二本院校非計算機(jī)專業(yè)C++程序設(shè)計教學(xué)方法和策略

江 波

淮陰工學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院，江蘇省淮安市 223003

引言

程序設(shè)計語言的教學(xué)是高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的一個重要組成部分，對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、使用現(xiàn)代信息技術(shù)解決實際應(yīng)用問題的能力具有重要的作用，同時也是全國和各省計算機(jī)等級考試二級的主要考核內(nèi)容。C++作為一門重要的程序設(shè)計語言受到了很多高校的重視，除了計算機(jī)專業(yè)外，很多理工科專業(yè)特別是通信工程、電子信息工程、信息與計算科學(xué)等也大都采用C++作為學(xué)生的入門編程語言。C++語言還是電子信息類專業(yè)很多后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)建模、操作系統(tǒng)、自動控制、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)等。同時C++也是ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽的主流編程語言。但相對于其他的計算機(jī)等級考試語言Visual Basic，VisualFoxpro，C和Java，C++具有很大的學(xué)習(xí)和使用難度，教學(xué)效果往往不佳， 從我校的調(diào)查結(jié)果看，歷年來C++等級考試的通過率都明顯低于其他編程語言。本文將從學(xué)生的現(xiàn)狀和特點出發(fā)，深入分析影響大學(xué)非計算機(jī)專業(yè)C++教學(xué)效果的因素并給出相應(yīng)的建議。

1 學(xué)生的基本情況和特點

作為普通二本院校，學(xué)生的基礎(chǔ)相對薄弱，很多學(xué)生以前從未接觸過程序設(shè)計，部分學(xué)生即使在高中學(xué)過一些簡單的程序設(shè)計，但由于信息技術(shù)課程不是高考科目，很多中學(xué)不太重視，因此大部分學(xué)生對程序設(shè)計只具有一些表面上的粗淺認(rèn)識，不具有實際的編程技能。而對于非計算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生而言，這個問題更加突出，很多學(xué)生認(rèn)為這門課程不是他們的專業(yè)范疇，從思想上缺乏足夠的重視。

2 教學(xué)方法和策略

針對學(xué)生的實際情況，應(yīng)該充分思考C++程序設(shè)計課程在非計算機(jī)專業(yè)教學(xué)體系中的地位和作用，和學(xué)生多交流，首先要從思想上提高學(xué)生的重視程度，同時為了切實的加強(qiáng)教學(xué)效果，作為教師還應(yīng)該思考非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生和計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的不同點，在教學(xué)過程中加強(qiáng)對影響非計算機(jī)專業(yè)C++教學(xué)效果的因素的探索，采用因材施教的策略。

