基于素質培養(yǎng)的C++程序設計課程改革探索

張楓 賈玉珍

摘要：針對目前《C++程序設計》課程教學現(xiàn)狀和存在的問題，該文從教學內容、教學方式、實踐教學和考核方式等方面提出課程改革方案和措施，有意識地將計算思維融入到教學的各個環(huán)節(jié)，提高學生學習的興趣和主動性，培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和綜合素質，提高他們的職業(yè)競爭力。

關鍵詞： C++程序設計；計算思維；CDIO；教學改革

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）31-0137-03

The Exploration of Teaching Reform on C++ Programming Design based Comprehensive Quality

ZHANG Feng， JIA Yu-zhen

（Software School， Nanyang Institute of Technology， Nanyang 473000， China）

Abstract： The paper analyzes and summarizes the currently problems existing in the teaching process of C++ Progamming Language. Some effective plans and suggestions are proposed for the course reformation， including teaching content， teaching method， practice teaching and testing method. It integrates computational thinking into every aspect of teaching process consciously， holding students' interest and initiative， developing students' professional ability and comprehensive quality， and improving their professional competence.

Key words： C++ Programing Language；computational thinking； CDIO； teaching reformation

1 背景

《C++程序設計》課程是高等院校計算機類相關專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，在整個專業(yè)教學體系中占有非常重要的地位，上承專業(yè)基礎教育，下啟工作能力培養(yǎng)，是從理論性、系統(tǒng)性很強的基礎課和專業(yè)基礎課向實踐性較強的專業(yè)課跨越的一個重要轉折點。該課程蘊含的程序設計思想也是當前及未來很長一段時間內的主要編程思想[1]，它的核心任務是培養(yǎng)“計算思維”能力[2]。一方面，《C++程序設計》課程為后繼課程如《數(shù)據(jù)結構》、《操作系統(tǒng)》、《網(wǎng)絡原理》等基本專業(yè)知識的實踐和專業(yè)方向課程的開設打下基礎，它的教學也將對學生產(chǎn)生深遠的影響[3]；另一方面，課程對于學生素質能力的提升有重要的作用：它可以加強學生實踐動手能力，使他們把理論知識迅速轉化為應用能力；培養(yǎng)提高學生對“多樣化和快速更新”的軟件生態(tài)的適應性，從而具備一定的創(chuàng)新能力，提高他們職業(yè)核心競爭力，為其今后在相關領域的工作和進一步的深入學習打下堅實的基礎。通過結合國內外高校課程教學內容和方法，汲取優(yōu)秀教學理念和方法，課程改革小組按照CDIO（Conceive、Design、Implement和Operate）創(chuàng)新型高等工程教育模式模式，探索出一套適合軟件工程專業(yè)學生特點的《C++程序設計》課程內容和教學方法；完善課程考核方式，專注于“計算思維”[2]的形成，旨在對學生的專業(yè)能力和綜合素質的培養(yǎng)，提高職業(yè)競爭力。

2 教學現(xiàn)狀

筆者長期從事《C++程序設計》課程教學，通過對該課程教學狀況的分析和思考，結合對相關實踐環(huán)節(jié)中學生的表現(xiàn)和學生的反饋意見，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)階段教學過程中存在以下幾個主要問題：

1）教學方法和手段單一，主要采用 “以教師為中心”的填鴨教學模式，不能夠很好的調動學生的積極性和能動性，造成教學效果比較差。

2）現(xiàn)有教材陳舊落伍且千篇一律，跟不上技術的高速發(fā)展節(jié)奏，版式語言風格與現(xiàn)代大學生的閱讀心理也有較大差距。

3）專業(yè)化特色化教育過于廣泛，同質化教育現(xiàn)象嚴重，培養(yǎng)目標單一，不能夠結合行業(yè)特色和個人特點進行因材施教。

4）考核方式單一，脫離培養(yǎng)目標。我們的考核方式仍然停留的“紙上談兵”的考試和以分數(shù)定優(yōu)劣的應試教育思路上，無法真正對學生能力和教學成果進行衡量。尤其對于IT行業(yè)而言，先進的知識和技術都源于國外，如果僅僅進行專業(yè)培養(yǎng)而缺乏外語閱讀能力和技術革新適應能力，就不能緊跟行業(yè)發(fā)展而脫離人才培養(yǎng)目標。

