C/C++語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)模式探索

張偉偉 王曉 甘勇 李曄

摘要：針對C/C++語言程序設(shè)計(jì)課程語法規(guī)則繁瑣、概念抽象等特點(diǎn)，結(jié)合我校實(shí)際情況，通過深入分析課堂教學(xué)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)及課程考核等教學(xué)環(huán)節(jié)，從教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及課程考核三方面提出改進(jìn)方案，提出了以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為最終目標(biāo)，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性為目的，以“階梯式”“實(shí)例驅(qū)動”為教學(xué)方法，整合教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同促進(jìn)教學(xué)的模式。通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生對C/C++語言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的動手實(shí)踐能力，提高了教學(xué)質(zhì)量水平。

關(guān)鍵詞：C/C++語言程序設(shè)計(jì) 實(shí)例法 教學(xué)改革

1引言

C/C++語言程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)系列課程的核心課程。通過本系列課程的學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生掌握程序編寫的基本技能，培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)思想和方法，養(yǎng)成良好的編程風(fēng)格，編制高效可靠的程序，進(jìn)而具備靈活利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。長期以來，高校都在不斷地探索和實(shí)踐關(guān)于C/C++語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)一般著重概念和語法規(guī)則，缺少學(xué)習(xí)的實(shí)用性和針對性，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與課堂教學(xué)環(huán)節(jié)存在不同程度的脫節(jié)。面對繁復(fù)枯燥的語法規(guī)則和程序結(jié)構(gòu)，學(xué)生也很難的有學(xué)習(xí)興趣。因此，根據(jù)質(zhì)量工程的相關(guān)要求，研究教學(xué)改革方案，找出目前C/C++語言程序設(shè)計(jì)課程在教學(xué)中存在的主要問題，對現(xiàn)有的教學(xué)方法和教學(xué)手進(jìn)行現(xiàn)代化研究與實(shí)踐，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 C/C++語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

本人承擔(dān)了多年的C/C++語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)工作，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有教學(xué)模式的一些問題和不足，分析總結(jié)如下：

（1）教學(xué)中過度依賴課本，“照本宣科”現(xiàn)象比較普遍。受中學(xué)教育模式影響，大多數(shù)教師授課時傾向于依賴選定的教材或很少幾本參考教材授課，課程章節(jié)固化，凡事以課本為主，課本里有什么就講什么，授課內(nèi)容“流程化”“格式化”。這雖然有助于教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和完整，學(xué)生也能直接沿用中學(xué)培養(yǎng)的習(xí)慣獲得知識，但這只不過是“填鴨式”教學(xué)的延伸。長此以往，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性會逐漸喪失，對課本外的東西提不起興趣，學(xué)習(xí)也只是為了應(yīng)付考試。

（2）過于偏重理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)所占比重較小。在有限的課時教學(xué)中，傳統(tǒng)方式僅能將基本的、重要的概念、語義語法規(guī)則教授給學(xué)生，而對其應(yīng)用方式、更深層次的知識點(diǎn)、探索及發(fā)散性的科學(xué)問題涉及較少。課程考核也大多片面強(qiáng)調(diào)書面成績，對于C/C++語言程序設(shè)計(jì)這種實(shí)踐性要求強(qiáng)的課程，書面考試并不能反映出學(xué)生對課程的掌握水平，反而誤導(dǎo)部分學(xué)生靠“死記硬背”課本上的知識點(diǎn)和程序片段蒙混過關(guān)。

（3）課程銜接性差，在知識體系中，沒能很好形成與“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”的銜接，也沒有把C/C++語言知識應(yīng)用于專業(yè)問題的描述和求解中。在教學(xué)中，缺少利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的教學(xué)引導(dǎo)，書本與現(xiàn)實(shí)隔離，很難做到“學(xué)為所用”。

針對上述問題，結(jié)合本校實(shí)際，對C/C++語言課程教學(xué)的主要環(huán)節(jié)教學(xué)模式、上機(jī)實(shí)踐、課程考核等方面進(jìn)行了研究與探討。

3 C/C++語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革與探索

結(jié)合C/C++課程的特點(diǎn)，針對傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，積極進(jìn)行課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核方式的改革，具體從以下幾個方面進(jìn)行了一定的探索實(shí)踐：

3.1課程教學(xué)改革

（1）打破課本章節(jié)格式，探索“實(shí)例驅(qū)動式”和“階梯式”教學(xué)方法

針對C/C++語言程序設(shè)計(jì)的課程特色，強(qiáng)調(diào)“從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去”的教學(xué)目標(biāo)。在課程教學(xué)中，注意引入具體化的實(shí)例，使得概念的抽象都來源于實(shí)際的例子。比如在C語言教學(xué)中發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)上課時能聽懂，看別人的程序也能看懂，但自己動手去寫時卻無從下手。這種情況不是個例，而是學(xué)習(xí)語言類課程時大多數(shù)學(xué)生都存在的問題。在教學(xué)中可以結(jié)合生活中的實(shí)際例子來示范，為學(xué)生“看”和“寫”搭建橋梁，培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)思想。例如，從做面包到C語言程序編寫的示例（圖1）。在教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生分步考慮面包的制作工序，操作中需要摒除詳細(xì)的細(xì)節(jié)部分，抽象出核心的流程，然后一步一步代入C語言的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和語法規(guī)則，使得學(xué)生對課程內(nèi)容有熟悉度和參與感。

