Java程序设计（第3版）教案 单元设计 徐红 单元1-Java语言程序设计基础；单元2-面向对象程序设计

第1页共9页《Java程序设计》课程教学单元设计单元1Java语言程序设计基础授课教师：Java课程组授课班级:单元总学时：10教学条件软件开发平台、投影设备、广播软件教学素材教材、参考教材、课件、授课录像教学目标设计知识目标：了解面向对象技术的发展历史；掌握搭建集成环境Eclipse方法；掌握简单调试与排错技术；掌握使用运算符和表达式进行数值计算程序的方法；掌握使用选择结构解决简单的实际问题并编写相应程序的方法；理解清楚循环的几个要素（循环初始值、循环条件、循环体、循环增值语句）；能正确区分和选择三种不同的循环语句；理解循环嵌套及多重循环的显示。能力目标：能会按照Java语言程序简单开发过程在Eclipse编程工具中进行编程；能会使用标识符命名规则和运算符的优先级；能会使用各种常量、变量定义和方法定义；能会使用if语句解决实际问题；能会使用switch…case语句解决实际问题；运用选择结构进行程序设计；应用while、do-while和for语句编写循环结构程序；能会使用累加器、计数器、标志标量；运用循环结构进行程序设计。重点：下载并安装JDK，设置环境变量，开发Java程序的过程；各种基本数据类型转换及使用；两种分支语句的使用；三种循环语句的使用。难点：（1）Java开发环境的配置；（2）分支语句的使用；（3）循环语句的嵌套使用。教学内容任务一：搭建开发环境；任务二：初入Java世界；任务三：求扇形面积和周长程序设计；任务四：计算月份天数程序设计；任务五：猜数字游戏程序设计。教学过程设计任务一：搭建开发环境（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入运行一个Java演示程序，了解学生对编程认识程度，激发学习热情。教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：Java历史；Java特点；Java实现机制；Java的体系结构；集成环境Eclipse。教学目的：理解Java实现机制；掌握Java体系结构；掌握安装开发工具JDK；掌握搭建集成环境Eclipse的方法。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介作为一个开发者在使用任何一种语言或工具进行开发工作之前都要配置好开发环境，进行Java程序开发也不例外。JavaDevelopmentKit(JDK)是Sun公司针对Java开发员的软件开发工具包。自从Java推出以来，JDK已经成为使用最广泛的JavaSDK（Softwaredevelopmentkit）。JAVA的开发工具有很多，最简单的有记事本与控制台的组合，另外还有UltraEdit,JCreator,NetbeansIDE,Jav,JBuilder和Eclipse等。在这些工具当中集成开发环境的使用都是类似的，在学习过程中只需要熟练掌握一种的使用方法就可以了。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析JDK工具包含了编译、运行及调试Java程序所需要的工具。JDK是其他Java开发工具的基础。也就是说，在安装其他开发工具之前，必须首先安装JDK。教师演示课件演示小组讨论教师：讲解演示学生：思考参与发言分组讨论支撑知识Java历史和特点；Java的实现机制；Java的体系结构。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施提供下载的JDK；安装JDK到本机；配置系统环境变量PATH；配置系统环境变量CLASSPATH；下载Eclipse并安装。动手实践分组实践教师：讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流JDK的系统环境变量的配置。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训清楚JDK的目录结构，掌握JDK的安装以及环境变量的配置。动手实践分组实践教师：任务布置学生：小组讨论动手实践课后作业为什么JDK默认安装后，会有两个JRE文件夹，两个JRE文件夹有什么区别？-分组学习提交作业教学过程设计任务二：初入Java世界（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入运行任务一中的WelcometoJavaWorld!演示程序，完成该程序的编写。教师演示项目展示教师：演示学生：动手实践告知（教学内容、教学目的）教学内容：Java程序结构；Java程序编写及运行过程。教学目标：理解什么是程序；会用Eclipse开发Java程序。启发提问案例演示分组讨论教师演示教师：演示学生：分组讨论任务简介编写一个程序，运行时在控制台输出“WelcometoJavaWorld!”信息。启发提问课件演示教师：讲授学生：思考参与发言任务分析在开始编写Java程序之前，首先应该熟悉它的开发过程；首先，编写Java源文件。编写完成后的源文件应以.java为扩展名保存起来；其次，使用Eclipse编译并运行Java源程序。