3 基于CDIO理念的計算思維能力培養(yǎng)

為了使學生通過《C++程序設計》課程的學習提升“計算思維”能力，養(yǎng)成良好的編程習慣，在分析問題和解決問題的能力上得到有效的鍛煉和培養(yǎng)，筆者及其所在教改團隊結合軟件工程師人才培養(yǎng)目標，采用 CDIO教學模式對課程內容、教學方法、實踐教學和考核方式進行改革，確保專業(yè)課程教學內容反映學科發(fā)展現(xiàn)狀、適應企業(yè)界要求；提高學生學習興趣，正確處理好計算思維能力與信息應用能力的關系，培養(yǎng)出適合當前經(jīng)濟社會發(fā)展的高級應用型人才。

3.1教學內容改革

教學內容的組織和實施是程序設計課程改革的重要內容。我們在教學中發(fā)現(xiàn)，很多學生在剛開始對程序設計都用很高的興趣，但是隨著學習的深入，因為內容枯燥和理解困難將他們對程序設計的愛好消磨殆盡。興趣是學習最好的老師，為了讓大家保持對程序設計的興趣并化簡難點，我們將《C++程序設計》的內容分為三個模塊，對應于”C++”的三個字符：1）C模塊。C++首先包含了C庫，并對其進行優(yōu)化和擴展，它完全兼容C；2）第一個”+”：C++相對C語言增添了許多新的功能和特性，如重載、內聯(lián)、默認函數(shù)形參值等；3）第二個”+”：它 是C++的靈魂，代表著“面向對象”思想。C語言強調的算法和數(shù)據(jù)結構，而C++則將設計思想融入到語言之中。模塊化劃分使得課程的整體脈絡已經(jīng)非常清晰，學生就可以有明確的學習目標，并能把自己的行動與目標不斷地加以對照，進而清楚地知道自己的進度和與目標之間的距離，行動的動機就會得到維持和加強，就會自覺地克服一切困難，努力達到目標。

另一方面，我們在每一模塊內部對問題進行縱深處理，有意識地引入計算思維，以應用為中心，用興趣和問題引導學生主動思考，驅動學生對知識的掌握。我們用趣味性的例程和啟發(fā)式的問題貫穿融匯知識點之間的關聯(lián)，用通俗易解的方式描述計算機解決問題的思路和方法；突破線性的組織方式，以突出計算思維導向，進行課程內容和應用的集成，及時增加學科前沿知識，結合最新行業(yè)資訊，對課程教學內容進行重構和優(yōu)化。

3.2 教學方法改革

教學方法關系到教學質量的好壞，直接影響到教學效果[4]。為了提升教學質量，必須摒棄傳統(tǒng)的“灌輸式”傳授知識方法，樹立“學生為本”的課程教學觀，根據(jù)課程的教學目標、教學內容、學生特點、教學條件等，靈活選擇討論式、案例式、問題探究式、啟發(fā)引導式等多種教學方法，在教師的啟發(fā)誘導幫助下，以學生獨立自主學習和合作討論為前提，突出自主思維導向，強化實踐技能，形成了“以教授為主導，以學生為中心，以知識為主體，以技能為目標”的多層次交流互動的教學模式，最大限度提高學生學習得能動性和自主性，提高課程的趣味性和職業(yè)導向性。

我們對計算思維的培養(yǎng)應當由地融入到每一節(jié)課堂中，融入到課程教學的各個環(huán)節(jié)。在現(xiàn)實的教學中，我們發(fā)現(xiàn)有很多老師口才非常好，把課堂氣氛調節(jié)得非?；钴S，但是教學效果并不突出；有的老師雖然知識豐富，技術能力很強但口才較差，教學效果也不是太好。為了將教師在教學過程中的不利因素降到最低，我們在講授內容和側重點上進行調整，注重知識點的取舍，重點講授面向對象的思想，講授的角度和深度應該結合人們認知世界的規(guī)律，與編程密切聯(lián)系，將對內容的講授轉化成為對學生計算思維能力的培養(yǎng)和學生專業(yè)程序設計能力的培養(yǎng)；強調實踐，教師講述的每一個知識點都可以通過實踐的方式展示給學生，加深學生的理解。

