《面向对象程序设计》教学大纲（合作班）

-PAGE15-《面向对象程序设计》教学大纲课程英文名Object-orientedProgramDevelopment课程代码03M0006学分3.5总学时56理论学时36实验学时20上机学时0实践学时0课程类别学科基础课课程性质限选先修课程高级语言程序设计适用专业计算机科学与技术（合作办学）开课学院信息工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位《面向对象程序设计》是计算机科学与技术专业的一门基础课程。通过教授面向对象的基本概念和Java语言，该课程培养学生的编程能力及解决实际问题的能力。这门课程不仅为进一步学习奠定了坚实的理论和技术基础，还为学生提供了软件开发和程序设计所需的基本理论、方法和工具。"Object-OrientedProgramming"isafundamentalcourseintheComputerScienceandTechnologymajor.Byteachingthebasicconceptsofobject-orientedprogrammingandtheJavalanguage,thiscourseenhancesstudents'programmingskillsandtheirabilitytosolvereal-worldproblems.Itnotonlyestablishesasolidtheoreticalandtechnicalfoundationforfurtherstudybutalsoequipsstudentswithessentialtheories,methods,andtoolsforsoftwaredevelopmentandprogramdesign.（二）课程目标在面向对象的软件视角中，程序被视为相互通过发送消息进行交互的一组对象，并对这些消息的回答做出反应。这些理念是现代软件开发的前沿。本课程教授面向对象编程的基本思想。本课程旨在传授面向对象编程的理解。完成课程后，学生将能够与其他程序员讨论面向对象的技术，并能够用Java开发和实现小型程序。同时，课程将介绍中国软件的现状，以增强学生的学习热情，鼓励学生开发创新软件，以避免被其他国家所制约。课程目标：1.具备搭建Java语言开发环境、基础编程、调试的能力。2.具备使用面向对象语言核心内容进行建模与编程的能力。3.具备使用泛型、集合的能力。能针对问题选择一种或多种合适的集合进行使用，并对集合的使用进行评估。4.具备使用图形界面编程实现完整的系统的能力。在图形界面开发过程中能考虑到使用环境、用户文化、使用习惯等因素，做到界面美观、用户体验良好。课程思政目标：1.培养新时代计算机领域工程人才为目标，拓展学生视野；树立爱国主义情怀和社会责任感；培养学生建立文化自信和唯物辩证思维；引导学生树立严谨的科学态度和科学精神。2.培养学生动手操作能力，培养工程理念、工匠精神，培养科学精神和辩证思维，培养探索精神，以及坚持努力的精神，培养学生整体观念，编程思想和辩证思维。Intheperspectiveofobject-orientedsoftware,aprogramisviewedasasetofobjectsthatinteractwitheachotherbysendingmessagesandrespondingtothosemessages.Theseconceptsareattheforefrontofmodernsoftwaredevelopment.Thiscourseteachesthefundamentalideasofobject-orientedprogramming,aimingtoimpartanunderstandingofthisparadigm.Aftercompletingthecourse,studentswillbeabletodiscussobject-orientedtechniqueswithotherprogrammersanddevelopandimplementsmallprogramsusingJava.Additionally,thecoursewillintroducethecurrentstateofsoftwareinChinatoenhancestudents'enthusiasmforlearningandencouragethemtodevelopinnovativesoftwaretoavoidbeingconstrainedbyothercountries.CourseObjectives:1.AcquiretheabilitytosetupaJavadevelopmentenvironment,performbasicprogramming,anddebug.2.Developtheabilitytomodelandprogramusingthecoreconceptsofobject-orientedlanguages.3.Gaintheabilitytousegenericsandcollections,selectingoneormoreappropriatecollectionsforspecificproblemsandevaluatingtheiruse.4.Acquiretheabilitytoimplementacompletesystemusinggraphicalinterfaceprogramming,consideringfactorssuchasusageenvironment,userculture,andhabitstoensureanattractiveinterfaceandagooduserexperience.CourseIdeologicalObjectives:1.Aimtocultivateengineeringtalentsinthecomputerfieldforthenewera,broadeningstudents'horizons;instillasenseofpatriotismandsocialresponsibility;fosterculturalconfidenceanddialecticalmaterialistthinking;andguidestudentstoadoptarigorousscientificattitudeandspirit.2.Enhancestudents'hands-onskills,cultivateengineeringconceptsandcraftsmanship,developscientificspiritanddialecticalthinking,encourageanexploratoryspirit,andpromoteperseverance,whilefosteringaholisticview,programmingmindset,anddialecticalthinkinginstudents.二、课程目标达成的途径与方法课程目标课程目标内容支撑毕业要求指标点目标达成的途径与方法教学内容课程目标1具备搭建Java语言开发环境、基础编程、调试的能力。指标点5.1：了解计算机领域常用的软硬件设计及开发工具、开发环境、模拟软件和设备的使用原理和方法，并理解其适用范围和局限性。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业Chapter1.AnIntroductiontoJavaChapter2.TheJavaProgrammingEnvironmentChapter3.FundamentalProgrammingStructuresinJavaChapter7.Exceptions,Assertions,andLoggingChapter12.Concurrency课程目标2具备使用面向对象语言核心内容进行建模与编程的能力。指标点3.2：能够针对特定需求，根据系统设计进行复杂计算机系统的开发。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业Chapter4.ObjectsandClassesChapter5.InheritanceChapter6.Interfaces,LambdaExpressions,andInnerClasses课程目标3具备使用泛型、集合的能力。能针对问题选择一种或多种合适的集合进行使用，并对集合的使用进行评估。指标点2.3：能够求解计算机领域问题或者完成实验，并对解决方法进行评价，同时能寻找可替代方案。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业Chapter8.GenericProgrammingChapter9.Collections课程目标4具备使用图形界面编程实现完整的系统的能力。在图形界面开发过程中能考虑到使用环境、用户文化、使用习惯等因素，做到界面美观、用户体验良好。指标点3.3：了解计算机系统对社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的影响，能够在解决方案中权衡涉及到的相关因素。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业Chapter10.GraphicalUserInterfaceProgrammingChapter11.UserInterfaceComponentswithSwing三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求2毕业要求3毕业要求5课程目标1M课程目标2M课程目标3M课程目标4M注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求Chapter1.AnIntroductiontoJava1.1JavaasaProgrammingPlatform1.2TheJava“WhitePaper”Buzzwords1.3JavaAppletsandtheInternet1.4AShortHistoryofJava1.5CommonMisconceptionsaboutJava基本要求：了解Java作为编程平台的基本特性和跨平台能力，掌握Java“白皮书”中的关键术语，理解Java小程序在互联网中的应用，以及Java的发展历史。纠正对Java的常见误解，以形成正确的认知。（了解我国软件业的现状，强调软件开发对国家和社会发展的重要性，鼓励学生树立为国家和社会服务的意识）Chapter2.TheJavaProgrammingEnvironment2.1InstallingtheJavaDevelopmentKit2.2UsingtheCommand-LineTools2.3UsinganIntegratedDevelopmentEnvironment2.4Jshell基本要求：了解Java开发环境的构建，掌握Java开发工具包的安装、命令行工具的使用以及集成开发环境（IDE）的操作，了解Jshell的基本功能。