教师演示讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考动手实践参与发言支撑知识Java程序结构；使用Elipse创建Java程序步骤。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施使用Eclipse开发简单Java程序：打开Eclipse，选择工作空间；选择“File”—“New”—“JavaProject”，创建Java应用程序；在应用程序的src结点上右击，选择“New”—“Class”；在main方法中输入执行语句，然后选择“运行”按钮。动手实践分组实践教师：讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流Java应用程序的开发步骤。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示课堂实训在Eclipse中编写一个输出“ILoveProgram”的Java应用程序。动手实践分组实践教师：任务提示学生：小组讨论动手实践课后作业编写输出用多行“*”组成的一个“十”字形。-分组学习提交代码教学过程设计任务三：求扇形面积和周长程序设计（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入在进行代码编写的时候，怎样区分保存的是什么样的数据，怎样读取保存的数据，又怎讲通过去读的数据进行运算呢？教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：Java语言标识符和关键字；Java注释；Java语言数据类型；Java常量和变量；Java语言运算符与表达式。教学目标：正确定义与使用变量、常量；正确使用运算符与表达式进行数值计算程序的处理。教师启发讲解课件演示教师：教授学生：思考任务简介编写程序程AreaAndPerimeterOfFan，当程序运行时，从Eclipse中输入扇形的半径和角度，在控制台输出扇形的周长和面积。要求：扇形的周长只保留整数部分，舍掉小数部分。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考参与发言任务分析该程序涉及常量和变量的定义和使用、变量间的算术运算、数据类型转换（包括字符串与基本数据类型的转换和基本数据类型之间的强制类型转换）、基本的输入/输出操作和命令行参数的应用。教师演示课件演示小组讨论教师：演示学生：思考参与发言分组讨论支撑知识Java中的标识符和关键字；Java程序的注释；Java语言的数据类型；Java中的常量；Java中的变量；类型转换；运算符；表达式。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考小组讨论参与发言任务实施在Eclipse的项目中创建包com.task03，再创建类AreaAndPerimeterOfFan。在Main方法中定义所需要的变量和常量。从命令行参数接收输入的数据，并转化为Float类型。根据扇形的公式求面积和周长。在控制台输出扇形面积和周长。动手实践分组实践教师：讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流掌握变量、常量的定义以及使用，能正确的完成表达式的运算，掌握数据类型转换的三种情况。个别演示分组讨论教师：总结学生：个别演示分享交流课堂实训从键盘输入小写字母，回显并输出其对应的大写字母。提示：从键盘上接收一个字符的方法为System.in.read()，其中read()方法的返回值为int，即输入字符的ASCII码值，通过强制类型将其转换成字符型。动手实践分组实践教师：任务提示学生：小组讨论课后作业编写一个程序，从键盘输入两个数，求它们的和并输出；编写程序，分别定义8种基本类型变量接收从键盘输入的8个数据，并将其输出。-分组学习提交代码教学过程设计任务四：计算月份天数程序设计（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入在程序编写的过程中，并不是一直按要求从上往下执行，有时根据不同的情况，要执行不同的操作，怎样实现？比如：如果“数据操作已经掌握了”，则“学习分支控制流程”；如果“数据操作还没有掌握”，则“继续学习数据操作”。教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：顺序结构；if条件结构；switch分支结构。教学目标：掌握顺序结构；掌握分支流程控制结构的if条件结构和switch分支结构。教师启发讲解课件演示教师：演示学生：思考任务简介编制计算某个月份的天数的程序。用if-else条件语句和switch分支语句分别实现。要求根据用户输入的月份，判断出月份所包含的天数。讨论归纳课件演示教师：总结学生：思考参与发言任务分析该程序涉及常量和变量的定义和使用、变量间的算术运算、数据类型转换（包括字符串与基本数据类型的转换）、基本的输入/输出操作、if-else条件语句和switch分支语句的应用。教师演示课件演示小组讨论教师：演示学生：分组讨论支撑知识顺序结构；if条件结构；switch分支语句。讨论归纳课件演示教师：演示学生：小组讨论参与发言任务实施获得用户在命令行输入的月份，并转换为整形；使用IF分支或switch判断，2月28天，1月、3月、5月、7月、8月、10月、12月的天数是31天，其他月份是30天。