Java程序设计（第3版）教案 单元设计 徐红 单元3 数据与异常处理程序设计；单元4 图形用户界面程序设计

第1页共8页《Java程序设计》课程教学单元设计单元3数据与异常处理程序设计授课教师：Java语言课程组授课班级:单元总学时：10教学条件软件开发平台、投影设备、广播软件教学素材参考教材、课件、授课录像教学目标设计知识目标：掌握数组的声明和创建；掌握java.util.Arrays类中的方法；掌握获得字符创长度、比较、连接、提取、查询字符串、大小写转化等操作的方法；掌握StringBuffer对象的常用方法；理解异常的概念和用途；掌握使用try-catch-finally语句结构；掌握自定义异常的创建和实现抛出的方法。能力目标：能会使用双重for语句实现二维数组的循环操作；运用java.util.Arrays类进行操作数组；运用字符串长度、比较、连接、提取、查询字符串、大小写转化等方法对数组操作；运用StringBuffer字符串进行追加及处理字符；能会使用try-catch-finally语句进行异常处理；能会创建自定义异常和抛出自定义异常；能会区分异常处理和错误以及正确使用异常处理的优点。重点：数组的使用、各种数组元素的操作；String与StringBuffer对象的常用方法；异常处理。难点：数组的遍历、排序；自定义异常的创建和抛出。教学内容设计任务一：学生成绩管理程序设计；任务二：操作字符串程序设计；任务三：除法计算器程序设计；任务四：输入学号异常处理程序。教学过程设计任务一：学生成绩计算程序设计（数组存储信息）（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相同类型的一组数完成相同的操作，如果采用变量，重复代码过多，此时可以采用数组。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：声明数组和创建；数组的初始化；数组元素的使用；main()方法参数使用；java.util.Arrays类操纵数组。教学目的：理解什么是数组；掌握一维数组的定义；会使用数组解决简单问题。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介进行学生成绩管理计算，要对考试分数进行处理和查询。编写一个程序sum.java，计算本组成员的考试总分数。小组有6名成员。本次考试成绩分别为94.5,89.0,79.5,64.5,81.5,73.5，当程序运行时，在控制台输出：“本组考试总分为482.5”,计算大于本次考试平均分学生，将学生的信息存入数组HighScore中。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析从技术角度，需要定义6个变量分别存放6位成员的成绩，还需要定义一个变量存放总分。此外，再定义一个变量来记录平均分。然后先定义数组分别存放6位学员的成绩，然后把6个变量相加得到的和赋给一个新的变量。再定义一个变量来记录平均分（总成绩/人数）。待筛选完高于平均分的分数之后再遍历打印高于平均分的分数信息。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数组的概念；数组的声明以及创建；数组的初始化；数组使用、遍历、排序等操作；main方法中的数组；用java.util.Arrays类操纵数组。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施打开Eclipse中，创建一个类；在类的main方法中定义一个含有6个元素的整形数组；给数组元素进行赋值；通过循环完成数组元素相加求和；输出总分，测试运行；计算平均分avgscore；通过getHighScore方法获得高于平均分的分数信息；最后通过visitAllArray方法打印高于平均分的分数信息。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数组的声明以及创建，使用循环语句完成对数组的操作。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训简单的冒泡排序，按关键字由小到大排列一组整数，输出排序前后的数组。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给包含100个整型元素的数组随机进行赋值，并用二分查找法查找元素32和1032。-分组学习提交作业教学过程设计任务二：天气预报信息处理程序设计（字符串处理）（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字符串是最常见的，字符串常见功能怎样实现？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：定义、初始化字符串；字符串常见操作及方法；StringBuffer类的定义；StringBuffer类的常用方法。教学目的：掌握String基本用法和常见操作；会使用StringBuffer类的方法对字符串进行操作。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介设计实现了一个天气预报的数据处理的功能，能提供在线的信息编辑处理，比如插入删除和修改，以及查找、替换等功能。对天气预报数据处理要求为：(1)将每日的天气用字符串数组表示;(2)将每日的天气用转为可编辑字符串数组表示;(3)将每日的天气每个空格处替换为","，在日期前加序号格式为1、2、等;(4)获得5日夜间的温度。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析从技术角度，字符串String提供了很多方法可以求长度、查找、替换、去掉首尾空格等。StringBuffer提供了追加和删除、插入操作。解决问题步骤：先定义一个变量存放字符串，然后使用字符串的相关方法实现。在定义一个StringBuffer类型的变量来编辑处理天气信息字符串。