2.1 上課時應(yīng)該立足基礎(chǔ)知識的講解。C++是一門非常復(fù)雜的語言，語法現(xiàn)象繁雜，知識點非常豐富，且知識更新較快。在教學(xué)中應(yīng)該遵循80%～20%的原則，也就是最重要的和最常用的知識往往只占有20%的比重，而剩下的80%的知識點則不是很常用。作為教師應(yīng)該向?qū)W生講解這些最重要的知識點，如基本的數(shù)據(jù)類型、基本的運(yùn)算符、基本的流程控制語句，指針和引用的概念、函數(shù)的概念、遞歸調(diào)用、類和對象的基本概念、公有繼承、多態(tài)性、函數(shù)模板和類模板等。而其他一些不該太常用的細(xì)節(jié)性知識點則完全可以布置學(xué)生自學(xué)、不必在課堂上講解。如函數(shù)的默認(rèn)參數(shù)、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、指向二維數(shù)組的指針、函數(shù)指針、多重繼承等。否則學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會陷入到細(xì)節(jié)的漩渦中，只見樹木不見森林，且學(xué)習(xí)的過程中不易把握重點，同時也增加了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，最終造成學(xué)生的厭學(xué)。這一原則對于非計算機(jī)專業(yè)的教學(xué)更加重要，非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的目的在于掌握C++解決本專業(yè)相關(guān)的實際應(yīng)用問題，因此不要面面俱到，夠用就好。同時很多高校都在精簡課時，把握重要知識的教學(xué)能夠保證在較少的課時內(nèi)達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2.2 使用免費的且較新的集成開發(fā)環(huán)境。長期以來，我國大部分高校的C++程序設(shè)計教學(xué)和實驗環(huán)境仍然使用Visual C++ 6.0版本。使用該軟件的一個重要原因是首先該版本的軟件在我國流行廣泛，有很多的技術(shù)資料和圖書可供學(xué)習(xí)和參考，學(xué)習(xí)和使用較為方便。另一個重要原因是我國的計算機(jī)等級考試采用該版本，因此日常教學(xué)也不得不使用該軟件以應(yīng)對考試。但是隨著大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的改革應(yīng)該采用更新的教學(xué)和實驗環(huán)境，理由如下。首先，Visual C++ 6.0作為上世紀(jì)末推出的發(fā)行版，不能夠很好的支持C++國際標(biāo)準(zhǔn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生編寫出符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的C++程序；其次該軟件是一個商業(yè)軟件，而大部分高校的實驗室和機(jī)房安裝的都是盜版軟件，存在版權(quán)問題；第三，該軟件由于發(fā)布時間太長，不支持較新的Windows 7，Windows 8以及Windows Vista操作系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)上安裝和運(yùn)行該軟件會出現(xiàn)各種問題。因此建議采用較新的C++編譯環(huán)境，可以采用微軟的Visual C++2005/2008/2010等，這些軟件提供了免費的express版本，既不存在版權(quán)問題，同時可以更好的支持C++國際標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠支持較新的Windows操作系統(tǒng)，作為教學(xué)和個人使用完成能夠勝任需求。除了微軟的免費C++環(huán)境外，還可以采用Cgywin等開源編譯器，配套可以使用Eclipse等構(gòu)建成一套開源的集成開發(fā)環(huán)境。這類軟件同樣支持最新的C++國際標(biāo)準(zhǔn)，同時和微軟環(huán)境相比，還具有體積小巧易于使用等特點，且不需要安裝龐大的.netframework，可移植性好，值得在高校大力推廣。除了基于Windows系統(tǒng)學(xué)習(xí)C++，還可以在Linux等開源系統(tǒng)中學(xué)習(xí)和使用C++，絕大多數(shù)的Linux發(fā)行版中已經(jīng)默認(rèn)安裝了gcc和g++編譯器，可以編譯C和C++程序，配合Linux系統(tǒng)中的vi編輯器可以實現(xiàn)一套完整的集成開發(fā)環(huán)境。當(dāng)然，從計算機(jī)等級考試的角度，教師可以花適當(dāng)?shù)臅r間向?qū)W生介紹Visual C++ 6.0的基本使用。

2.3 首先將C++作為一個更好的C（C++ is first a better C）來使用，然后再過渡到面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計教學(xué)。有些教育界人士[1]認(rèn)為C和C++是兩種不同的程序設(shè)計語言，可以直接學(xué)習(xí)C++，而不需要先學(xué)習(xí)C，因此這類教材在編排上直接向?qū)W生灌輸面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想。在學(xué)生還不清楚編程是怎么回事的情況下提出了一大堆面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的術(shù)語，如類、對象、繼承、派生等，教學(xué)效果可想而知。這種觀點可能來源于Java語言的教學(xué)思想，但實際上Java和C++是兩種不同的編程語言，在Java中任何事物都是對象，所以即使編寫一個簡單的Hello World程序，都需要編程者了解面向?qū)ο蟮幕舅枷耄@實際上增加了學(xué)習(xí)的難度，容易造成學(xué)生的危難情緒；而C++語言和C語言密切相關(guān)，C++語言完全兼容C（從0x11國際標(biāo)準(zhǔn)開始C++不完全兼容C），且C++中包含了面向過程編程和面向?qū)ο缶幊虄煞N編程模式。先學(xué)習(xí)C++的面向過程的程序設(shè)計（與C兼容部分）有利于學(xué)生盡快掌握程序設(shè)計的基本思想和流程，對進(jìn)一步學(xué)習(xí)C++的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計起到了很好的鋪墊。同時這樣的教學(xué)安排將C++中的難點進(jìn)行了分散，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和掌握。從另一個角度來說，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計和面向過程的程序設(shè)計也不是對立的。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中，類中的方法本質(zhì)上就是函數(shù)，設(shè)計的思想仍然遵循程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模式。熟悉掌握面向過程的程序設(shè)計方法對于學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計能夠起到促進(jìn)作用。此外，通過這種教學(xué)模式，學(xué)生實際上掌握了兩種編程語言（C和C++），在隨后的計算機(jī)等級考試中學(xué)生可以根據(jù)情況選擇參加C或者C++考試，并有利于學(xué)生參加全國計算機(jī)等級考試三級的上機(jī)考試（C程序設(shè)計）。從前幾年的經(jīng)驗來看，很多采用面向?qū)ο竽Ｊ浇虒W(xué)的學(xué)生在參加計算機(jī)三級考試時，往往在C語言的上機(jī)考試部分栽跟頭。