动手实践分组实践教师：讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流掌握分支流程控制结构的if条件结构和switch分支结构。个别演示分组讨论教师：指导学生：个别演示课堂实训计算个人所得税。设某人月收入为x元，假设个人所得税征收方法如下：当800<x≤1300时，应征税为（x-800）*5%；当1300<x≤2800时，应征税为（x-800）*10%；当2800<x≤5800时，应征税为（x-800）*15%；当5800<x≤28000时，应征税为（x-800）*20%；当28000<x时，应征税为（x-800）*30%。动手实践分组实践教师：任务布置学生：小组讨论课后作业输入三个整数x,y,z，请把这三个数由小到大输出。程序分析：我们想办法把最小的数放到x上，先将x与y进行比较，如果x>y则将x与y的值进行交换，然后再用x与z进行比较，如果x>z则将x与z的值进行交换，这样能使x最小。-分组学习提交代码教学过程设计任务五：猜字游戏程序设计（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入在程序编写的过程中，并不是一直按要求从上往下执行，有时相同的操作要多次执行，怎样实现？比如：猜数字构建等式的时候可以猜多次，直到猜对。教师运行程序教师启发-教师：讲解学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：while循环结构；do-while循环结构；for循环结构；break和continue语句。教学目标：掌握循环流程控制结构的while循环结构、do-while循环结构和for循环结构；掌握break和continue语句。教师启发讲解课件演示教师：演示学生：思考任务简介编写一个猜数字游戏程序，游戏规则要求给出一个等式，比如x*4=20，其中x是未知数，编写一个程序实现求出x的一个数值使它满足等式，并且输出结果。要求：等式的两个乘数的取值范围是0－9，用for循环和while循环分别实现。讨论归纳课件演示教师：总结学生：参与发言任务分析该程序涉及变量的定义和使用，关系运算符和关系表达式、数据类型转换（包括字符串与基本数据类型的转换）、基本的输入/输出操作、if-else条件语句和循环语句的应用。教师演示课件演示小组讨论教师：演示学生：思考支撑知识循环语句；while循环语句；do-while循环语句；for循环语句；多重循环；break和continue跳转语句。讨论归纳课件演示教师：演示学生：小组讨论参与发言任务实施从命令行参数获取第二个乘数和乘法结果；通过for循环遍历0－9之间的数，查找能使等式成立的数字，如果找到则用break跳出循环，否则直到for循环执行完；输出是否查找到符合要求的数字，以及数字的具体值。动手实践分组实践教师：指导学生：小组讨论动手实践分享交流掌握三种循环语句的基本结构，以及掌握循环语句的嵌套使用。个别演示分组讨论教师：指导学生：个别演示课堂实训百鸡问题：公鸡5元/只，母鸡3元/只，小鸡3只/元，问100元买100只鸡，公鸡、母鸡、小鸡各几只？动手实践分组实践教师：任务布置学生：小组讨论课后作业编写程序，有1、2、3、4共4个数字，能组成多少个互不相同且无重复数字的三位数？都是多少？程序分析：可填在百位、十位、个位的数字都是1、2、3、4。组成所有的排列后再去掉不满足条件的排列。。-分组学习提交代码《Java程序设计》课程教学单元设计单元2面向对象程序设计授课教师：Java语言课程组授课班级:单元总学时：20教学条件软件开发平台、投影设备、广播软件教学素材参考教材、课件、授课录像教学目标设计知识目标：掌握类和对象的概念；理解面向对象程序设计思想；了解封装在面向对象思想中的作用；掌握继承的语法结构和实现步骤；掌握多态的定义和适用范围；掌握抽象的概念及抽象类的定义和使用；掌握接口的定义和实现方式。能力目标：能会定义和使用类中的方法；运用面向对象思想分析任务需求；运用封装在面向对象思想中的作用来解决实际问题；能会使用继承来提高面向对象中的程序扩展性和可维护性；应用多态在程序中的使用范围和步骤来解决实际问题；能会使用抽象方法来完成程序设计；应用面向接口编程的思想解决实际问题。重点：封装在面向对象思想中的作用；继承在面向对象思想中的作用与应用；多态在面向对象思想中的应用；接口在面向对象思想中的作用。难点：构造方法的应用；多态的应用。教学内容设计任务一：描述“人类”信息程序设计；任务二：借书卡程序设计；任务三：保护人的“隐私”程序设计；任务四：员工继承关系程序设计；任务五：模拟USB接口程序设计。教学过程设计任务一：描述“人类”信息程序设计（创建、使用类和对象）（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入Java程序设计采用的是面向对象程序设计（ObjectedOrientedProgramming，OOP）的方法。OOP是目前软件开发的主流方法，解决问题过程中，需要采用面向对象的分析方法和面向对象的设计方法。类的描述是使用OOP解决问题的基础。