《面向对象程序设计》课程教学大纲

《面向对象程序设计》课程教学大纲一、课程概述课程名称面向对象程序设计英文名称Object-OreintedProgramming课程性质专业必修课课程代码22124009总学时64学时理论32学时+实验32学时学分3.0开课学期第二学期先修课程程序设计基础适用专业计算机科学与技术开课单位计算机与电气工程学院二、课程简介面向对象程序设计是计算机科学与技术专业的专业基础课程。本课程是在面向过程程序设计基础上介绍另一种面向对象程序设计方法，该程序设计方法是以认识论为基础，尽可能模拟人类习惯的思维方式，用对象来理解和分析问题空间，使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识世界、解决问题的思维方法与过程，使描述问题的问题空间与实现解法的解空间在结构上尽可能一致。本课程以高级程序设计语言C++为载体主要介绍面向对象方法、C++基础、类和对象，继承与派生、多态、运算符重载、模板和输入输出流等，使学生能深刻理解和领会面向对象程序设计的思想和方法，类的封装性、继承性和多态性与程序的安全性、结构性和灵活多样性之间的关系，并为后续课程打下坚实的基础。三、学习目标学习目标1:能够理解符合人类思维习惯的面向对象程序设计的基本思想和方法，熟练掌握面向对象C++语言程序的基本语法知识、掌握计算机相关专业工作所需的工程基础和专业知识。学习目标2:能够针对小型问题,使用面向对象程序设计方法对问题中的所有对象所具有的属性和行为进行分析，然后根据对象的共性和个性进行类的划分，并用类图进行描述，具备基于面向对象程序设计方法的应用系统分析和计算思维能力。学习目标3:能够使用的面向对象程序设计方法对较复杂规模工程问题的进行模拟或求解，并能在面向对象程序设计开发环境下进行编写代码、调试运行,具有应用系统开发的能力。四、学习目标对毕业要求指标点的支撑表4-1学习目标对毕业要求指标点的支撑毕业要求毕业要求指标点学习目标1232问题分析2.2能够运用所学到的数学、自然科学、工程基础与专业知识中的方法进行问题分析，并给出问题的形式化描述；H2问题分析2.3在解决实际问题时能够运用所学到的面向对象的知识选择合适的对象描述进行功能分析；M3设计/开发解决方案3.1能针对用户的系统需求，明确任务，确定设计目标和总体方案；L五、教学内容、实施方法和手段表5-1理论教学内容与进度要求教学章节小节内容要求具体要求学生成果学习目标学时一、面向对象程序设计(1)面向对象程序设计概述认知1.什么是面向对象程序设计2.对象和类3.面向对象的特征4.面向对象程序设计的语言能够了解面向对象程序设计的基本思想和方法以及面向对象程序设计的语言。学习目标12学时二、C++基础(1)C++基础认知1.C++的产生和特点2.C++程序的结构特性3.C++在非面向对象方面的扩充能够在C++开发环境下编写简单的C++风格的程序。学习目标12学时(2)函数理解1.函数定义和调用2.内联函数3.带默认参数函数4.函数重载能够在C++程序中使用函数灵活描述功能的实现。学习目标12学时(3)动态内存分配和引用分析1.动态内存分配2.引用3.面向过程的综合程序设计能够在C++程序中使用new和delete动态存储空间分配和释放，使用引用实现不同函数之间的内存空间共享。学习目标22学时三、类和对象（一）(1)类和对象认知1.类的声明2.对象创建3.对象成员的引用4.对象赋值能够在C++程序中对待处理问题中的对象具有的属性和行为进行正确的描述、访问和运算学习目标12学时(2)构造函数与析构函数理解1.构造函数2.析构函数3.拷贝构造函数4.浅拷贝和深拷贝能够在C++程序中对对象创建和释放的进行处理。学习目标22学时四、类和对象（二）(1)对象数组和对象指针分析1.this指针2.对象数组与对象指针3.向函数传递对象能够在C++程序中对待处理问题中批量对象进行访问和引用学习目标22学时(2)静态成员与友元认知1.