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关于实践教学类函授毕业论文范文 与分而治之的Windows编程课实践教学实验编制有关论文范文集

主题:实践教学论文写作 时间:2023-12-25

分而治之的Windows编程课实践教学实验编制,该文是关于实践教学类在职开题报告范文跟分而治之和Windows和教学实验方面在职开题报告范文.

实践教学论文参考文献:

实践教学论文参考文献 科学课杂志资治文摘杂志社大学生就业指导结课论文结课论文

方昱春,陈迅雷,张景峤

(上海大学 计算机工程与科学学院,上海 200444)

摘 要:实践教学在程序设计类课程中起着重要的作用,其效果取决于合理的教学实验设置.文章首先介绍分而治之的实践教学实验设置的核心思想,以Windows编程实践课为例,阐述Windows编程课实践教学的要点和综合实验设计,通过教学实践实例解析如何对综合性实验进行有机分解,最后通过各个独立模块的合成完成综合性实验.

关键词:实验编制;实践教学;Windows编程

1 实践教学实验分类及存在的问题

实践教学的核心组成部分之一是教学实验.通过实践教学实验,学生验证、设计和实现课堂讲授的知识点,从而加深对要点、难点的领悟和理解深度,增强自学能力和动手能力,提高综合学习水平.

实践教学实验根据实验性质可以分为验证性实验、设计性实验和综合性实验3类.验证性实验通过提供详细的实验步骤、具体的实验方案和完整的实验数据,帮助学生掌握入门的程序设计方法,熟悉开发环境和开发平台;设计性实验要求学生运用课堂上讲授的一个或几个知识点实现独立功能,并且编制代码调试程序求解问题;综合性实验要求学生综合运用课堂上学习的多个知识点,完成功能全面独立的小型实用系统.在编程实践类课程中,综合性作业几乎等同于设计一个小型软件系统.从考查学生学习状况的角度而言,综合性实验是考评学生对单门课程知识点掌握状况最有效的办法之一;从锻炼学生动手能力的角度而言,综合性实验充满了挑战性,学生跃跃欲试.在上述3类实验中,综合性实验的难度也是最高的:首先,众多待实现功能使得学生无从下手;其次,课程讲授的知识点有时序性,等待所有知识点讲授完毕再进行综合设计则会出现开发时间不充足的情况.

为了解决上述困难,方法之一是把学生结成若干小组,把综合实验分解成模块,分配给每个学生独立完成,然后通过合作集成完整的系统.这种方法适用于每个独立功能都包含课程要点的情况,如开发数据库系统时,多个功能的各个模块都可能需要运用基本的数据库处理算法.如果各个独立功能仅仅侧重单门课程的某个方面,那么采用这种方法可能会导致部分学生专注于完成自己分配到的功能组件的实现,而忽略其他方面的实践,最终影响其对单门课程的全面掌握.

分而治之实践教学实验设置通过有机分解综合性实验,把部分功能模块根据其特性编制成小型的验证性实验或者设计性实验,配合所传授的各个知识点,布置给学生,在小实验积累的基础上,使学生具备独立完成综合性大实验的能力.

2 具体实验设置

分而治之的实践教学实验编制方法如图1所示.根据图1,我们可以观察到,分而治之的实践教学实验设置的核心是对综合性实验进行分解.根据分解后独立功能的性质,知识性、基础性的模块可以通过验证性实验引导学生进行实践;技术性、功能性的模块以设计性实验的方式要求学生实现;验证性实验和技术性实验则根据教学进度布置给学生.在主干环节掌握的基础上,就可以让学生着手进行综合性实验,余留的模块则可以随着后期课程的开展逐步进行完善.除了基本模块,对于一些可以提升综合实验水平的技术和要点,采用在课堂上提示要点的方式,鼓励学有余力的学生通过自学去实现和掌握.通过对综合性作业的有机分解,帮助学生跟随授课进程掌握和实践知识要点,并通过这一过程为独立进行综合性实验作准备,发挥创造力,最终完成综合性实验作业.