2.4 加強(qiáng)實驗教學(xué)的力度和效果。C++本質(zhì)上不是一門原理性課程而是一門實踐課程。通過實驗教學(xué)可以提高學(xué)生的編程能力以及解決實際問題的能力。和文科專業(yè)不同。電子信息類專業(yè)以及信息與計算科學(xué)的學(xué)生畢業(yè)后很多都從事和計算機(jī)相關(guān)的工作，提高他們的編程能力對于提高他們的就業(yè)能力具有重要的作用；對于選擇繼續(xù)考研的學(xué)生，編程能力也是一個非常重要的技能，所以加強(qiáng)實驗教學(xué)的力度對于學(xué)生今后的發(fā)展具有重要的意義。從本科專業(yè)的學(xué)習(xí)來說，這些專業(yè)會涉及大量的數(shù)學(xué)計算，目前大部分高校都采用MATLAB作為實驗平臺，該軟件同樣存在版權(quán)問題或者購買成本太高，因此可以采用免費或開源的C++編譯環(huán)境來代替。具體到實驗課時的安排，一般可以將C++的理論課和實驗課的課時比例安排在2:1或者1:1，另外在課余應(yīng)該保證學(xué)生有充足的上機(jī)時間進(jìn)行編程訓(xùn)練。在實驗項目的選擇上，應(yīng)該適當(dāng)增加面向過程部分的課時。理由有二：首先面向?qū)ο筮^程的程序設(shè)計部分是整個C++學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，這部分掌握的好壞對于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的學(xué)習(xí)有很大的影響，同時也會影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)信心；其次：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的初衷是解決軟件危機(jī)，也就是復(fù)雜軟件項目開發(fā)的可控性，而作為非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的編程入門學(xué)習(xí)，一般很難涉及復(fù)雜度太大的程序，因此面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方案意義不大。對于非計算機(jī)專業(yè)，面向?qū)ο蟪绦蚪虒W(xué)的作用在于引導(dǎo)學(xué)生熟悉面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想，熟悉C++中相應(yīng)的基本語法，但在實驗安排上不必花太多的時間。

2.5 關(guān)于教材的選擇。

選擇一本好的教材對于提高教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生學(xué)習(xí)效果具有很重要的作用。但各種教材編寫的出發(fā)點以及適用人群不盡相同。有些教材更多的面向重點高校的計算機(jī)專業(yè)學(xué)生，這類教材的特點是體系結(jié)構(gòu)完整，面向?qū)ο笤O(shè)計的思想方法介紹的比較深入，且包含了很多前沿的C++內(nèi)容，如STL（標(biāo)準(zhǔn)模板庫）[1]；有些教材則更多的面向計算機(jī)等級考試，以考試通過率為出發(fā)點，較好了分析了考試的題型和解題要點。從二本非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的實際情況出發(fā)，最好選用先面向過程、后面向?qū)ο蟮膫鹘y(tǒng)教學(xué)方式[2]，要求突出基礎(chǔ)知識，例題和習(xí)題難度適中，同時語言簡潔流暢，圖文并茂；每個例題都要用運(yùn)行結(jié)果，以便于學(xué)生上機(jī)實驗和模仿；最好配套有電子教案ppt，便于教師教學(xué)。另外考慮到C++的實驗教學(xué)，最好能有配套的實驗教材，提供詳細(xì)的實驗步驟和操作流程，采用先例題后上機(jī)實驗的寫作方式。教學(xué)實踐表明，譚浩強(qiáng)教授的C++程序設(shè)計系列教材在實際教學(xué)中效果較好[3]。