静态数据成员2.静态成员函数3.友元函数4.友元类能够对待处理问题中同一个类中所有对象共享的数据进行访问和不同类或函数中的私有数据被共享访问的进行处理学习目标22学时(3)类的组合和常数据综合1.类的组合2.常对象3.常成员4.类和对象的综合程序设计能够对类组合对象声明和使用，运用面向对象的程序设计方法中的数据封装和隐藏性解决现实存在类和对象的问题学习目标32学时五、继承与派生(1)继承与派生认知1.单继承派生类的的声明2.单继承派生类的构造函数和析构函数3.多继承派生类的的声明4.多继承派生类的构造函数和析构函数5.调整基类成员在派生类中的访问属性能够使用继承机制实现在已有类基础上派生新类描述，并能创建派生类对象，引用对象成员学习目标22学时(2)虚基类与继承综合程序设计综合1.虚基类2.赋值兼容规则3.继承与派生综合程序设计能够使用虚基类实现公共基类只有一个副本，运用面向对象的程序设计方法中的继承和重用性解决解决实际中具有继承关系的问题。学习目标32学时六、多态性与虚函数(1)多态性综合1.虚函数2.纯虚函数和抽象类3.多态性综合程序设计能够运用使用虚函数和抽象类实现继承体系中公共接口，运用面向对象的程序设计方法中的多态性解决现实中多个具有继承关系的类中具有相同的功能但各自具有不同的实现的问题。学习目标32学时七、运算符重载(1)运算符重载理解1.运算符重载概述2.运算符函数重载为类的友元函数和成员函数3.几个常用运算符的重载4.类型转换能够运用运算符重载让C++中预定义的运算符能够对类类型的数据之间运算，表达式中基本类型的数据可以和类型的数据混合运算。学习目标22学时八、函数模板与类模板(1)模板理解1.模板的概述2.函数模板3.类模板能够通过模板来定义通用类型的函数和类。学习目标12学时(2)模板应用综合程序设计综合1.栈类模板2.链表类模板3.模板综合程序设计能够使用通用类型的链表基本操作动态组织和管理同一类族的批量数据。学习目标32学时九、C++的输入和输出(1)C++的输入和输出理解1.C++的流库及其基本结构2.预定义类型输入／输出的格式控制3.文件的输入／输出能够对各种类型（包括类类型）的数据按指定的格式通过标准的外部设备或文件中输入输出。学习目标22学时表5-2实验教学内容与进度要求序号实验项目实验内容实验类型学时必做/选做学习目标1简单的C++程序设计熟悉C++开发环境的编辑和调试运行过程C++程序的基本结构；C++程序数据的表达和使用方法。C++程序基本的输入/输出；验证性2学时必做学习目标12函数C++中函数的定义与调用方法；C++中内置函数、默认参数函数的定义与调用方法；C++中函数重载的使用方法验证性2学时必做学习目标13动态内存分配与引用用new和delete运算符实现动态内存分配；使用引用的作为函数参数和函数的返回值实现内存空间共享C++面向过程的综合程序设计。综合2学时必做学习目标24类与对象类声明和类成员的实现；类对象创建；对象成员的引用；验证性2学时必做学习目标15构造函数与析构函数了解对象的创建和释放的过程；构造函数（含拷贝构造函数）定义和使用；构造函数带默认参数和重载的方法；析构函数的定义和使用；。设计性2学时必做学习目标26对象数组与对象指针对象数组声明、初始化和使用方法；掌握对象指针声明和使用方法；对象、对象指针和对象引用作为函数参数。设计性2学时必做学习目标27静态成员与友元静态数据成员和静态成员函数的声明和使用方法；友元函数的声明格式和访问方法；友元类的声明格式和访问方法；设计性2学时必做学习目标28类的组合综合程序设计对象成员的类的构造函数的构造规则；含对象成员的类的对象创建过程；类与对象综合程序设计；综合性2学时必做学习目标39单继承派生类单继承派生类声明格式和方法；单继承派生类构造函数的构造规则；单继承派生类对象的创建和释放过程；设计性2学时必做学习目标110多继承派生类多继承派生类声明格式和方法；多继承派生类构造函数的构造规则；多继承派生类对象的创建和释放过程；设计性2学时必做学习目标211虚基类综合程序设计虚基类声明格式和虚基类对象的初始化；继承和派生综合程序设计。