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字符串的概念；创建String字符串；String类的常用操作及方法；StringBuffer对象的创建；StringBuffer类的常用方法。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施打开Eclipse，创建一个类；声明String类对象WeatherForcast；利用String类的求长度、查找子字符串，并将天气预报的内容按天分为两个String对象；用数组表示两个String对象；利用String类实现查找替换获取长度等操作；利用StringBuffer实现追加和删除等操作；创建测试类，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String和StringBuffer的使用。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训使用StringBuffer类的常用方法进行文本串编辑。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输入5种水果的英文名称（葡萄grape，橘子orange，香蕉banana，苹果apple，桃peach），编写一个程序，按字典里出现的先后顺序输出。-分组学习提交作业教学过程设计任务三：除法计算器程序设计（捕获并处理异常）（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程序在运行的时候，会因为人为的原因造成程序上的错误，但是如果没有人为原因，程序是正确的。怎样通过程序对认为原因进行处理，使程序继续执行下去？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：什么是异常；如何进行异常处理；异常处理的关键字；异常处理结构。教学目的：掌握Java的异常处理机制；运用try、catch、finally处理异常。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介编写一个除法计算器，程序要求在出现除数为零和除数、被除数中有一个不是数字的情况时进行相应的处理。当调用存放在数组中的计算结果，数组有可能产生索引越界，对这种情况进行捕捉和处理。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析输入的两个数以及两个数相除。但在程序运行时，会产生很多意想不到的输入问题，如输入数中出现了字母、特殊符号等，程序无法正确运行下去。本任务采用异常捕获和处理技术保证程序的健壮性。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异常概念；异常处理机制；异常的分类；标准异常类；异常的捕获与处理。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施打开Eclipse，创建一个类在类main方法中输入两个数相除给输入的两个数以及两个数相除会产生异常，对这段代码进行异常处理编写测试类，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异常处理程序编写步骤。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训编写程序，能够产生、捕获和处理NullPointerException异常和ClassCastException异常；编写程序，能够产生、捕获和处理ArithmeticException异常和IndexOutOfBoundsException异常。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给类属性身份证号码id设值，当给定值长度为18时，赋值给id，当值长度不为18时，抛出IllegalArgumentException异常，然后捕获和处理异常。-分组学习提交作业教学过程设计任务四：最大公约数计算器设计（异常的抛出）（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如果程序没有语法错误，不会自动抛出异常，但不符合逻辑含义，怎样才能抛出异常？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：抛出异常；声明异常；自定义异常。教学目标：运用throw抛出异常；运用throws声明异常；能够自定义异常。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介在数学计算或数字分析中，经常会用到计算两个数的最大公约数的问题。即:输入两个正整数，当两个数字有一个不是正整数时会产生异常。当输入非整数数字时，也产生异常。输入无错误后，计算两个数的最大公约数。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析分别输入两个整数可以用java.util.Scanner的nextInt()方法。但在程序运行时，会产生很多意想不到的输入问题，如输入的数字带小数或非数字时、特殊符号等，还有的情况是求公约数的数字为负数，程序的运行就不正确了，严重时程序发生中断，无法正确运行下去。要保证程序的健壮性，可以采用异常捕获和处理技术。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声明异常；主动抛出异常；自定义异常。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施打开Eclipse，创建一个类；在类中定义一个方法，完成最大公约数的计算，声明该方法会抛出什么异常，同时在该方法内人为抛出一个异常对象；在类的main方法中调用定义的方法，并且捕获方法抛出的异常，进行处理；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抛出异常、声明异常的应用。