3.3 實踐教學改革

實踐教學應以學生的自我學習為主，教師提供輔導和答疑[5]。經(jīng)過對教學內容和方法的改革，學生已經(jīng)初步形成對課程的愛好和興趣，掌握了課程知識體系結構。為了夯實強化基礎知識，架設從知識到能力的橋梁，我們重新編制了《C++程序設計》課程的實踐指導書。實踐指導書中的題目從簡單到復雜，覆蓋了驗證型、設計型和綜合型的實驗，每一個題目都是精挑細選，可以達到實驗的目的，考核和強化學生對知識的掌握；另一方面，題目應具備一定的趣味性，保持學生持續(xù)學習的動力。教師應及時對實驗過程進行掌控，對結果進行總結，引導學生由淺到深，有簡單到復雜地完成實驗內容，激發(fā)學生對課程的興趣，培養(yǎng)學生思維能力。我們將學生在編程中的錯誤分為三類：1）編譯錯誤。這是最常見也是最簡單的一種錯誤，一般是語法原因形成的，編譯器已經(jīng)告訴我們在生么地方發(fā)生什么樣的錯誤；2）鏈接錯誤。這是因為找不到所調用的函數(shù)所致；3）語義錯誤。這是我們的思維和編寫的程序不一致所致。通過對錯誤的歸結，可以化解橫亙在學生面前的實踐障礙，有效地提升實踐教學質量。

另一方面，為進一步加強學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力，推薦有能力有興趣的學生參加課外社團，例如大學生程序設計大賽（ACM/IPPC），機器人大賽等，使學生的學習能力、創(chuàng)新能力，團隊協(xié)作能力得到全方位的提升。

3.4 考核方式改革

著眼于科學全面地評價學生的課程知識能力素質狀況，強化理論知識的綜合應用，強調解決問題的實踐技能，改變傳統(tǒng)的理論考試的評價方式，注重“過程性考核”。積極推行考核方式多樣化，要根據(jù)課程性質、特點采取靈活多樣的形式，主要考核以下幾個方面。1）理論知識的綜合應用；2）分析問題設計求解的思維技能；3）解決問題的實際動手能力；4）軟件工程的專業(yè)素養(yǎng)；5）順暢溝通和注重協(xié)作的團隊精神。這五個方面通過課堂表現(xiàn)、實踐操作、實訓考核和期末考試四種形式來進行，并按不同的權重計入最終成績?？己藘热葜攸c考察學生靈活運用知識的能力和是否具備軟件工程專業(yè)素養(yǎng)。

4 總結

教學改革是教學活動中一個永恒的主題。《C++程序設計》課程是軟件工程專業(yè)軟件設計方向的一門專業(yè)基礎課，在整個專業(yè)教學體系中占有非常重要的地位，上承專業(yè)基礎教育，下啟工作能力培養(yǎng)，本質是計算思維能力的提升。學好該課程對于軟件類人才培養(yǎng)意義重大。任何一門課程的教學都是一個系統(tǒng)工程，都是由一系列相互關聯(lián)的環(huán)節(jié)和過程組成的，軟件工程專業(yè)素質的訓練與培養(yǎng)必須通過系統(tǒng)的培養(yǎng)方案和課程計劃的科學實施才能得到全面提高。

本文針對《C++程序設計》當前教學中存在的問題，依據(jù)CDIO理念，圍繞教學內容、教學方法、實踐教學和考核方式進行改革，有意識地將計算思維融入到教學的各個環(huán)節(jié)，最終培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和綜合素質，提高他們的職業(yè)競爭力。教改措施在筆者所在院系進行實踐和推廣，并取得良好的效果，受到師生的一致好評。

參考文獻：

[1]丁智國，錢婕. 面向對象程序設計課程教學改革[J]. 計算機教育， 2011（9）.

[2]九校聯(lián)盟（C9）. 計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J]. 中國大學教學， 2010（9）：4-9.

[3]楊靜，王浩，等. 程序設計課程改革探討[J]. 吉林大學學報（信息科學版）， 2005，23（8）：7-10.

[4]余麗紅，徐存東，林春景.基于CDIO的C語言程序設計課程教學改革探究[J].中國科教創(chuàng)新導刊， 2011（16）：150-151.

[5]孫麗君，楊志強，高枚.圍繞計算思維培養(yǎng)的程序設計課程改革[J].計算機教育，2013（5）：29-31.