综合性2学时必做学习目标312多态性综合程序设计虚函数实现动态多态性的格式和方法使用抽象类实现多重继承的程序设计综合性2学时必做学习目标313运算符重载运算符重载为友元函数的格式和使用方法；运算符重载为成员函数的格式和使用方法；输入输出运算符重载的应用。设计性2学时必做学习目标214函数模板和类模板掌握函数模板及其声明和生成方法。掌握类模板的声明与使用方法。设计性2学时必做学习目标115模板的应用综合程序设计链表类模板的创建；链表节点的添加、链表节点删除、链表信息查询和链表中所有信息显示输出等功能来实现具有继承关系类对象数据的组织和管理；综合性2学时必做学习目标316文件输入输出程序设计从外部文件中读取对象数据程序设计；将对象数据保存到外部文件中程序设计。设计性2学时必做学习目标2表5-3课程实施方法和手段序号采用方法和手段具体目标1讲授法：主要用于课堂多媒体教学,通过叙述、描绘、解释、推论来传递信息,传授知识,阐明概念引导学生分析和认识问题2讨论法：主要用于课外指导和课堂教学,针对学生提出的问题,通过讨论或辩论,各抒己见。使学生获得知识或巩固知识,培养学生的口头表达能力、分析问题能力和归纳总结能力3练习法：主要用于在线平台的课堂测验和课后作业,通过指导和提出有针对性的问题,。使学生巩固知识,运用知识，培养学生的书面表达能力以及运用知识解决问题的能力。4任务驱动法：主要用于作业,通过给学生布置探究性的学习任务,让学生掌握查阅资料、整理知识体系。使学生掌握整理知识体系的基本方法，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生独立探索及合作精神5自主学习法：主要用于作业,通过给学生留思考题,让学生利用网络资源自主学习以寻找答案,提出解决问题的方案或措施并进行评价。拓展教学内容,拓展学生的视野,培养学生的学习习惯和自主学习能力,锻炼学生提出问题、解决问题和科技写作的能力培养学生的学习能力,使学生养成探索的习惯,特别是重视对基本理论的钻研,在理论指导下进行实践。六、课程思政表6-1课程思政内容课程思政教学内容=1\*GB3①遵循规律：遵循科学的规律、遵守规则。=2\*GB3②共享、节约：共享可以减少资源浪费，节约是中华民族的传统美德。=3\*GB3③集体荣誉感：热爱集体、关心集体、自觉地为集体尽义务、做贡献、争荣誉的道德情感。=4\*GB3④传承美德：传承中华文化弘扬传统美德。=5\*GB3⑤开拓创新：凡事在遇到困难和失败的时候，要懂得寻找新的出路。表6-2课程思政具体案例序号所属章节/案例名称案例教学目标思政元素1第1章第1讲面向对象程序设计概述能够明白面向对象程序设计中什么是类和什么是对象。遵循规律：通过面向对象中的类和对象概念的讲解对客观世界中的事物共性和个性抽象的结果。让学生明白客观世界的事物总是存在做相互独立，有存在着千丝万缕的联系，要善于发现规律遵循规律。第2章第3讲动态内存分配和引用能够使用引用作为函数参数和作为函数的返回值以及动态分配解决实现数据共享和按需分配存储空间问题。共享、节约：通过引用作为函数参数或返回值能够实现主调函数和被调函数之间的数据共享，以及动态内存分配的需要时随时分配，不需要时随时释放，从而提到效率。让学生明白共享和勤俭节约是人类美德，可以促进和谐，可以减少浪费。2第3章第1讲类和对象能够用类的声明和类成员的实现以及类对象的创建，对客观世界中类和对象进行描述。集体荣誉感：通过类是不同类型数据和对数据操作的组合，它们是一个整体,从而引出不同的学生组合在一起构成一个整体,进而培养学生的团队意识和集体荣誉感。3第5章第1讲继承和派生能够运用继承和派生的方法对复杂实际问题进行类的划分，分析类与类之间的继承关系，并使用继承实现代码共享。