3 Windows编程课实践教学要求和特点

Windows编程课主要讲授基于API (application programming interface,应用编程接口)的程序开发技术和思想[1],属于基础程序设计课程之一.目前,虽然API编程方法在实际应用中的使用范围较窄,但是在程序设计语言的发展历程中,API编程犹如一块基石,其包含的主要元素是后续面向对象编程等其他编程方法的主要组成部分或封装对象.计算机专业学生学习API编程的目的不仅仅在于锻炼编程能力,更重要的一点在于通过学习使用API函数和数据结构控制操作系统消息发送接收和调用系统功能,可以帮助学生深入理解Windows操作系统内部的运行机制,领悟图形用户界面的Windows程序设计核心思想[2-3],因此在开设这门课程时,要求学生能够全面掌握课程的核心要点.

Windows编程包含消息驱动原理、图形用户界面设计、输入输出设备、资源使用、多任务和数据共享、网络通信、动态链接库使用等众多内容.从本科学生接受能力和课时限制出发,Windows编程课的授课内容一般包括Windows框架程序、消息驱动程序结构、图形设备接口(graphic device interface, GDI)对象和方法、输入设备使用方法和消息处理、资源和资源脚本文件、多任务和多线程、DLL的使用和编程等,这些基本的API编程方法可以触类旁通、举一反三地运用到其他Windows编程技术的学习中.

4 Windows编程课综合实验设置

在Windows编程课中,可以要求学生通过设计一个运行效果流畅的平面游戏程序作为综合作业.具体设计要求包括使用图形用户界面、游戏中对象移动无闪烁、人机交互自然友好、具有计分定时等完整的游戏功能.这样一个综合作业覆盖了Windows编程课中主要授课内容的多个要点:①图形用户界面包含Windows框架程序和资源中多个要素的实现,如菜单、图标、光标、加速键、对话框和控件;②游戏对象的移动需要掌握GDI对象和计时器使用的要点;③人机交互自然友好需要实践消息驱动机制、键盘响应、鼠标响应等.

学生接到任务之初往往感觉无从下手,因为这个作业和其他语言类的基础编程课实践作业相比,复杂度增加许多,而且Windows程序基本组件的实现方法需要在若干课时后才能接触.

把这样一个综合实验布置给一个小组的学生,并且把各个功能模块分解后分配给各个学生,通过合作完成综合作业,不能使每个学生都亲自实践各个要点的编程实现方法,也不能达到Windows编程课要求学生全面掌握核心要点的教学目的.因此,我们在教学实践中采用了分而治之的实践教学实验编制方法.

5 Windows编程课分而治之的实验设置案例实践

根据图1的分而治之的实践教学实验设置示意图,可以分解第4节中的Windows编程实践教学作业——设计一个运行效果流畅的平面游戏程序,如图2所示.根据Windows程序基本功能的类型,把平面游戏设计分解成9个基本模块,按照授课时序排列为:Windows框架、游戏对象显示、闪烁消除处理、键盘消息响应、鼠标消息响应、计时计分功能、游戏对象控制和资源使用,另外游戏对象运动模块属于算法设计范畴.根据各个功能模块的难度和特点,设计“Hello world!”“字符移动程序”“位图透明显示”“动态直线绘制”“鼠标点击游戏”“菜单对话框”6个涵盖综合实验主要技术点的验证性实验和设计性实验.

5.1 Windows编程课综合实验分解

首先,以Windows框架功能和键盘消息响应合成“Hello world!”验证性实验,作为学生入门的程序.设置目的出于两个方面的考虑:①Windows框架程序是所有API程序的基石,其中包含大量的API函数和复杂的结构体类型变量,因此设计验证性实验是最有助于学生学习和掌握的;②虽然键盘消息响应的相关处理是学期中期才讲授的内容,但是通过给学生提供验证性实践,可以帮助学生领悟消息驱动机制下编程的特点和键盘消息处理的入门知识.教学中,教师可以采用两个步骤使这个入门程序在实际教学中起到额外地提高学生学习积极性的效果:①用API编程方法实现“Hello world!”,然后引导学生把该程序源码和基础语言编程课同一程序的源码量作比较,学生的第一反应是“如此简单的功能为何需要如此冗长的代码来实现”;②指导学生在这个入门程序中加入5行键盘消息响应代码,实现随机改变字符串显示颜色的功能,使学生明白在框架的基础上,API编程在Windows操作系统的支持下可以轻松实现复杂的显示效果.通过这个验证性程序,学生可以直观地了解API编程通过响应来处理消息的基本方法和思想.