个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训输入一个身份证号，验证该身份证号是否正确。在系统中，输入身份证号码，当身份证号码位数不等于18位时，产生异常，当身份证号码中输入非数字时，也产生异常。请编写程序实现此功能。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输入一个正整数，求该数的阶乘。要求能捕捉输入数字格式异常（NumberFormatException），即当输入字符不是正整数时，出现提示信息“输入数据格式不对，请重新输入一个正整数。”-分组学习提交作业《Java程序设计》课程教学单元设计单元4图形用户界面程序设计授课教师：Java语言课程组授课班级:单元总学时：12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：掌握使用布局管理器进的概念和类型；理解AWT的概念和主要方法；掌握按钮事件处理步骤和接口中的方法；掌握常用Swing组件的分类和创建过程；掌握菜单及对话框创建和事件响应方法。能力目标：运用布局管理器进行页面开发方法；运用AWT图形设计思想解决实际问题；能会处理按钮的ActionEvent动作事件；应用常用的Swing组件设计图形界面；能会使用菜单及对话框进行程序设计。重点：布局管理器的几种形式实现；Swing组件之间的信息传递；对话框的选择。难点：Swing组件之间的信息传递；AWT图形设计思想。教学内容设计任务一：油耗计算程序设计；任务二：计算器界面设计；任务三：计算器事件处理；任务四：字体设置窗口程序设计；任务五：字体设置菜单设计。教学过程设计任务一：油耗计算程序设计（设计图形用户界面）（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节能减排，人们越来越关心汽车油耗，利用GUI基本组件制作一个简单的油耗计算器程序。那么就需要Java提供一些类来创建这个界面组件。教师运行程序教师启发讨论教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：了解AWT抽象窗口工具包；使用Swing中的几个简单组件完成登陆功能。教学目的：认识图形用户界面创建过程；会创建Swing组件并简单使用相应事件。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介用户在指定的区域输入加油钱数，汽车跑的公里数，和汽油的价格，单击“计算”按钮，计算显示百公里油耗。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析可以定义一个窗口类，继承自窗体类JFrame，并实现ActionListener接口。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图形图像界面GUI；图象窗口工具包AWT；轻量级工具包Swing；JFrame、JPanel、JButton和JPasswordField、JTextField组件。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施设计油耗计算器窗口；定义油耗计算器窗口类的构造方法；定义actionPerformed单击动作处理方法；定义main主方法，创建对象进行测试。教师演示和动手实践分组实践教师：演示讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流组件的创建和事件处理个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训利用JavaSwing技术设计一个求解一元二次方程根的图形图像用户界面应用程序。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一个学生信息登记界面分组学习提交作业教学过程设计任务二：计算器界面设计（使用布局管理器）（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上节课做的界面可以看到每个组件都有摆放的位置，摆放的形式多样，（演示不同摆放形式）那么怎么样让这么多组件有一个较为美观的布局形式，需要使用Java的布局管理器。教师运行程序教师启发讨论教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：布局管理器的概念；不同布局形式的创建和对比。教学目的：熟练使用流布局、边界布局、网格布局和自定义布局改善用户界面。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介设计计算器界面。编写类似于Windows自带的计算器程序。可以实现加减乘除等基本数学运算。本次任务只完成界面的设计和显示任务，用户操作响应和计算功能在下次任务中完成。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析计算器界面整体布局采用BorderLayout。在上部安放一个JTextField对象，作为结果显示区。中部和右部各安放一个JPanel对象，作为嵌套用的容器。中部keyPanel对象采用GridLayout，设置为5行3列，每个单元格可以显示一个按钮，用于显示数字键盘、小数点等按钮。右部operatorPanel对象采用GridLayout，设置为4行1列，显示加、减、乘、除四个按钮。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布局管理器；流布局；网格布局；边界布局；卡片布局；自定义布局和setBounds方法。