Java程序设计（第3版）教案 单元设计单元2-面向对象程序设计

第1页共11页《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。-分组学习提交代码教学过程设计任务五：模拟USB接口程序设计（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子类继承父类的时候，只能实现单一继承，不能实现多继承，怎样实现多继承?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：接口的概念、实现、使用；接口与多态的关系；面向接口编程以及实现；常量以及常量的定义规则。教学目标：掌握Java接口；理解Java接口与多态的关系；掌握面向接口编程的步骤；掌握接口中常量的使用。教师启发讲解课件演示教师：演示学生：思考任务简介电脑主板上的USB接口有严格的规范，U盘、移动硬盘的内部结构不相同，每种盘的容量也不同，但U盘、移动硬盘都遵守了USB接口的规范，所以，在使用USB接口时，可以将U盘、移动硬盘插入任意一个USB接口，而不用担心哪个USB接口是专门插哪个盘。请编写程序，模拟使用USB接口的过程。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考参与发言任务分析接口是一种比抽象类更抽象的特殊类，只包含常量和抽象方法，一般只表示一种“规范”。USB接口可以使用U盘、移动硬盘，完成插入、启动、停止的功能。当U盘或移动硬盘插入USB接口时，它们的表现是不一样的。作为USB接口的接口，有两个抽象方法，但无法实现具体的功