在学生API编程入门的基础上,教师可以设置“字符移动程序”设计性实验,加强学生对Windows框架功能和键盘消息响应两个模块的掌握;同时,基于“分而治之”思想把游戏中角色对象的活动剧情分解为“游戏对象显示”和“游戏对象运动”两个功能,并且把游戏对象运动算法简化为字符移动算法让学生实践.一方面,就算法机理而言,游戏对象的移动和字符移动是等价的,都需要通过选择结构控制对象的移动方向,并且判断对象的移动是否碰触边界;另一方面,游戏对象显示属于GDI编程的内容,GDI编程技术作为Windows编程课的最主要内容之一,需要配以较多的课时讲解,因此,可以把游戏对象运动算法独立成小设计实验引导学生先完成部分内容,等完成GDI编程课堂讲解后,再引导学生通过透明位图技术实现游戏对象显示功能.学生把这两个小设计实验中的算法结合起来,就能实现平面游戏里的角色移动功能.

在Windows编程中,客户区显示内容的动画效果需要处理刷新显示时的闪烁问题.闪烁处理主要通过内存(虚拟)设备描述表技术和InvalidateRect()函数参数的合理设置来完成;另外,还需要兼顾通过鼠标或键盘控制产生游戏中对象的运动.在教学实践中,这两部分内容可以通过“动态直线绘制”小实验开展实践,按照教学进度,学生此时已经完成了GDI编程和鼠标键盘消息响应的相关学习内容,通过消息响应和无闪烁显示技术的结合,以一种简化的方式掌握游戏运动对象在输入设备控制下刷新显示无闪烁技术.

5.2 Windows编程课综合实验合成

教师可设计独立的“鼠标点击游戏”,帮助学生强化多种鼠标消息的协调使用,强调使用计时计分和控制不同游戏对象出现的技巧.如果学生能在这个小游戏中添加游戏对象角色活动的剧情,就表明其已经可以完成一个功能完整的游戏,因此,课程进度过半时可以给学生布置一个综合作业:以“鼠标点击游戏”作为最终平面游戏的基础框架,集成前期的游戏运动控制、游戏对象显示和闪烁消除处理模块,像搭积木一样设计实现一个平面游戏.

“菜单对话框”设计小实验是在“鼠标点击游戏”基础上添加菜单、加速键、对话框、控件、光标、图标等资源,这些元素不仅使最终的平面游戏具有Windows程序标准的界面和人机交互接口,还帮助学生学习Windows程序使用资源的原理和资源脚本文件的构成.

6 结 语

分而治之的实践教学实验设置方法旨在通过循序渐进的方式帮助学生掌握知识要点,为设计完成综合实验打好基础.教师通过对综合实验进行合理有效的分解,帮助学生掌握单个功能的实现方法,并且在此基础上合成多个功能模块、独立设计和完成综合实验.小实验是综合实验的准备,待小实验都逐一完成,综合实验的完成也就水到渠成.教学实践表明:分而治之的实践教学实验设置可以帮助学生树立学习信心和增强积极性;学生通过小实验不断积累直至完成一个综合实验的过程,也自然而然地实现了使学生掌握API编程思想方法的授课目标.

基金项目:上海市教委本科重点课程建设项目(沪教委高[2015]37号).

第一作者简介:方昱春,女,副研究员,研究方向为人工智能、模式识别、机器学习,ycfang@shu.edu.cn.

图1 分而治之的实践教学实验设置示意图

图2 Windows编程实验的分而治之设置示意图

参考文献:

[1] 方昱春, 陈讯雷, 张景峤. Windows编程课实践教学探讨[J]. 计算机教育, 2010(18): 153-155.

[2] 杜晓晨, 冯海林, 徐爱俊. Windows程序设计的辅助实验平台建设[J]. 中国信息技术教育, 2014(1): 109-111.

[3] 程文志. 基于研究式学习的Windows编程教学实践研究[J]. 湖南科技学院学报, 2016(5): 98-99.

(编辑:宋文婷)

点评:这是关于经典实践教学专业范文可作为分而治之和Windows和教学实验方面的大学硕士与本科毕业论文实践教学论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.

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