《可视化程序设计》课程建设自评报告

 

从2004年起,计算机系成立《可视化程序设计》课程组,并向学院申报《可视化程序设计课程建设》的课题。经过三年的课程教学改革,已形成一套具有高职特色项目式教学课程建设方案。将传统的以VB语法算法为主的教学内容调整为以VB实用控件(如字符表格控件MSFlexGrid、树形控件TreeView、图表控件MSChart等)及应用程序开发为主的教学内容;将教师多年从事项目开发经验与多年教学经验结合在一起,以学生档案管理系统为工程项目,形成教、学、做相结合VB项目式教学法。编写全套教学资料:《可视化程序设计》模块化大纲、《可视化编程课程设计》模块化大纲、《Visual Basic 项目式程序设计》教材(由电子工业出版社出版)、《可视化程序设计》实验指导书、《可视化编程课程设计》指导书、试题集、习题集、网络课程等。将《可视化程序设计》建设成院、省、国家级精品课程。现将三年来课程建设与改革情况报告如下。

 
一、课程定位与教学目标
1.专业办学定位与人才培养目标
计算机应用技术专业(含软件、网络与楼宇三个方向)办学定位是省级特色专业(于2005年通过省教育厅专家的验收)。计算机应用技术专业三个方向的人才培养目标如下:
软件:能从事计算机程序设计中代码编写、软件测试、软件文档书写、软件项目开发、软件营销、软件应用维护等工作的高等技术应用型专门人才。
网络:能从事计算机局域网规划设计、综合布线、施工管理,网络设备安装、调试与维护,网站规划建设与管理维护,并能从事网络程序设计等工作的高等技术应用型专门人才。
楼宇:能从事电脑设备的组装、维护,小型局域网维护修理、系统安装,智能化小区管理软件设计与维护,楼宇智能化设备的安装、调试、维护等工作的高等技术应用型专门人才。
2.课程定位
从上述人才培养目标可看出,各专业方向都需要程序设计能力。按高职高专以能力为主线从基础、原理到综合的课程设置方法,计算机系设置《C++程序设计》(省二类精品课程)、《可视化程序设计》、《数据库原理及应用》与《Web数据库程序设计》等门课程来实现专业对程序设计能力的要求。其中,《可视化程序设计》学习面向对象的可视化程序设计方法,使学生具备使用VB开发工具软件,开发二层C/S结构管理信息系统软件的能力,为学习《大型数据库应用》、《Web数据库程序设计与应用》等后续课程打下坚实基础。因此,《可视化程序设计》定位为计算机专业的主干专业基础课程。
3.教学内容设计
可视化程序设计采用以某个工程项目(如学生档案管理系统)为案例,该项目应涵盖课程中主要知识点,采用边讲知识点边设计项目中某个模块程序的教、学、做相结合的项目式教学法,当课程各知识点讲完时,项目设计也已完成。学生不但能学到课程的主要知识,同时也完成了一个真实的学生档案系统的项目设计。理论课程结束后,安排一次课程设计,综合运用已学知识设计一个学生成绩管理系统工程项目。通过两个真实软件工程项目设计,使学生具备软件项目程序设计能力,而项目设计能力是IT公司所需要的能力。
4. 教学内容与教学目标
(1)理解面向对象程序设计、可视化程序设计与工程的概念;
(2)掌握常用控件的基本属性设置、方法调用与常用事件代码编写方法,能熟练使用常用控件进行程序界面设计;
(3)掌握 Visual Basic语言的数据类型、表达式、程序结构与流程控件语句、数组、函数、过程的概念与使用方法;
(4)掌握程序界面中菜单、工具栏、状态栏的设计方法,能用对话框设计单文档程序,掌握MDI多窗体程序的设计方法;
(5)了解数据库基本知识,建立数据库、数据表与数据记录的概念,掌握用可视化数据管理器建立数据库、数据表、编辑数据表的方法,初步掌握结构化查询语言(SQL)的语法与使用方法;
(6)了解数据库应用程序的结构,初步掌握以DATA控件、ADO控件、ADO对象为数据源,设计数据库应用程序的方法;
(7)掌握Visual Basic报表的设计与制作方法;
(8)初步掌握MSFlexGrid、TreeView、MSChart等高级控件的基本属性设置、方法调用与常用事件过程代码编写方法,学会使用高级控件进行数据录入、查询与统计程序设计;
(9)了解文件管理控件的基本属性与常用事件,学会用文件管理控件设计文本编辑器的方法;了解顺序文件、随机文件与二进制文件的打开、读/写与关闭操作;
(10)熟悉多媒体技术的一些基本术语;初步掌握Multimedia控件与Animation控件的属性设置、方法调用与常用事件过程代码编写方法;熟悉与图形处理技术有关的概念,初步掌握基本的绘图方法;
(11)具备在Visual Basic集成开发环境中,设计程序界面、编写代码程序、上机运行调试的能力;
(12)具备使用DATA控件、ADO控件、ADO对象为数据源设计数据库应用程序的能力;
(13)具备使用DataGrid、MSFlexGrid、TreeView、MSChart等控件设计数据录入、查询与统计程序的能力;
(14)初步具备开发小型信息管理系统软件的能力;
(15)具备使用图形、多媒体等控件设计媒体播放器与制作简单动画的能力。


