程序逻辑与思维（C语言）-教案 任务5.4 实现系统数据源类

课堂教学设计方案授课内容任务5-4实现系统数据源类授课学时X学时授课班级XXX班授课时间第X周第X次课授课地点A305教学模式线上线下混合式教学学情分析学生已对类和对象、封装等知识有一定掌握，但对于this和static关键字在类中的具体作用和使用场景理解不深入。在之前的学习中，学生虽能编写简单的类和方法，但在处理对象内部成员访问以及类级别的共享数据和方法时，常出现混淆和错误。在实际编程中，难以准确运用这两个关键字优化代码结构、提高代码的可读性和可维护性。教学目标知识目标1.深入理解this关键字的含义、作用和使用场景。

2.全面掌握static关键字的概念，包括静态变量、静态方法和静态代码块的特点及使用方式。能力目标1.熟练运用this关键字解决对象内部成员访问、构造函数调用等问题，提升代码编写的准确性和规范性。

2.正确使用static关键字创建和访问静态成员，根据实际需求设计合理的静态数据和方法，增强代码的可复用性和可维护性。

3.能够运用this和static关键字优化系统数据源类的设计，提高解决实际编程问题的能力。素质目标1.培养严谨、规范的编程习惯，在使用this和static关键字时，注重代码的逻辑准确性和规范性，确保程序稳定运行。

2.提升逻辑思维和创新思维，通过学习这两个关键字，锻炼逻辑推导能力，鼓励学生探索如何利用它们优化代码结构，激发创新意识。

3.强化团队协作精神，在小组合作完成系统数据源类设计任务中，学会在团队中发挥优势、倾听他人意见，共同攻克难题，提高团队协作能力。

4.树立工程化编程思维，认识到this和static关键字在软件开发中的重要性，理解它们对系统性能和可维护性的影响，培养从工程角度思考和解决问题的能力。教学重点1.this关键字的使用场景，如在构造函数、成员方法中访问对象成员，以及解决参数与成员变量同名的问题。

2.static关键字修饰变量、方法和代码块的特点和使用方式，静态成员的访问规则。

3.对比this和static关键字的差异，明确在不同编程需求下的选择和应用。教学难点1.理解this关键字在对象生命周期中的指向变化，以及在复杂对象关系中如何正确使用。

2.掌握静态成员的内存分配机制和生命周期，理解静态方法中不能直接访问非静态成员的原因。

3.能够根据系统数据源类的业务需求，合理运用this和static关键字，优化类的设计和实现。教学方法1.讲授法：借助PPT详细讲解this和static关键字的理论知识，构建系统的知识框架，确保学生理解核心概念和关键知识点。

2.案例教学法：引入超市销售管理系统、电商平台等实际案例，分析在这些项目中this和static关键字的使用场景和作用，引导学生将理论知识与实际应用相结合。

3.演示法：在开发工具（如Eclipse）中实时演示包含this和static关键字的代码运行过程，直观展示对象和类的内存变化，帮助学生理解抽象概念。

4.小组合作学习法：组织学生分组完成系统数据源类的设计任务，通过小组讨论和协作，促进学生之间的交流与合作，培养团队协作能力。能力训练任务、案例1.有家超市销售管理系统包含商品管理功能，需要设计保存商品信息的数据类，其中可以设计静态方法来保存初始化的5件商品，请实现保存商品信息的数据类（DataSource）。

2.以电商平台用户管理系统为例，设计用户数据源类。使用this关键字确保用户信息的正确设置和访问，利用static关键字实现用户在线人数统计、系统公告等功能，展示如何通过这两个关键字优化系统数据源类的设计。教学资源1.在线学习平台（如学习通）：发布预习资料、布置作业、开展讨论，收集学生学习数据，辅助教学决策。

2.教学视频：涵盖this和static关键字的原理及应用实例解析，供学生自主学习。

3.开发工具（如Eclipse）：用于代码演示、学生实践操作。

实体资源：

教材、笔记本电脑、智慧教室。教学实施过程课前教学环节教学内容教学活动任务导学1.在在线学习平台发布预习资料，包括this和static关键字的概念讲解视频、预习文档。文档中详细介绍this关键字在对象内部的作用、使用语法，static关键字修饰变量、方法和代码块的基本概念和使用示例，并提供简单的代码示例。