教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：类与对象的概念与特征、属性和方法；类与对象的关系；定义类的语法；创建类的对象；使用对象的步骤。教学目标：掌握类和对象的特征；会创建和使用类和对象。教师启发讲解课件演示教师：演示讲解学生：思考任务简介人是这个社会的主体，在系统开发过程中经常涉及到人类。人的信息包括姓名、年龄、性别、体重、家庭地址等。请对“人类”进行类描述，并用Java代码实现。讨论归纳课件演示教师：演示、总结学生：思考参与发言任务分析类包含属性和行为。属性指人的姓名、性别、年龄、体重、家庭地址。行为指人吃饭、走路。教师演示课件演示小组讨论教师：演示学生：思考参与发言分组讨论支撑知识类与对象的概念与关系；类的定义；创建对象；使用对象。讨论归纳课件演示教师：演示教授学生：思考发言小组讨论任务实施打开Eclipse，创建Person类；在类大括号内进行属性定义；在Person类的main方法中，创建一个类的对象；利用创建的对象，使用对象名.属性名形式进行赋值；输出对象的各个属性值；运行程序。动手实践分组实践教师：演示指导学生：小组讨论动手实践分享交流熟悉类的结构，掌握类的创建，掌握对象的创建以及使用。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示课堂实训编写一个电脑类，属性包括品牌、型号，方法为显示电脑信息，并测试类；编写一个手机类，属性包括手机品牌、手机型号，方法为显示手机信息，并测试类。动手实践分组实践教师：任务布置学生：小组讨论动手实践课后作业编写学生类，输出学生相关信息。属性：姓名、年龄、参加课程、兴趣。方法：显示学生个人信息。编写教师类，输出教师相关信息。属性：姓名、专业方向、教授课程、教龄。方法：显示教师个人信息。-分组学习提交代码教学过程设计任务二：借书卡程序设计（定义和使用类和方法）（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入对象中的行为是通过方法来实现的，怎样通过方法的书写实现行为操作？教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：类的方法组成部分；定义和使用类的方法；构造方法；方法重载；变量作用域；定义包和导入包的关键字。教学目标：会定义和使用类的方法；理解变量作用域；掌握方法重载；会创建包组织Java工程。教师启发讲解课件演示教师：演示学生：思考任务简介借书卡是学生日常生活重要组成部分。每张借书卡信息包含账号、持卡人姓名、身份证号码、地址、已借书数、可借书数、本次借书数、本次还书数。方法有借书、还书和查询。根据持卡人不同操作，显示不同信息。当借书操作后，显示本次借书数及已借书数；当还书操作时，显示本次还书数和已借书数。请用Java代码实现。讨论归纳课件演示教师：讲解学生：思考参与发言任务分析Java中的方法描述了类的行为。本任务中的行为有借书、还书和查询。在AccountCard类分别定义了3个方法：borrow(intcash)、TheReturn(intcash)、和query()。教师演示课件演示小组讨论教师：分析演示学生：思考分组讨论支撑知识类的方法组成部分；定义和使用类的方法；变量的作用域；定义包和导入包的关键字。讨论归纳课件演示教师：讲解演示学生：思考参与发言任务实施打开Eclipse，创建借书卡类；在类大括号内进行属性定义；在类的大括号内定义3个方法，表示借书、还书和查询；在借书类的main方法中，创建一个借书卡类的对象；利用创建的借书卡对象，使用对象名.方法的形式调用方法，完成具体的功能；运行程序。动手实践分组实践教师：演示指导学生：小组讨论动手实践分享交流掌握方法的定义以及使用类的方法，理解变量的作用域，掌握方法重载。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示课堂实训编写一个模拟煤气表程序，实现设置上煤气表读数、设置本月煤气表读数、显示上月煤气表读数、显示本月煤气表读数、计算本月用煤气数、显示本月用煤气数、计算本月用煤气费用、显示本月用煤气费用的功能。动手实践分组实践教师：任务布置学生：小组讨论动手实践课后作业编写手机类（Phone），它可以下载音乐，可以播放这些音乐，可以进行充电；编写电池类（Cell），它可自动续电；编写测试类（PhoneTest）；编写一个汽车类，它包含汽车基本属性，如名称、颜色、重量，并设计相应的动作，如前进、倒退。-分组学习提交代码教学过程设计任务三：保护人的“隐私”程序设计（封装的使用）（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入人的年龄只能是大于0的数字，怎样才能实现只有授权的人才能访问呢？教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：为什么需要封装；对属性封装；用构造方法实现对象成员的初始化；教学目标：理解封装的概念；掌握private关键字；掌握构造方法；掌握方法重载。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介在现实中，人的年龄和体重都不能小于0；更恐怖的是如果忘记给名字赋值就会成为无名氏。这就好比要加工一件产品一样，本身加工的原料就有问题，那么最终加工出来的产品也一定是一个不合格的产品。