiàng)目分解的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，使得學(xué)生不再以簡(jiǎn)單的方式學(xué)習(xí)C#程序語(yǔ)法，而著重于使學(xué)生提高對(duì)問(wèn)題的分析判斷和解決問(wèn)題能力，提高學(xué)生的實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力.

基于項(xiàng)目分解的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式課程教學(xué)中項(xiàng)目的選擇至關(guān)重要.教師要仔細(xì)選擇教學(xué)項(xiàng)目，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行解讀，將項(xiàng)目分解成若干個(gè)子系統(tǒng)[8-9]，并對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)涉及到的課程知識(shí)點(diǎn)歸納分析，幫助學(xué)生建立課程學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)圖譜.如以本人指導(dǎo)學(xué)生參加中國(guó)大學(xué)生設(shè)計(jì)大賽新疆區(qū)賽區(qū)獲獎(jiǎng)作品《濾鏡算法研究與實(shí)現(xiàn)》作為選擇項(xiàng)目，此項(xiàng)目基本涵蓋了“C#程序設(shè)計(jì)”課程的主要知識(shí)點(diǎn)，有集成開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹、語(yǔ)句、表達(dá)式、運(yùn)算符、選擇語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句、數(shù)組、類、WinForm、文件操作等，在滿足基本教學(xué)基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生在大一或大二所學(xué)習(xí)的C 語(yǔ)言知識(shí)，引入外部程序，將前面學(xué)習(xí)課程聯(lián)系起來(lái)，從而滿足各個(gè)層級(jí)水平學(xué)生的學(xué)習(xí)需要.

1.2 濾鏡算法

基于項(xiàng)目分解的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式課程教學(xué)中，難點(diǎn)在于項(xiàng)目中的濾鏡算法[10].學(xué)生以前沒(méi)有接觸過(guò)濾鏡算法，課堂教學(xué)中在不能占用正常授課任務(wù)完成的時(shí)間情況下，可以簡(jiǎn)單介紹一些濾鏡算法原理，以任務(wù)的形式讓學(xué)生在課下深入學(xué)習(xí)基本的算法原理.圖像濾鏡簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是使用程序?qū)D像處理成特定效果的過(guò)程.本項(xiàng)目濾鏡算法有灰度濾鏡、黑白濾鏡、反向?yàn)V鏡、去色濾鏡、單分量濾鏡（紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量濾鏡）、高斯模糊濾鏡、熔鑄濾鏡、懷舊濾鏡、徑向模糊濾鏡、連環(huán)畫(huà)濾鏡、冰凍濾鏡、浮雕濾鏡、徑向旋轉(zhuǎn)濾鏡.上述算法并沒(méi)有全部羅列所有用到的濾鏡算法，只說(shuō)明了高斯模糊濾鏡算法原理步驟，高斯模糊濾鏡算法的步驟如下：

（1）獲得高斯核.高斯核函數(shù)可以表示為

程序如圖1 所示，程序中dRadius 是高斯核半徑，sigmaS是參數(shù)σ.

圖1 高斯核獲取

（2）窗口和高斯核進(jìn)行加權(quán)計(jì)算.程序如圖2所示，width 是圖像寬度，height 是圖像高度，sw、zx和sum是變量，D是窗口半徑.

圖2 高斯模糊

1.3 項(xiàng)目分解

傳統(tǒng)的“C#程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)步驟：首先介紹開(kāi)發(fā)環(huán)境；然后進(jìn)行C#基本語(yǔ)法包括變量表達(dá)式運(yùn)算符、C#選擇循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組、面向?qū)ο?、常用類、WinForm 窗體和C#文件操作等講解.而新的教學(xué)方法是任課教師在滿足基本課堂教學(xué)要求的前提條件下將項(xiàng)目分解，將知識(shí)點(diǎn)貫穿到各個(gè)子任務(wù)中去，讓學(xué)生通過(guò)任務(wù)學(xué)習(xí)的方式最終掌握所學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn).

基于項(xiàng)目分解的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式“C#程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)方法中，以本人實(shí)際指導(dǎo)學(xué)生參加中國(guó)大學(xué)生設(shè)計(jì)大賽新疆區(qū)賽區(qū)獲獎(jiǎng)作品《濾鏡算法研究與實(shí)現(xiàn)》作為選擇項(xiàng)目.首先在課堂教學(xué)開(kāi)始中引出此項(xiàng)目，將項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)出來(lái)，這里圖形界面就需要用到C#程序設(shè)計(jì)中WinForm 界面設(shè)計(jì)教程.在后續(xù)課堂教學(xué)中會(huì)詳細(xì)講解該部分內(nèi)容.那么在第一節(jié)課中以任務(wù)布置的形式，讓學(xué)生在課程的結(jié)束后能編程完成濾鏡算法的實(shí)現(xiàn).圖3是濾鏡整體窗口，圖4是所涉及到的各種濾鏡算法.