2.布置预习作业：让学生回顾之前设计的商品信息类和相关操作，思考在哪些情况下可能会用到this和static关键字，尝试编写简单代码展示它们的初步应用。

3.组织线上讨论：发起“this和static关键字的理解与疑问”话题，引导学生分享自己的思考和理解，提出预习过程中遇到的问题。教师活动：

1.整理并上传预习资料，设定任务截止时间，督促学生完成。

2.关注学生讨论动态，及时解答疑问，收集学生预习反馈，了解知识薄弱点。

学生活动：

1.观看视频、阅读文档，初步了解相关知识。

2.完成预习作业，记录思考过程和疑问。

3.参与线上讨论，与同学交流观点，学习他人思路。课中教学环节教学内容教学活动任务导入（X分钟）【案例引入】

展示超市销售管理系统中商品数据统计和用户登录模块的部分代码或电商平台商品信息管理和用户活跃度统计的相关场景，提出问题：“在这些功能实现中，如何高效管理对象的成员和类级别的数据呢？”

【知识回顾与启发】

引导学生回顾类和对象的知识，对比不同对象之间数据的独立性和类级别的共享数据需求，引出this和static关键字的概念，强调它们在优化代码结构和实现特定功能方面的重要性。

【思维拓展】

以超市商品库存管理为例，思考如何利用this关键字确保商品库存操作的准确性，以及如何使用static关键字实现库存总量的统计功能，激发学生的学习兴趣和探索欲望。

【思政融入】提出如何高效管理数据的问题，引导学生思考解决方案，引出这this和static关键字。这一过程鼓励学生突破常规思维，探索新的编程方法和技术，激发学生的创新思维。让学生明白在技术领域，不断追求更高效、更优化的解决方案是推动行业发展的动力。培养学生的进取精神，使他们在面对技术难题时，勇于挑战自我，积极探索新的知识和技能，不断提升自己的专业能力，为未来在技术创新领域发挥作用奠定思想基础。教师活动：1.展示案例素材，提出问题，引导学生思考和讨论。

2.结合学生回答，引入相关概念，对比讲解。

3.组织2分钟小组讨论，鼓励学生分享想法，巡视并给予指导。

学生活动：

1.观察案例，思考问题，回忆类和对象的相关知识。

2.参与小组讨论，发表观点，记录讨论要点。

3.积极参与课堂互动，回应教师提问。任务解析（X分钟）环节1：知识讲授

【this关键字详解】

详细讲解this关键字的含义，它代表当前对象的引用。通过实际代码示例，展示在构造函数中使用this关键字区分参数和成员变量，解决同名冲突问题；在成员方法中使用this访问对象的成员变量和调用其他成员方法，明确对象内部的操作目标。强调this关键字在对象生命周期中的指向变化，以及在链式调用等场景中的应用。

【static关键字深度剖析】

全面介绍static关键字，讲解静态变量是类的所有对象共享的变量，存储在类的静态存储区，其生命周期与类相同；静态方法属于类，可通过类名直接调用，常用于工具类或对共享数据的操作；静态代码块在类加载时执行，用于初始化静态成员。通过实际案例，分析静态成员在内存中的分配机制和访问规则，以及静态方法与非静态方法的区别。

【this与static关键字对比】

通过对比表格和实际代码演示，清晰展示this和static关键字的差异。从作用范围、访问方式、生命周期等方面进行对比，让学生明确在不同编程需求下如何选择合适的关键字。强调在设计系统数据源类时，合理运用这两个关键字可以优化代码结构，提高代码的可读性和可维护性。

【思政渗透】

在讲解过程中，引导学生认识到编程规范和逻辑严谨性的重要性。就像在建筑施工中，每个部件都有其特定的位置和作用，代码中的关键字也各司其职。正确使用this和static关键字，如同精确安装建筑部件，能确保程序的稳定运行。培养学生严谨认真的工作态度和职业精神，同时鼓励学生在遵循规范的基础上，探索如何创新地运用这些关键字优化代码，提高代码质量和开发效率。教师活动：1.结合PPT和实际代码示例，深入浅出讲解相关知识，适时提问检查学生理解。