通過“做面包”的例子，可以結(jié)合變量在內(nèi)存中存儲的方式，幫助學(xué)生掌握“變量需要先聲明才能使用”的知識點(diǎn)，同時也鋪墊了函數(shù)的概念，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展加入分支結(jié)構(gòu)（面包的不同口味），循環(huán)結(jié)構(gòu)（制作多份面包）等。通過動員學(xué)生逐步思考，一起動手做面包，把計(jì)算思維與有趣的課堂互動結(jié)合起來，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也“潤物細(xì)無聲”地把編程思維傳達(dá)到學(xué)生心中。而后在學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)已經(jīng)建立了一定的編程思維的基礎(chǔ)上，再結(jié)合我校的卓越工程師計(jì)劃，把實(shí)際項(xiàng)目引入課堂中來，深入引導(dǎo)實(shí)例教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從“課本學(xué)習(xí)”到“實(shí)踐學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變，通過項(xiàng)目實(shí)例讓學(xué)生親身感受所學(xué)知識的用處，也為畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

另一方面，知識的獲取需要一個循序漸進(jìn)的過程。這就需要教師在備課時，將同類型問題找出來，將這些問題按難易程度排隊(duì)上課，先讓學(xué)生解決最簡單的問題，再依次提高問題的難度。通過教學(xué)，學(xué)生對于同類問題的解決就有了比較深刻的認(rèn)識。比如上面提到的做面包的問題，同一個問題可以分級擴(kuò)展，從做一份面包到做多份面包，從做單一口味的面包到做多種口味的面包，從做面包到賣面包，進(jìn)而面包分類，存貨處理等等。通過與實(shí)際例子結(jié)合循序引進(jìn)，反復(fù)強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)加深學(xué)生印象，打牢基礎(chǔ)。C語言的開設(shè)一般在大學(xué)一年級，此時著重培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和規(guī)范學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，而C++的學(xué)習(xí)著重于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，一般開設(shè)于大二下學(xué)期或者大三上學(xué)期，在C++面向?qū)ο笳Z言學(xué)習(xí)時，結(jié)合類和對象的概念以及繼承和派生等等知識點(diǎn)還可以對“做面包”的問題再做進(jìn)一步擴(kuò)展，從做面包到做饅頭、餅干等各種糕點(diǎn)，鼓勵學(xué)生動腦思考逐漸擴(kuò)充功能，可以自己編程開發(fā)一個具備制作、買賣、分類、存貨處理等功能的糕點(diǎn)鋪。教學(xué)中可以根據(jù)需要切換各種生活場合，提高學(xué)生興趣，強(qiáng)調(diào)編程思想源于生活，服務(wù)于生活，學(xué)生在日常中也會經(jīng)?；叵肫鹫n堂所學(xué)知識，達(dá)到事半功倍的效果。

（2）高效利用團(tuán)隊(duì)教學(xué)資源，體現(xiàn)從計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課到專業(yè)課的順利交接

C/C++語言程序設(shè)計(jì)立足于引導(dǎo)學(xué)生建立基本的“人機(jī)互動”概念，構(gòu)建編程思維理念，掌握核心程序設(shè)計(jì)方法，開發(fā)“發(fā)現(xiàn)問題，凝練問題，求解問題”的能力。它是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課到計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的重要銜接，所以在課程設(shè)計(jì)上，要逐步培養(yǎng)學(xué)生從“使用計(jì)算機(jī)工具→理解計(jì)算機(jī)工作原理→開發(fā)計(jì)算機(jī)軟硬件”的計(jì)算思維。但這個目的只通過一門課程是無法完成的，在教學(xué)過程中，需要利用院系優(yōu)秀的教學(xué)資源，組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，使得課程選取→大綱制定→計(jì)劃培養(yǎng)→落實(shí)實(shí)施形成系統(tǒng)化，脈絡(luò)化的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)課程之間的銜接和交互，增加知識的穿插講授，使得各個課程相輔相成，相得益彰，起到事半功倍的作用。通過對不同專業(yè)需求的分析，在制定教學(xué)大綱時注重課程的銜接，在實(shí)際操作中注重教學(xué)團(tuán)隊(duì)中任課教師課堂情況的反饋，通過強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生掌握情況雙重渠道，避免課程之間的脫節(jié)。針對一門課程，學(xué)生學(xué)分的獲取和講授課時的結(jié)束并不意味著本門課程的結(jié)束，在形成系統(tǒng)化的課程設(shè)計(jì)后，可以有效利用每門課程的信息反饋，有的放矢的對學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行再強(qiáng)化，達(dá)到扎實(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)以致用，而不僅僅是應(yīng)付考試的良性循環(huán)機(jī)制。