而导致这种错误的原因，就是因为程序在原料的入口出，并没有加以检验，而加工的原料原本就是变质的，这样加工出来的产品也必然是一个不合要求的产品。借用封装和构造函数的重载可以解决这些问题，试用Java代码实现。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考分组讨论任务分析本任务中要使用包来进行Java程序中类的组织。把需要在一起工作的类放在同一包里，除了public修饰的类能够被所有包中的类访问外，缺省修饰符的类只能被其所在包中的类范文，不能在其包外访问。包的这种组织方式把对类的访问封锁在一定的范围，体现了Java面向对象的封装性。教师演示课件演示小组讨论教师：演示分析学生：思考发言分组讨论支撑知识封装；private关键字；public关键字。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考小组讨论参与发言任务实施打开Eclipse，创建一个包，在包内定义一个类；在类的大括号内定义属性，在所有属性定义前都加private关键字；在类中输入private属性的getter()和setter()方法定义；在类中定义相应的功能方法；定义测试类，运行程序。动手实践分组实践教师：讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流了解封装在面向对象思想中的作用，掌握封装的具体实现个别演示分组讨论教师：总结学生：个别演示分享交流课堂实训通过封装编写Book类。要求：类具有属性书名、书号、主编、出版社、出版时间、页数、价格，其中页数不能少于200页，否则输出错误信息，并强制赋默认值200；为各属性设置赋值和取值方法；具有方法detail()，用来在控制台输出每本书信息；编写BookTest测试类。为Book对象的属性赋初始值，然后调用Book对象的detail()方法，看输出是否正确；给Book类增加构造方法，同时对测试类也做相应修改。动手实践分组实践教师：任务布置学生：小组讨论动手实践课后作业采用封装和构造方法技术编写银行卡类。每张银行卡信息包含年利率；帐号、持卡人姓名、身份证号码、地址；交易金额、交易日期、余额。银行卡类能够存款、取款、查询、购物支付、禁止透支。当存款后，显示原有余额、本次存款数额及最终存款余额；当取款时，显示原有余额、今日取款数额及最终存款余额。然后编写测试类测试。-分组学习提交代码教学过程设计任务四：员工继承关系程序设计（继承和多态的使用）（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动引入当多个类定义中多数的属性和方法定义是一致的时候，怎样能够减少重复代码，实现具体功能？教师运行程序教师启发-教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：继承的概念及其实现；super关键字、this关键字；多态的概念、静态多态和动态多态、多态的实现；最终类和抽象类。教学目标：掌握继承的实现；掌握super关键字；掌握多态的实现。教师启发讲解课件演示教师：演示学生：思考任务简介员工信息管理系统中，职员类，具有姓名和性别两个属性。而职员有工人、经理等。工人类除继承父类的姓名和性别属性外，还包含类别和是否有服装津贴属性。经理类，还包含级别和是否配备交通工具属性。请用Java代码实现。讨论归纳课件演示教师：演示讲解学生：思考参与发言任务分析采用定义类的3个步骤，编写好代码后可知，员工类、行政人员类、经理类有许多相同的语句代码。在属性方面，都包含了年龄、性别等重复的信息定义。换个思路，员工是一般性的概念，在定义类时，将经理类、行政类中相同的属性和方法抽象出来，集中放在员工类中，形成一种共享的机制，经理类、行政类中只放自己特有的成员变量和成员方法，减少重复代码。这样的员工类称为父类，行政人员类、经理类称为子类。子类继承父类的非私有成员变量和成员方法。教师演示课件演示小组讨论教师：讲解演示学生：思考发言分组讨论支撑知识类的继承；类的多态；最终类和抽象类。讨论归纳课件演示教师：讲解演示学生：思考发言小组讨论任务实施打开Eclipse，包中定义员工类；在员工类中只定义共有的成员变量，定义类的构造方法，定义共有的方法；定义行政类，经理类，只定义自己特有属性和方法，父类已有的成员变量和成员方法不再定义；编写测试类，分别声明对象进行调用。动手实践分组实践教师：讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流掌握子类继承父类的方法，能够声明父类变量，创建子类对象实现多态。个别演示分组讨论教师：归纳总结学生：个别演示分享交流课堂实训编写动物世界的继承关系代码。动物（Animal）包括山羊（Goat）和狼（Wolf），它们吃（eat）的行为不同，山羊吃草，狼吃肉，但走路（walk）的行为是一致的。通过继承实现以上需求，并编写AnimalTest测试类进行测试。动手实践分组实践教师：布置任务学生：小组讨论动手实践课后作业编写代码实现：球员分为篮球运动员、足球运动员和乒乓球运动员，各类运动员的方法各不相同。编写测试类，测试类中包含testPlay方法，对各类运动员进行运动测试。要依据运动员的不同，进行相应的运动。在main()方法中进行测试。-分组