圖3 濾鏡整體窗口

圖4 各種濾鏡算法窗口

圖3、4 涉及到C#WinForm 窗體多種知識(shí)點(diǎn).ToolStripMenuItem 菜單欄控件命名為濾鏡Tool?StripMenuItem，有二級(jí)菜單欄控件灰度濾鏡Tool?StripMenuItem、徑向模糊旋轉(zhuǎn)ToolStripMenuItem等.每一個(gè)二級(jí)菜單欄控件有對(duì)應(yīng)設(shè)置的事件，并有對(duì)應(yīng)的事件處理.如灰度濾鏡二級(jí)菜單欄有灰度濾鏡ToolStripMenuItem_Click 事件，并有對(duì)應(yīng)事件的處理方法private void 灰度濾鏡ToolStripMenu?Item_Click(object sender,EventArgs e).每一個(gè)二級(jí)菜單欄會(huì)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的濾鏡算法處理界面.以高斯模糊濾鏡為例，其實(shí)現(xiàn)處理程序?yàn)閳D5 所示，運(yùn)行結(jié)果如圖6所示.

圖5 高斯模糊濾鏡處理程序

圖6 高斯模糊濾鏡界面

在高斯模糊濾鏡中涉及到WinForm 中Label控件、TextBox 控件、Button 控件和PictureBox 控件以及Button 控件中的Click 事件及其相應(yīng)的實(shí)踐處理程序.高斯模糊濾鏡運(yùn)行實(shí)例如圖7 所示（圖片來(lái)源于百度圖片）.

圖7 高斯模糊濾鏡

在圖6、7 中，涉及到文件打開(kāi)和保存操作.文件打開(kāi)代碼如圖8所示.

圖8 文件打開(kāi)操作

定義類并使用濾鏡算法方法所使用的代碼如圖9所示.

圖9 調(diào)用濾鏡算法

上述過(guò)程描述中基本上將“C#程序設(shè)計(jì)”課程大部分概念分解到項(xiàng)目中去，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)基本語(yǔ)法的同時(shí)，將各個(gè)子項(xiàng)目在學(xué)習(xí)過(guò)程中自主編程實(shí)現(xiàn)，或者部分學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生可以自行學(xué)習(xí)課程，并完成各個(gè)子項(xiàng)目的編程實(shí)現(xiàn).“C#程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)將學(xué)生所需要掌握的知識(shí)點(diǎn)融入到了項(xiàng)目中.如C#開(kāi)發(fā)的集成環(huán)境，只要編寫(xiě)程序必然要用到，如圖1—9 所示.C#變量、語(yǔ)句、表達(dá)式、運(yùn)算符等基本語(yǔ)法如圖1、2、5、8、9 所示，循壞語(yǔ)句和選擇語(yǔ)句如圖2所示，數(shù)組如圖1 所示.類的相關(guān)概念如圖5、9所示，面向?qū)ο蟾呒?jí)語(yǔ)法如圖6、7 所示，C#Win?Form 窗體應(yīng)用程序如圖3，4 所示，C#文件操作如圖8 所示.最后在演示一個(gè)徑向模糊旋轉(zhuǎn)濾鏡算法效果，如圖10 所示（上述圖片均來(lái)自百度圖片）.其他濾鏡算法效果不再演示.

圖10 徑向模糊旋轉(zhuǎn)濾鏡

2 結(jié)論

本文提出一種基于項(xiàng)目分解的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式“C#程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)方法，以本人實(shí)際指導(dǎo)學(xué)生參加中國(guó)大學(xué)生設(shè)計(jì)大賽新疆區(qū)賽區(qū)獲獎(jiǎng)作品《濾鏡算法研究與實(shí)現(xiàn)》作為選擇項(xiàng)目.將“C#程序設(shè)計(jì)”課程知識(shí)點(diǎn)分解到各個(gè)子項(xiàng)目中去，以任務(wù)的形式讓學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步增加了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力.這種教學(xué)方式不僅滿足傳統(tǒng)的教學(xué)形式，更需要任課教師更多的專業(yè)知識(shí)、豐富的科研經(jīng)驗(yàn)和較高的軟件開(kāi)發(fā)水平.