传承美德：通过对继承与派生的讲解,让学生知道在编写程序时可以通过继承的方式来重复利用原来写好的代码,进而告诉学生中华民族有很多的传统美德是值得我们继承和发扬光大的,映射出对中华民族的传统美德的继承和弘扬4第7章第1讲运算符重载能够使用运算符重载可以直接使用运算表达式对不同类类型的数据进行不同的运算，实现相同的表达式，不同的数据具有不同功能的问题。开拓创新：通过讲解预定义的运算符不能对类类型的数据直接表达式运行，为了不同类类型的数据能够象基本类型数据样直接进行表达式运算，可以使用运算符重载实现不同功能,告诉学生创新是一个民族的灵魂，有创新才会有发展，社会才会进步。七、考核及成绩评定（1）考核方法本课程考核采用平时成绩+实验成绩+期末考试的综合考核方式，即：总成绩=平时成绩*20%+实验成绩*30%+期末考试成绩*50%平时成绩分为3部分：课后作业（5%）、课堂测试（10%）、大作业（5%）。各考核方式及权重占比分配表如表7-1所示。表7-1各考核方式及权重占比分配表考核方式权重学习目标考核方式及成绩占比Sik(%)分学习目标权重Pi（%）实验成绩（1）期末考试（2）课堂测试（3）课后作业（4）大作业（5）学习目标171571030学习目标2132032240学习目标3101502330考核方式成绩比例合计（%）30501055100（2）考核内容及评价标准=1\*GB3①实验成绩：占总成绩的30%。主要考核操作实验平台工具的能力、实际编程能力和代码调试能力、语言表达与沟通能力、实验报告撰写与文字表达能力。实验考核评价的依据包括实验报告、平时实验完成情况和实验考试三个部分,其中实验考试为主,占50%。实验考试时,教师会现场给出2-3道题目由学生现场编程调试完成。教师根据学生完成的速度和正确度给出相应分数:正确完成全部题目者分数中等,速度快者分数高,速度慢者分数低:部分完成或未完成题目者降档或不及格。评分标准如表7-2所示。表7-2实验考核方案及评价标准学习目标考核内容考核标准优秀（90-100分）良好（80-90分）中等（70-80分）及格（60-70分）不及格（60分以下）学习目标11.简单的C++程序设计；2.函数；3.类与对象；4.单继承派生类；5.函数模板和类模板；设计方案通过并实现，能解决实验过程中出现的问题；能够独立完成报告的撰写，内容全面；能够详细记录实验过程，对实验数据进行正确分析、讨论，并能得到有效结论。设计方案通过并实现，并能解决实验过程中出现的部分问题；能够独立完成报告的撰写，内容比较全面；实验过程记录比较详细，分析、讨论比较得当，并能得到有效结论。在同学、老师的帮助下设计方案通过并实现；能够独立完成报告的撰写，内容基本全面；实验过程记录基本详细，分析、讨论基本得当，能够得到部分有效结论。在同学、老师的帮助下程序部分设计方案通过并实现；能够独立完成报告的撰写，内容不够全面；实验过程记录不够详细，分析、讨论不够得当，实验结论不够合理。未做实验或未交实验学习目标21.动态内存分配和引用；2.构造函数与析构函数；3.对象数组与对象指针；4.静态成员与友元；5.多继承派生类；6.运算符重载7.文件输入输出程序设计学习目标31.类的组合综合程序设计；2.虚基类综合程序设计；3.多态性综合程序设计；4.模板应用综合程序设计；=2\*GB3②期末考试成绩：占总成绩50%。主要对学生学习情况的全面检查，其内容覆盖各章知识点,主要考核学生的计算思维能力和编程能力,题型主要以程序阅读、程序设计等综合应用题。期末考核评价依据主要是期末考试试卷，采用闭卷形式,考试时间120分钟，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。具体考试时间安排在期末考试周由教务处统一通知。=3\*GB3③平时成绩：占总成绩20%。