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施建立Calculator类指定超类JFrame；设置窗口布局BorderLayout；在上部添加JTextField对象result；在中部添加keyPanel及其上面的按钮；在右部添加operatorPanel及其上面的按钮；书写main方法测试。教师演示和动手实践分组实践教师：演示讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流各种布局管理的样式和创建过程个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训利用JavaSwing技术设计一个能够完成图书信息录入功能的GUI应用程序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对上个任务中作业的学生基本信息登录界面进行重新布局分组学习提交作业教学过程设计任务三：计算器事件处理（事件委托处理）（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日常生活中按钮或是单选按钮的点击都会引起一些事的发生，那么Java对事件的处理是什么样子？使用任务二中的例子来演示按钮的点击事件教师运行程序教师启发讨论教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：委托事件处理机制；常用事件接口和方法。教学目的：掌握编写事件处理程序的基本方法；熟练掌握对按钮的ActionEvent动作事件处理。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介实现计算器计算功能。在上个任务的基础上，添加用户操作响应代码即事件处理代码，完成计算器功能。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析修改Calculator类定义使其实现ActionListener接口，在actionPerformed方法中添加事件处理代码，并且为每个按钮添加this（代表当前窗口对象）作为监听器。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事件处理机制；事件监听类；编写事件处理程序基本方法；ActionEvent动作事件和ActionListener监听接口。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施在任务二中Calculator类的代码上，做如下修改：导入事件处理相关包java.awt.event.*；修改Calculator类使其实现接口ActionListener；增加actionPerformed方法，编写按钮点击处理代码，实现计算功能；为每一个按钮对象添加当前Calculator类对象（this）作为监听器。教师演示和动手实践分组实践教师：演示讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流事件处理机制和步骤个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训设计一个GUI程序，当点击按钮时记录单机按钮和单击的次数并显示在窗口中。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一个关于按钮的动作事件程序，创建两个按钮，对于“按钮1”，单击后将其变为不可见状态，“按钮2”变为可见状态。分组学习提交作业教学过程设计任务四：字体设置窗口程序设计（选择控件和选择事件）（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信息化时代，网络投票因实施费用低、群众参与度广等优点已经成为评议的重要方式，有时一些网站也需要用填写一部分资料，运用单选按钮或组合框可以使选择变得更方便。教师运行程序教师启发讨论教师：演示学生：思考告知（教学内容、教学目的）教学内容：组合框JComBox、复选框JCheckBox、单选按钮JRadioButton、按钮组ButtonGroup和列表框Jlist。教学目的：熟练使用选择控件构造复杂用户界面。教师启发讲解课件演示教师：讲授学生：思考任务简介设计一个简单的实现字体设置窗口程序，可根据用户选择设置字体的种类、字号、字形、颜色等属性。讨论归纳课件演示教师：讲授学生：思考任务分析字体颜色单选项和字形复选框分别通过JRadioButton和JCheckBox类进行创建并实现，字号选择通过JList类实现，字体选择通过JComboBox类实现。布局通过盒式布局嵌套实现，两个水平的盒子放在一个垂直的盒子里。上面水平的盒子里放JComboBox、JList、JCheckBox、JRadioButton对象，下面水平盒子里放文本区JTextArea对象和按钮对象。同时实现ItemListener和ActionListener接口，处理按钮点击和选择控件的事件。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组合框JcomBox；复选框JcheckBox；单选按钮JRadioButton；列表框Jlist；选择事件。讨论归纳课件演示教师：演示学生：思考任务实施定义类FontSet继承JFrame实现ItemListener,ActionListener接口；通过JComboBox、JList、JCheckBox、JradioButton等对象实现GUI界面设计；为组件添加监听器；为ItemListener和ActionListener接口添加事件处理代码；编写main方法测试程序。教师演示和动手实践分组实践教师：演示讲解指导学生：小组讨论动手实践分享交流选择控件中的选择事件的响应和处理个别演示分组讨论教师：总结学生：演示分享交流课堂实训设计一个简单的测验程序，可以进行单选题、复选题、判断题测验。可以选择几套试题之一。动手实践