二、课程教学改革
1.课程教学方法的改革(采用项目式教学法)
2004年前,计算机专业的《可视化程序设计》课程使用《新编Visual Basic程序设计教程》,该教材讲述的内容为:VB概述、创建用户窗体、VB语言基础、算法与VB基本语句、数组、程序调试、文件、过程、图形处理与多媒体技术、数据库操作及编程,共10章。其中前8章主要介绍的是程序设计的语法、语义(如数据类型、表达式、分支与循环语句、数组、函数与过程、文件等)与一些数学算法(如求素数、方程根、定积分等),语法、语义学时占总学时比例为73%以上。而上述教学内容已在《C++程序设计》课程中学过。教师将73%以上的学时用于重复在C++中已学过的内容,只用27%的学时介绍图形处理技术、多媒体技术、数据库编程技术等实用技术。更致命的缺陷是,多数教材都不介绍软件设计中经常要用到字符表格控件MSFlexGrid、树形控件TreeView、图表控件MSChart。因此,学生不可能学到商业软件编程的实用技术,更不可能学到公司急需的软件项目开发技术。为此,必须对课程教学方法与教学内容进行改革,改革方法如下:
计算机专业教师主持了学校教学管理系统软件开发的科研项目,该教学管理系统由学生档案管理、学生成绩管理、学生收费管理、学生纪律与宿舍管理、教学计划管理、教材管理、考务管理、运动会管理、教师档案管理等子系统组成。
通过上述科研项目,教师积累了大量的系统软件设计经验,知道了软件设计中学生应该掌握知识与能力,深知当前教学与工程实际使用知识的脱节。
从学校教学管理系统设计得到启示,可将学校教学管理系统中部分子系统,如学生档案管理子系统、学生成绩管理子系统、学生收费管理子系统、学生教材管理子系统等运用于软件程序设计课程教学中,采用知识点与程序模块设计相结合的项目式教学法。
2.课程教学内容的改革
将课程教学内容改革为:Visual Basic概述、窗体与基本控件、Visual BAsic语言、菜单、工具栏、状态栏与对话框、Visual Basic数据库开发环境、数据库应用程序设计、数据报表打印程序设计、Visaul Basic高级控件、文件管理、多媒体技术与图形处理、Visual Basic课程设计,共11章。其中前三章中的语法、语义部分占总学时比例为28%,72%的学时用于结合“学生档案管理系统”进行项目式教学。在教学中增加了软件开发经常使用的字符表格控件MSFlexGrid、树形控件TreeView、图表控件MSChart。各章教学内容与教学方法改革如下。