3.2上機(jī)實(shí)踐改革

計(jì)算機(jī)語言類課程的學(xué)習(xí)關(guān)鍵在于動手實(shí)踐，但即使意識到了實(shí)踐的重要性，學(xué)生真正動手也往往受限于上機(jī)時間和實(shí)踐平臺。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，大多此類課程都由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書作為參照，學(xué)生按圖索驥的輸入一些代碼，完成一些任務(wù)。評判的方式也大多依賴于教師，學(xué)生實(shí)踐得不到實(shí)時反饋，積極性很難調(diào)動起來，課下也不會有意識去編程實(shí)踐。通過借助我校搭建的ACM/ICPC競賽平臺，學(xué)生平時有充足的題目可供練習(xí)。而且所有題目規(guī)范，輸入輸出格式明確，評判也由機(jī)器在后臺完成，正確與否也能實(shí)時反饋。通過多組數(shù)據(jù)的測試，競賽平臺能夠發(fā)現(xiàn)并迫使學(xué)生修正編程中存在的容易人為忽略的問題。另外，ACM/ICPC競賽平臺還可以按照班級、年級、專業(yè)等排名，學(xué)生也能實(shí)時監(jiān)控自己做題的數(shù)量、成功率等，并可以通過Q&A的環(huán)節(jié)進(jìn)行錯誤求助并與其他同學(xué)溝通。學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性一下子就提高了起來，出錯的題目，知識點(diǎn)通過討論也能自己在課余時間解決。

通過與ACM/ICPC競賽平臺的結(jié)合，主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個方面的探索：

（1）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造興趣學(xué)習(xí)小組

在ACM/ICPC的平臺的輔助下，激發(fā)學(xué)生分組分隊(duì)共同解決問題，成立程序編寫互幫互助小組，采用不定時競賽的方式對各小組進(jìn)行考評，并輔以獎勵和懲罰措施，盡量讓每個學(xué)生都不落隊(duì)。通過組隊(duì)，同學(xué)之間也有了更好的溝通渠道，每個人成為團(tuán)隊(duì)的一部分，培養(yǎng)了學(xué)生的分享和互幫互助的團(tuán)隊(duì)合作精神。

（2）鼓勵學(xué)生涉獵算法等相關(guān)知識，培養(yǎng)計(jì)算思維

通過ACM選拔，ACM戰(zhàn)隊(duì)的主力隊(duì)員會通過集訓(xùn)學(xué)習(xí)數(shù)論、計(jì)算幾何、動態(tài)規(guī)劃、二分圖、博弈論、網(wǎng)絡(luò)流等相關(guān)知識，但競賽選拔的隊(duì)員屈指可數(shù)。這些優(yōu)秀的種子選手和現(xiàn)有的ACM培訓(xùn)資源卻未被大多數(shù)學(xué)生利用。C/C++語言類教學(xué)和大多數(shù)計(jì)算機(jī)類課程所追求目標(biāo)，其核心就是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。我們采用了通過優(yōu)秀學(xué)生和ACM集訓(xùn)隊(duì)帶隊(duì)教師的不定期講座和培訓(xùn)，以及培訓(xùn)資料等資源的共享來吸引更多的學(xué)生參與到程序設(shè)計(jì)的隊(duì)伍中來，并已經(jīng)在學(xué)生中通過口耳相傳起到了一定的影響力。在上機(jī)課中適度引入部分難度稍大的，需要借助其他相關(guān)知識才能解決的問題，鼓勵學(xué)生查閱資料，自己動腦，動手去分析和解決問題，養(yǎng)成良好的主動學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3.3課程考核改革

課程設(shè)置的目的不是考試，而是解決問題，特別對于C/C++語言程序設(shè)計(jì)類需要實(shí)踐的課程尤其是這樣。傳統(tǒng)的卷面考試不僅不能反映學(xué)生對課程的掌握程度，反而誘導(dǎo)出諸如靠劃重點(diǎn)、死記硬背程序企圖蒙混過關(guān)拿到學(xué)分的問題。所以在對C/C++語言程序設(shè)計(jì)考核時，我們采用了平時成績和期末機(jī)考相結(jié)合的方式?？荚嚦煽兎秩糠纸M成，上課活躍度占30%，分組實(shí)踐占30%，期末機(jī)考占40%。其中，上課活躍度包括出勤次數(shù)和上課提問情況；分組實(shí)踐指通過小組成員共同努力分析、解決實(shí)例的情況，一般在上機(jī)時根據(jù)進(jìn)度提出難度稍高的問題，鼓勵學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，查閱課外資料等來完成；期末機(jī)考是從ACM平臺上抽取一部分題目作為期末考核，考察學(xué)生實(shí)際編程能力。

4結(jié)束語

在研究與探索C/C++語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)的過程中，通過“階梯式”“實(shí)例驅(qū)動”的教學(xué)方法，輔以ACM競賽平臺，優(yōu)化配置團(tuán)隊(duì)教學(xué)資源，追求實(shí)用性、系統(tǒng)化、高效率的課程實(shí)現(xiàn)，全面提升學(xué)生的對程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐應(yīng)用能力。通過教學(xué)改革，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生編程思維，計(jì)算思維。實(shí)踐表明，本文提出的教學(xué)改進(jìn)方法可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣，有效地提高了C/C++語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果。

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