平时考核占贯穿整个学习期间,考核内容包括章节知识点掌握情况,特别是涉及不易在限定时间内完成,需要查阅相关资料,需要考虑非技术因素,需要考虑对问题的分析与建模能力的内容。平时考核评价主要依据作业完成情况、课堂测试、小组讨论等,有条件的可以依据在线慕课平台或在线评测系统等进行成绩评定。A、课堂测试：占总成绩的10%。基本上每次课堂上在授课内容结束之后，可通过在线平台进行针对本次授课内容所涉及到的知识点进行测试，题型一般为单选题、多选题、判断题和填空题等，学生通过移动端平台上，测试的结果这不仅仅可以检测学生学习情况，还可以进行课堂考勤。课堂测试考核方案和评价标准如表7-3所示。表7-3课堂测试考核方案和评价标准学习目标考核内容评价标准学习目标11.C++中数据表达、输入输出；2.函数（默认参数和函数重载）；3.new和delete运算符的使用方法；4.引用的格式和方法；5.类和对象的声明定义和引用；6.静态成员和友元的声明和使用7.派生类声明，派生类对象创建；8.虚函数和抽象类的特点和使用；9.运算符重载的格式和使用；10.函数模板和类模板的格式和使用；题目和答案都在平台的题库中，客观题通过平台自动评分，主观题由老师在平台根据答案的正确程度手动评分，然后在平台上发布学生分数。学习目标21.函数（默认参数、引用参数和重载）执行流程分析；2.对象创建和释放的流程分析；3.派生类对象创建和释放的流程分析；B、课后作业：占总成绩的5%。课后定期的布置作业，布置次数不低于5次，每次作业的占比均分，根据学生作业是否按时上交、是否独立完成以及作业完成准确性与可读性评分。作业考核方案和评价标准如表7-4所示。表7-4作业考核方案和评价标准学习目标考核内容评价标准优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（60分以下）学习目标11.函数；2.动态内存分配与应用；3.静态成员与友元；按时足量提交，90%以上的概念与计算正确，方案合理，书写清晰、规范按时足量提交，80%以上的概念与计算正确，方案较合理，书写比较清晰、规范缺量提交，70%以上的概念与计算正确，方案基本合理，书写基本清晰、规范补交，60%以上的概念与计算正确，方案不够合理，书写不够清晰、规范不交作业学习目标21.C++面向过程问题分析与设计；2.类和对象问题分析与设计；3.继承问题的分析与设计4.运算符重载问题分析与设计；学习目标31.类和对象综合程序设计应用；2.继承和派生综合程序设计应用；3.多态性综合程序设计应用C、大作业：占总成绩的5%。大作业分组进行，每个小组通过文献查阅，准备素材，共同分析讨论，分工合作完成综合任务，大作业的评分通过小型答辩完成；汇报小组按照学号轮流方式进行，采用组内推荐方式确定具体汇报人。评分按查阅文献情况、团队协作、素材准备、问题分析、现场叙述交流和回答问题情况等进行评价。大作业考核方案和评价标准如表7-5所示。表7-5大作业考核方案和评价标准学习目标考核内容评价标准考核内容比例优良中差学习目标21.采用面向对象程序设计的方法对小型的信息管理系统进行分析，要求描述该系统中所涉及到的对象，这些对象可以划分成哪些类，每个类的对象包含哪些数据成员和成员函数，类和类之间存在什么联系。（用文字和图示来描述）素材准备15%12-159-116-80-5团队协作15%12-159-116-80-5问题分析25%21-2514-208-130-7学习目标31.编程实现一个小型的信息管理系统，在系统功能实现过程中要求充分利用面向对象程序设计的封装性、继承性和多态性。要求该实现的系统要求有简易菜单，界面的功能展示要层次清楚，系统要有一定的交互性和健壮性报告交流25%21-2514-208-130-7问题回答20%16-2011-156-100-5=4\*GB3④按照工程教育认证标准和学校人才培养要求，考核以学生能力是否有效达成为基准。为保障学生课程培养能力的达成。=5\*GB3⑤考核周期