（结合中国在软件开发领域的进步与成就，激励学生树立文化自信，鼓励他们在未来的学习和工作中创新和实践）Chapter3.FundamentalProgrammingStructuresinJava3.1ASimpleJavaProgram3.2Comments3.3DataTypes3.4VariablesandConstants3.5Operators3.6Strings3.7InputandOutput3.8ControlFlow3.9BigNumbers3.10Arrays基本要求：了解Java的基本编程结构，掌握编写简单Java程序的技能，理解注释、数据类型、变量和常量的概念，以及操作符和字符串的使用。熟悉输入输出操作、控制流结构、大数处理和数组的基本应用。（介绍基本语法，要求学生一步一个脚印，踏踏实实做事）Chapter4.ObjectsandClasses4.1IntroductiontoObject-OrientedProgramming4.2UsingPredefinedClasses4.3DefiningYourOwnClasses4.4StaticFieldsandMethods4.5MethodParameters4.6ObjectConstruction4.7Records4.8Packages4.9JARFiles4.10DocumentationComments4.11ClassDesignHints基本要求：了解面向对象编程的基本概念，掌握使用预定义类和定义自定义类的技能，理解静态字段和方法、方法参数及对象构造的原理。熟悉记录、包、JAR文件的使用，以及文档注释和类设计方法。（类和对象是面向对象的核心部分，培养学生全面思考的能力）Chapter5.Inheritance5.1Classes,Superclasses,andSubclasses5.2Object:TheCosmicSuperclass5.3GenericArrayLists5.4ObjectWrappersandAutoboxing5.5MethodswithaVariableNumberofParameters5.6AbstractClasses5.7EnumerationClasses5.8SealedClasses5.9Reflection5.10DesignHintsforInheritance基本要求：了解继承的基本概念，包括类、超类和子类的关系，掌握Java中所有类的超类Object的作用，以及泛型数组列表和对象包装器的使用。理解可变参数方法、抽象类、枚举类和密封类的特性，掌握反射机制，掌握继承设计方法。（通过族谱讲继承，弘扬家族文化。讲述继承的概念和优点，动手编程，培养学生动手实践的能力）Chapter6.Interfaces,LambdaExpressions,andInnerClasses6.1Interfaces6.2LambdaExpressions6.3InnerClasses6.4ServiceLoaders6.5Proxies基本要求：了解接口的基本概念，掌握Lambda表达式和内部类的使用，能够灵活地设计和实现Java程序，提高代码的可读性和可维护性。（利用接口的概念强调软件开发和社会中协作的重要性）Chapter7.Exceptions,Assertions,andLogging7.1DealingwithErrors7.2CatchingExceptions7.3TipsforUsingExceptions7.4UsingAssertions7.5Logging7.6DebuggingTips基本要求：了解异常处理的基本原则，掌握捕获异常的技巧和使用异常的方法，同时理解断言的作用和日志记录的重要性，掌握调试技巧，以有效识别和解决程序中的问题。（讨论处理错误的重要性，强调在编程和生活中遇到问题时积极面对的态度。引导学生思考在生活中如何有效识别和应对潜在问题，培养他们的责任感）Chapter8.GenericProgramming8.1WhyGenericProgramming?8.2DefiningaSimpleGenericClass8.3GenericMethods8.4BoundsforTypeVariables8.5GenericCodeandtheVirtualMachine8.6RestrictionsandLimitations8.7InheritanceRulesforGenericTypes8.8WildcardTypes8.9ReflectionandGenerics基本要求：掌握定义简单泛型类和泛型方法的技能，理解类型变量的边界及泛型代码在虚拟机中的表现。熟悉泛型的限制与继承规则，以及通配符类型和反射与泛型的关系。（讨论泛型编程的必要性，强调适应性在技术发展中的重要性。引导学生认识到，技术必须不断进化以应对复杂多变的需求，鼓励他们在学习中保持创新精神和适应能力）Chapter9.Collections9.1TheJavaCollectionsFramework9.2InterfacesintheCollectionsFramework9.3ConcreteCollections9.4Maps9.5CopiesandViews9.6Algorithms9.7LegacyCollections基本要求：了解Java集合框架的基本结构，掌握集合框架中的接口和具体集合的使用，理解映射的概念，熟悉集合操作的算法。（讲解不同类型的具体集合。