(1)第1章首先通过C++中有关类与对象的实例(矩形类与对象)引出类、对象、属性、方法、事件、事件驱动程序设计、可视化程序设计等概念。然后介绍Visaul Basic的开发环境,通过实例引出工程、窗体与工程管理的概念。通过具体程序来说明工程由工程文件(vbp)、窗口文件(frm)等组成。
(2)第2章以一个含有VB各种基本控件在内的典型学生档案查询程序界面为例(如图1所示),介绍VB的窗体、标签与编辑框类控件、列表框类控件、按钮类控件等基本控件的作用、属性、方法及事件。以窗体控件为重点介绍控件的常用属性,其余控件的属性只需对不同点加以说明即可。对控件的布局工具的使用,以及程序界面的美观设计也有具体的技巧介绍。
(3)第3章采用以C++为引例介绍Visual Basic语言的数据类型、表达式、程序结构、流程控制语句、过程、函数、数组、文件的概念、定义与使用方法。使学生能在较短时间内,以较轻松的方式学习Visual Basic语言。
(4)第4章以学生档案管理系统主界面为例,介绍用菜单设计器设计下拉式菜单,用窗体的PopupMenu方法设计弹出式菜单;讲述工具栏控件(ToolBar)、状态栏控件(StatusBar)的属性、方法与事件,及使用ToaalBar、StatusBar设计工具栏与状态栏的方法;介绍对话框控件(CommonDialog)的属性、方法,及使用对话框控件设计单文档(SDI)编辑器(如图2所示)的方法;讲述多文档窗体(MDI)的设计方法。最后以学生档案管理系统为例,设计学生档案管理系统主菜单、工具栏与状态栏,如图3所示。

Visaul Basic数据库开发环境。首先介绍数据库的基本知识,让学生了解有关数据库、数据表与数据库管理系统的概念,然后介绍VB自带的《可视化数据库管理器》,并用《可视化数据库管理器》建立学生档案管理系统数据库xsda.mdb,建立系部、班级、专业编码表与学生档案表的表结构,介绍如何录入、修改与删除表中记录。
本章还讲述SQL语句(SELECT、INSERT、UPDATA、DELETE)的语法,在《可视化数据库管理器》中使用SQL语句对学生档案数据库xsda.mdb(有二十几张数据表,几十万条真实的学生记录)进行建表、查询、插入、替换与删除操作。最后用数据窗体设计器设计系部编码表维护程序。
(6)第6 章以系部编码表维护程序为例,引述出数据库应用程序的结构,即数据库应用程序是由数据库、数据表、数据源与数据界面控件组成,而数据源起着连接数据库中数据表与程序中界面控件的作用。VB提供了三种数据源,即:Data控件、ADO Data控件与ADO 对象。因此,在第6章中,先是以学生档案管理系统中的系部与班级编码表维护程序为案例,介绍了使用Data控件及其绑定控件设计数据库应用程序的方法,再以课程编码表维护程序为案例,讲述了使用ADO Data控件及其绑定控件设计数据库应用程序的方法,并通过学生档案录入与查询程序进一步巩固用ADO Data控件设计数据库应用程序的知识。最后,以系部编码表为案例,介绍了使用ADO对象设计数据库应用程序的两种方法。
通过学生档案管理系统的录入(如图4所示)、查询(如图5所示)、维护程序的编写,使学生基本能掌握Visaul Basic数据库管理信息系统程序的一般设计方法。

(7)第7章叙述Visaul Basic的数据环境设计器(DataEnvironment),以及用数据环境设计器设计数据库应用程序的方法。介绍了数据报表设计器(DataReport对象)的结构、控件与属性,以学生档案管理系统为例,讲述使用DataReport对象编写学生档案报表打印程序(如图6所示)的方法。

(8)第8章介绍Visaul Basic的二维数据表控件(MSFlexGrid)、树形控件(TreeView)、数据图表控件(MSChart)、分页控件(SSTab)、日期类控件。使用MSFlexGrid 控件与日期类函数编写出校历表程序(如图7所示),使用TreeView控件编写学生档案树形结构查询程序,使用SSTab控件编写学生档案分页结构查询程序(如图8所示),使用MSChart控件编写学生档案统计程序(如图9所示)。