2.组织10分钟小组讨论，探讨在不同项目场景中this和static关键字的应用，巡视并参与讨论。

3.在黑板或PPT上逐步演示代码示例，引导学生参与思考。

学生活动：

1.认真听讲，做好笔记，及时提问解惑。

2.对比分析this和static关键字的特点和使用场景，加深理解。

3.参与小组讨论，分享观点，学习他人经验，记录重点内容。环节2：实例分析【程小白抢红包案例分析】示例5.11在程小白抢红包游戏中，已经定义了红包类，定义的红包类型以及位置都是固定的，现在可以定义一个工具类GameUtil，在该类中定义一个方法createRedPacket来生成随机红包，给这些随机红包生成随机位置展示，工具类的方法一般都定义成静态的。接下来在RedPacketWar类调用工具类的静态方法，随机产生五个红包。练习5.8在练习5.5创建的程小白类和示例5.11创建的工具类的基础上，增加一个返回程小白对象的静态方法createProgrammer()。【思政教育】通过案例分析，让学生了解到合理运用编程技术对企业和社会的重要性。在实际项目中，正确使用this和static关键字可以保障系统的稳定运行，提高数据管理的准确性和效率，进而为企业创造价值，为用户提供更好的服务。这使学生树立正确的价值观，认识到自己作为程序员的责任，培养良好的职业道德，在未来的工作中能够坚守职业操守，用技术为社会创造积极的影响。教师活动：1.详细分析案例，结合代码讲解this和static关键字的应用要点。

2.鼓励学生提问，集中解答共性问题，帮助学生突破难点。

3.总结归纳案例中的关键知识点和注意事项，强化学生理解。

学生活动：

1.认真听讲，观察代码，理解相关知识在实际项目中的应用逻辑。

2.积极思考，与教师互动，提出疑问。

3.总结学习内容，反思自身理解程度。任务实施（X分钟）【编程实践】有家超市销售管理系统包含商品管理功能，需要设计保存商品信息的数据类，其中可以设计静态方法来保存初始化的5件商品。保存商品信息的数据类（DataSource）类图【小组协作与交流】

学生分组（每组3-4人）完成编程任务，组内分工协作，分别负责类的设计、代码编写、调试等工作。在编程过程中，鼓励小组成员积极讨论，共同解决遇到的问题。例如，讨论如何根据业务需求确定哪些数据和方法应使用static关键字修饰，如何使用this关键字优化对象内部的操作逻辑。同时，引导小组之间相互交流，分享编程思路与技巧，如如何优化代码结构，提高代码的可读性和可维护性。

【思政融入】鼓励学生提问和集中解答共性问题的过程，为学生创造了团队协作与沟通的机会。在小组讨论和共同解决问题时，学生需要倾听他人的疑问，分享自己的见解，相互协作找到解决方案。通过团队成员的共同探讨和交流，可以加深对知识的理解。这有助于培养学生的团队协作精神，让他们学会在团队中发挥各自优势，共同攻克难题，同时提升沟通能力，为未来在团队项目中的合作奠定基础。教师活动：1.明确编程任务要求，规定完成时间，提供必要的指导和提示。

2.巡视学生编程进展，及时解答疑问，对困难小组给予重点指导。

3.鼓励学生积极交流，营造良好学习氛围，引导学生互相学习。

学生活动：

1.明确小组分工，依据任务要求进行编程实现。

2.遇到问题先小组讨论，若无法解决再向教师或其他小组请教。

3.积极参与交流，分享经验，学习他人长处。任务小结（X分钟）【知识总结】

回顾本节课的核心知识点，包括this关键字的含义、作用和使用场景，static关键字的概念、修饰不同成员的特点和使用方式，以及两者的对比。强调在实际编程中，要根据具体需求准确选择和运用这两个关键字，确保代码的质量和可维护性。

【任务总结】

复盘任务过程，重点强调在系统数据源类设计中，如何合理运用this和static关键字实现功能需求。总结任务实施过程中出现的共性问题和解决方法，加深学生对知识的理解和掌握。