引导学生理解，灵活应对多样性是解决问题的重要能力）Chapter10.GraphicalUserInterfaceProgramming10.1AHistoryofJavaUserInterfaceToolkits10.2DisplayingFrames10.3DisplayingInformationinaComponent10.4EventHandling10.5ThePreferencesAPI基本要求：了解Java用户界面工具包，掌握如何显示窗口和在组件中展示信息的技能，理解事件处理的基本原理，熟悉PreferencesAPI的使用，能设计和实现图形用户界面应用程序。（通过图形界面编程，强调用户体验在软件设计中的重要性。鼓励学生关注用户需求，培养他们的人本设计意识和社会责任感）Chapter11.UserInterfaceComponentswithSwing11.1SwingandtheModel-View-ControllerDesignPattern11.2IntroductiontoLayoutManagement11.3TextInput11.4ChoiceComponents11.5Menus11.6SophisticatedLayoutManagement11.7DialogBoxes基本要求：了解Swing及其与模型-视图-控制器设计模式的关系，掌握布局管理的基本原理，能够处理文本输入和选择组件的使用，并熟悉菜单和对话框的设计。（在布局和组件使用的教学中，强调美观与功能并重的设计理念。引导学生关注用户体验，培养他们在技术设计中兼顾美学和实用性的能力）Chapter12.Concurrency12.1WhatAreThreads?12.2ThreadStates12.3ThreadProperties12.4Synchronization12.5Thread-SafeCollections12.6TasksandThreadPools12.7AsynchronousComputations12.8Processes基本要求：了解线程的基本概念及其状态，掌握线程属性和同步的原理，理解线程安全集合的使用。理解进程的概念，理解进程与线程的区别。（强调在并发编程中的合作与协调。引导学生认识到合作的重要性。介绍线程同步的必要性，强调在并发环境中保持规范与秩序的重要性。引导学生在团队合作中认识到秩序与规范的重要性）五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章AnIntroductiontoJava2课程目标1第2章TheJavaProgrammingEnvironment1课程目标1第3章FundamentalProgrammingStructuresinJava6（2）1.完成作业1：基本语法2.完成实验1：TheJavaProgrammingEnvironment&FlowControl3.完成实验2：Strings,ArraysandFiles课程目标1第4章ObjectsandClasses8（4）1.完成作业2：类和对象（1）2.完成作业3：类和对象（2）3.完成实验3：ClassandObject(1)4.完成实验4：ClassandObject(2)课程目标2第5章Inheritance8（4）1.完成作业4：继承与多态2.完成作业5：Inheritance(1)3.完成作业6：Inheritance(2)--Polymorphism课程目标2第6章Interfaces,LambdaExpressions,andInnerClasses6（2）1.完成作业5：接口2.完成实验7：Interface课程目标2第7章Exceptions,Assertions,andLogging4（2）1.完成实验8：Exceptionanddebug课程目标1第8章GenericProgramming2课程目标3第9章Collections6（2）1.完成作业6：集合2.完成实验9：GenericProgrammingandCollections课程目标3第10章GraphicalUserInterfaceProgramming6（2）1.完成实验10：Graphicsprogramming(1)课程目标4第11章UserInterfaceComponentswithSwing4（2）1.完成作业7：图形界面2.完成实验11：Graphicsprogramming(2)课程目标4第12章Concurrency31.完成作业8：并发课程目标4六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1TheJavaProgrammingEnvironment&FlowControl11.Java编程环境的安装和设置2.熟悉Java程序结构3.综合运用input,output,循环、选择、简单数据类型编简单的Java控制台程序配置环境、编写简单程序验证性必做2Strings,ArraysandFiles11.熟悉JavaString的用法2.熟悉Java数组的使用3.熟悉文件读写编写大数、字符串、数组、文件读写的程序验证性必做3ClassandObject(1)21.熟悉类的设计2.熟悉Constructor的设计与使用3.熟悉对象变量以及对象的生成使用预定义类编写程序、自己定义简单类并通过创建对象使用验证性必做4ClassandObject(2)21.熟悉类的静态字段和方法2.熟悉传引用和传值调用3.熟悉包的简单使用使用类中的静态字段编程，使用传值和传引用方式编程，使用包组织代码验证性必做5Inheritance(1)21.熟悉