(9)第9章介绍驱动器列表框控件Drive、目录列表框控件Dir、文件列表框控件File,并用Drive、Dir、File控件设计单文档编辑器(如图10所示)。讲述了Visual Basic中有关文件的概念,及顺序文件、随机文件与二进文件的操作使用方法。

(10)第10章讲述了多媒体技术的基本术语、动画控件、多媒体控件,在学生档案管理系统中添加一个具有文件目录结构的媒体播放器程序(如图11所示)。介绍Visaul Basic中图形处理技术,主要介绍坐标系、色彩函数、绘图控件、绘图方法与图片框控件。
(11)课程设计
课程设计内容为:设计学生成绩管理系统,通过课程设计使学生能用前10章所学的知识,自己设计开发出一个完整学生成绩管理系统。

3.多媒体教学
为提可视化程序设计的课堂教学效果,教师采用多媒体教室与多媒体机房上课的教学方式。
(1)多媒体教室:教师采用多媒体投影仪、黑板板书与教师口述的教学方法。
(2)多媒体机房:教师用双向多媒体系统,在教师机上演示程序的执行过程,学生在学生机上观看程序的执行过程。
上述多媒体教学能取得形象直观易解得教学效果,深受到学生的欢迎。


三、实验教学改革
1.实验课教学内容改革
根据教学要求,安排实验课共15次(如表1所示),分别针对不同章节不同知识点设置。达到通过实验课巩固所学知识目的。所有实验内容已编入《可视化程序设计》实验指导书中。
表1 实验课教学内容安排


序号

课程实践教学项目

课时数

1

程序界面设计实验(学生档案查询程序界面设计)

2

2

分支、循环程序设计实验

2

3

数组程序设计实验

2

4

过程与函数设计实验

2

5

单文档编辑器设计
多文档学生档案管理系统主菜单设计

2

6

用可视化数据管理器建立数据库、数据表、增加与删除记录
SQL语句实验

2

7

用Data控件设计数据库应用程序实验

2

8

用ADO Data控件设计数据库应用程序实验

2

9

用ADO对象设计数据库应用程序实验

2

10

用DtaReport对象设计数据报表打印程序实验

2

11

用MSFlexGrid控件设计数据库应用程序

2

12

用TreeView、SSTab控件设计数据库应用程序

2

13

用MSChart与、ProgressBar控件设计数据库应用程序

2

14

文件管理控件实验

2

15

多媒体技术与图形处理设计实验

2

合计

30

2.实验课组织形式
由于课程使用真实的学生档案管理系统,因而,窗体界面上控件较多,程序较长,如在图5 学生档案查询界面中有几十个控件,学生完成窗体界面设计的时间较长。因此,采用教、学、做相结合的项目式教学的难点之一,是学生上机练习时间够用。解决问题的方法是教师预先设计好每次实验程序模板,该程序模板将学生已学过的控件与程序代码提供给学生,学生在教师下发的程序模板上开始完成本次课实验内容,从而减少完成实验所用的时间。
(1)在实验课前,教师布置实验内容、实验目的与实验要求,学生按实验内容与要求编写实验程序。
(2)在实验课上,教师用双向多媒体系统向学生提出本次实验要求,给出本次实验编程模板,并提示实验应注意事项,同时对编程难点进行提示,以便学生能在2学时的实验课上完成实验内容。
(3)在实验课上,教师对存在问题的学生进行现场辅导,并对存在的共性问题用多媒体系统进行讲解。
(4)在实验课上,教师与实验员要对学生实验完成情况进行检查,并打分记入实验成绩。学生做完的实验程序必须上传到教师机保存。期未结束时刻入光盘存档。
(5)实验课后,学生按要求完成实验报告,在报告中应写入实验数据与运行结果,并上交给教师或实验员批改。
3.实验教学改革
(1)实验课中采用对学生调试程序当场检查打分的考核方法,能促使学生重视实验课,提高学生上机编辑程序、调试程序的能力。
(2)教会学生使用设置断点与单步执行的方法,来调试程序中的逻辑错误。
(3)组织学生参加《可视化程序设计》大赛,比赛形式为上机编写与调试程序。对获得竞赛前20名的学生给予奖励,并颁发《可视化+程序设计》大赛获奖证书。
(5)实验机房在指定时间内对学生免费开放,让学生能完成可视化程序设计实验与课程设计内容。
(6)将学生完成的实验程序保存在专用机器中,便于学生在实验前能从该专用机器中复制出前次实验程序,并在前次实验程序的基础上完成本次实验。最终设计出一套完整的学生档案管理系统软件程序,使学生具有成就感。
 