【学生表现评价】

对学生在课堂上的表现进行全面评价，肯定学生在理解相关知识、完成编程任务过程中的优点，如部分学生能够快速理解this和static关键字的基本概念，并在代码中正确应用；在小组协作中积极参与讨论，提出有价值的想法。同时，指出学生存在的不足之处，如部分学生对this关键字在复杂对象关系中的使用不够熟练，在理解静态成员的内存分配机制时存在困难；在团队协作中，部分学生沟通不够积极主动，影响团队效率。鼓励学生在课后针对自己的问题进行复习和巩固练习。教师活动：1.系统梳理本节课知识。

2.复盘任务实施过程，强调共性问题。

3.客观评价学生表现，给予针对性建议和鼓励。

学生活动：

认真倾听总结，完善知识体系，记录问题和改进方向课后教学环节教学内容教学活动任务拓展拓展任务布置：有家超市销售管理系统包含会员管理功能，可以实现显示所有会员信息、添加会员、修改会员、删除会员、查询会员等，要完成这些功能，需要修改数据源类DataSource，增加会员信息，初始化系统中包含5个已经申请成功的会员，可以使用静态方法实现，如类图所示。学习资源推荐：为学生推荐一些有助于深入学习this和static关键字的在线课程、书籍和技术文章。在线课程如慕课网上的“Java高级编程特性”课程；技术文章可推荐在开源社区（如CSDN、开源中国）上关于Java关键字优化代码的优质文章，让学生了解行业内的最新技术动态和设计理念，拓宽学生的技术视野。AI辅助学习工具推荐：推荐豆包/文心一言生成“DataSource类静态方法初始化会员数组的代码示例”，用AI辅助编写“initMembersDataSource()的会员对象创建逻辑”，引导学生用AI总结“static关键字在数据源初始化中的应用技巧”。教师活动：

1.发布拓展任务，明确DataSource类的属性（members数组）、静态方法要求及提交方式，说明AI工具使用规则（需自主理解static逻辑，禁止直接复制AI代码）。推荐学习资源及AI辅助工具，演示“用AI查询static关键字的作用、分析静态方法初始化数组的写法”的操作。指导学生借助AI工具区分“静态属性/方法与非静态的区别”，强化DataSource作为数据源的单例式设计认知。

学生活动：

1.完成拓展任务，借助AI工具梳理static关键字的用法、学习DataSource类的会员数组初始化代码，自主实现initMembersDataSource()方法并初始化5个会员。查阅this和static相关资料，同时利用AI工具总结“static在数据源类中的实践场景”，提升知识应用能力。3.尝试用AI辅助设计“DataSource中会员数组的扩容逻辑”，优化数据源的扩展性。学习评价知识掌握情况：大部分学生理解了this代表当前对象引用，static用于修饰类成员的基本概念。但在实际运用中，对this在复杂嵌套方法调用或内部类中的使用，以及static修饰的成员在类加载、内存分配等方面的机制理解不透彻。例如，在涉及多个对象相互调用和静态数据共享的场景下，学生难以准确把握数据的流向和操作的正确性。部分学生对静态代码块的执行顺序和作用场景理解模糊，在实际编程中无法灵活运用其进行系统初始化等操作。能力培养情况：在简单编程任务中，部分学生能够正确使用this关键字来解决变量命名冲突和调用对象自身方法的问题，也能创建和使用静态变量与方法实现一些基本的共享数据管理功能。然而，当任务复杂度增加，学生往往难以设计出合理的代码结构。在团队协作方面，小组内成员在沟通如何优化代码以更好地利用这两个关键字时，存在交流不畅、分工不明确的情况，导致整体任务完成效率不高，且代码的创新性和优化程度不足。总体评价：学生在本次课程学习中，对this和static关键字有了初步的认识和实践，但在知识的深度理解、灵活运用以及团队协作创新方面存在不足。后续教学需要加强对关键字底层原理的深入讲解，通过更多复杂案例和实践项目，提升学生解决实际问题的能力，同时注重培养学生在团队协作中的沟通与创新能力。课后反思教学内容方面：对于this和static关键字的底层原理和复杂应用场景讲解不够深入，导致学生理解困难。后续教学应增