2.6 學(xué)時安排策略。相關(guān)的非計算機(jī)專業(yè)包含了信息與計算科學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)工程、通信工程、信息管理與信息系統(tǒng)等，其中信息管理與信息系統(tǒng)隸屬于管理類學(xué)科，其他專業(yè)屬于工科。因此在教學(xué)設(shè)計和學(xué)時安排上應(yīng)該有所調(diào)整。對于管理類學(xué)生原則上嚴(yán)格遵循計算機(jī)等級考試的范圍講解，不易太多擴(kuò)展，而工科學(xué)生可以根據(jù)學(xué)時在講解基本知識的基礎(chǔ)上適當(dāng)講解C++中的特色知識點，如簡單的STL或者一些開源的GUI設(shè)計框架，如QT、GTK等。建議的學(xué)時安排為管理類理論48+實驗24，工科類理論64+實驗32。

2.7 考試改革。傳統(tǒng)的C++程序設(shè)計課程考試模式為閉卷筆試。這種考試方式的特點是注重語法考核，強(qiáng)調(diào)知識點的記憶，對實際編程能力檢測能力較弱。近年來逐步改為在線考試，考試題目來源于預(yù)先構(gòu)建的試題庫?？荚嚨念}型包括傳統(tǒng)的選擇題、填空題和判斷題，以及較新的程序閱讀填空，但沒有采用完全獨立編程的方式。這有利于計算機(jī)自動閱卷，但仍不能真實的體現(xiàn)學(xué)生的編程水平，因此可以借鑒全國計算機(jī)等級考試的模式，加大程序閱讀填空的分量，同時添加程序閱讀改錯以及完全獨立編程的試題比重，從而更好的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。除此之外，可以加大平時實驗的考核比重，如期末成績占總分的70%，平時實驗占總分的30%。

3 效果

遵循以上的教學(xué)原則和經(jīng)驗，通過幾年來對信息與計算科學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)工程、通信工程、信息管理與信息系統(tǒng)等多個非計算機(jī)專業(yè)的教學(xué)實踐，收到了較好的教學(xué)效果。學(xué)生普遍克服了心理障礙，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)信心，提高了學(xué)習(xí)興趣，部分同學(xué)喜歡上了程序設(shè)計，并在考研時選擇了計算機(jī)專業(yè)；另外有部分同學(xué)堅持在課余進(jìn)一步學(xué)習(xí)C++或者其他編程語言，并在學(xué)校和淮安市組織的大學(xué)生程序設(shè)計大賽中獲獎；這幾年學(xué)生對任課教師的評教也很高，多年來一直是優(yōu)秀。

4 結(jié)語

C++是一門重要的基礎(chǔ)課程，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有重要的意義。本文從二本院校非計算機(jī)專業(yè)角度出發(fā)，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗談了一些膚淺的經(jīng)驗和體會，希望能夠?qū)氖翪++教學(xué)的教師提供一些借鑒。當(dāng)然，不同學(xué)校有不同的特點，今后應(yīng)該進(jìn)一步聽取學(xué)生的意見和建議以便取得更好的教學(xué)效果。

[1]錢能.C++程序設(shè)計第二版[M].清華大學(xué)出版社，2005

[2]錢能.C++程序設(shè)計教程修訂版[M].清華大學(xué)出版社，2009

[3]譚浩強(qiáng).C++程序設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社，2004