四、课程设计教学改革
1.课程设计的任务
通过综合运用在《可视化程序设计》中所学知识,以“教学管理系统”数据库为载体,让学生在VB集成开发环境中,用VB窗体、控件设计出学生成绩管理系统软件程序。使学生涉足计算机专业设计领域,接受一次计算机软件蓝领的设计训练,使所学知识和技能得到进一步巩固、深化和扩展,以达到能用VB编写商业实用软件的目的,为继续学习后续课程打下良好的基础。
2.课程设计内容
(1)写出系统需求、功能分析报告
(2)画出系统功能模块图
(3)画出系统数据流程图
(4)写出数据库中主要数据表的结构
(5)按设计说明书要求,设计各功能模块程序界面,并编写代码程序
(6)调试运行程序,使用断点、单步运行与本地窗口来观察程序运行中出现的逻辑错误
(7)写出课程设计报告书
(8)准备课程设计答辩
3.课程设计的教学改革
将课程设计与工程项目结合在一起,使学生能通过课程设计,了解项目开发一般步骤,即项目的需求分析、功能分析、数据表结构的设计、程序界面与代码设计、上机调试、系统测试的全过程。达到,既能综合运用《可视化程序设计》课程中的各个知识点,又能让学生完成一个项目开发的过程。而项目开发经验是企业所需要的能力。
(4)课程设计部分模块的程序界面
①学生成绩管理系统主窗体界面设计

②输入学生成绩窗体界面设计

③班级成绩查询窗体界面设计

④班级课程成绩统计图表窗体界面设计

⑤补考成绩查询窗体界面设计

五、课程师资队伍建设
计算机系非常重视《可视化程序设计》的课程建设,为此专门成立《可视化程序设计》课程组,由骨干教师为组长,所有任课教师为组员。课程组活动内容主要有教学大纲的讨论与制定、授课计划的讨论与制定、教学内容、教学方法、重点与难点的处理、选择例题、习题课内容、例题与习题的归类、布置习题与提示、实验课讨论、试题的选择等。课程组每两周开展一次教研活动,每次活动有记录。通过课程组活动,任课教师可以互相交流教学经验,探讨对教学内容与教学方法的改革,老教师能将自己多年积累的教学经验传授年青教师,年青教师则能从课程组活动中获取更多教学经验。使任课教师的教学水平得到更快的提高。
在10名任课教师中,副高3人(30%),讲师7人(70%),硕士研究生6人(60%),双师教师10人(100%)。任课教师的师资配备基本合理。


六、课程实验室建设
为满足《可视化程序设计》实验与课程设计的教学要求,学院配置5个软件程序设计实验室,共投资150万元。
(1)实验室配置:每个机房配置50台PC机,通过网络互联。安装VC++、VB、Delphi、Java等多种程序设计软件,并安装多媒体教学系统。
(2)实验室作用:主要用于C++程序设计、可视化软件(VB、Delphi、VC++、Java)课程的实验与课程设计。
(3)实验室功能:教师可在此实验室从事多媒体教学,学生能在此实验室上机做C++程序设计课程实验。还可进行C++课程设计等。
(4)实验机房在指定时间内对学生免费开放,让学生能完成C++实验与课程设计内容。


七、课程教材建设
课程使用教材《Visual Basic项目式程序设计》是由周志德、刘德强、许敏老师编写,将于2006年10月由电子工业出版社出版。
1.教材特点
(1)本教材采用项目式教学方法,即以“学生档案管理”系统作为案例进行教学,在这该管理信息系统中溶入了大量本人开发程序的经验与体会,通过本人多年教学经验,将Visual Basic各知识点与“学生档案管理系统”软件各功能模块有机结合在一起,通过由浅入深的教学方法,使学生既能学到Visual Basic各控件的使用方法,又能经历一个完整项目软件的开发过程。希望能通过这本实用性很强的教材,使学生能很快掌握用Visual Basic开发应用程序的基本方法。最后再以 “学生成绩管理系统”为课题进行一次课程设计,以巩固前面所学知识。
(2)通过C++中有关类与对象的实例引出类、对象、属性、方法、事件、事件驱动程序设计、可视化程序设计、工程等概念。使读者对上述概念有一个直观的理解。
(3)本教材将根据信息管理系统编程需要,将常用的控件(如TextBox、DataCombo、TreView、MSChart、MSFlexGrid等)加以重点介绍,并用实例说明控件的名称、属性、方法及具体的使用方法,避免将教材编成一本Visual Basic的说明书,只列出所有各类控件的名称、属性、方法。
(4)所有应用程序的界面设计均采用商业应用程序的风格,在课堂教学中就开始培养学生掌握编写商业化应用程序的设计方法和思路。
(5)本教材将“学生档案管理”与“学生成绩管理”两个信息管理系统程序刻录光盘中,系统中有我院二届几千名学生的档案资料与成绩信息(已经过处理),数据表中记录数近10万条,这些数据可向学生提供一个真实的软件开发环境,可供教师与学生在教学中参考使用。
(6)针对高职高专类学生基础较差的特点,本书尽可能使用通俗易懂的语言来叙述各章节内容,并尽可能使用典型程序例题来说明各知识点的概念与各类对象的使用方法,力求将各章节的重点难点内容通过实例解释清楚,可以使大多数学生在课后能看懂教材,既可自学,也可作为课堂教学的补充。
(7)读者在学习完本书后,不仅能学到Visual Basic的基本知识,而且能学会Visual Basic的编程方法,还可以用Visual Basic进行项目开发,编写数据库管理系统的应用程序。


八、课程特色
1. 教师科研推动了课程教学改革
课程负责人周志德老师主持了医院信息管理系统项目开发,参加省中专校教学管理系统软件开发的科研项目,通过项目开发,教师积累了大量的系统软件设计经验,深知当前教学与工程实际使用知识的脱节。从学校教学管理系统设计得到启示,可将学校教学管理系统中部分子系统,如学生档案管理子系统、学生成绩管理子系统运用到可视化程序设计教学中,采用知识点与程序模块设计相结合的项目式教学法。
2. 采用项目式教学法
本课程采用的项目教学法是以真实使用的学生档案管理系统为项目案例(该系统有几十万条真实学生数据记录),该项目使用技术基本涵盖课程主要知识点,采用边讲知识点,边设计项目中某个模块程序的教学方法,当课程各知识点讲完时,项目设计也已完成。最后再以课程设计方式综合使用VB控件设计一个学生成绩管理系统,巩固所学知识。学生不但能学到课程的主要知识,同时也完成了一个真实的学生档案系统与学生成绩管理系统的项目设计。而项目设计开发能力是软件公司最需要的能力。
3. 编写采用项目式教学法的教材
《可视化程序设计_Visual Basic》教材采用项目式教学法,该教材以“学生档案管理”系统作为案例,溶入了大量教师开发程序的经验与体会;运用教师多年教学经验,将Visual Basic各知识点与“学生档案管理系统”程序各功能模块有机结合在一起,通过由浅入深的教学方法,使学生既能学到Visual Basic各控件的使用方法,又能经历一个完整项目软件的开发过程。

《可视化程序设计》课程组     
2007年5月20日     

 

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