應(yīng)用型本科C++程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

吳舜歆 梁寶蘭

【摘要】針對傳統(tǒng)應(yīng)用型本科C++程序設(shè)計(jì)課程存在的問題，進(jìn)行一系列的教學(xué)改革。強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)、掌握，同時(shí)引入“程序設(shè)計(jì)在線評測系統(tǒng)”加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)，并引入案例教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行軟件開發(fā)。實(shí)踐證明，以上措施有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型本科 程序設(shè)計(jì)課程 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】2014年度廣東省高等教育教學(xué)改革資助項(xiàng)目（GDJG20142517）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）05-0230-02

1.前言

毋庸置疑，學(xué)會編程、掌握編程對計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來講非常重要。掌握一門程序設(shè)計(jì)語言，就等于掌握了跟計(jì)算機(jī)交流的工具。對于很多計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)來講，C++是他們的第一門程序設(shè)計(jì)課程。學(xué)好C++，不僅掌握了跟計(jì)算機(jī)交流的工具，也為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)有助于建立自信心。

2.當(dāng)前存在的問題

目前的C++程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)主要存在以下幾個(gè)問題：

（1）教學(xué)內(nèi)容過分關(guān)注程序設(shè)計(jì)語言的語法和語義細(xì)節(jié)，整個(gè)課程是以程序設(shè)計(jì)語言為綱來組織教學(xué)內(nèi)容。由于程序設(shè)計(jì)語言具有大量繁雜語法知識點(diǎn)，使得老師往往采用灌輸式教學(xué)模式，花費(fèi)大量課時(shí)資源用于講授瑣碎的語法知識，而不是花在程序設(shè)計(jì)思想和方法的傳授上。

（2）教學(xué)方法采用語言工具書的闡述方式，一般是先介紹一種語法結(jié)構(gòu)的形式和意義，然后給出簡單示例或示例程序，這些示例和示例程序的主要作用只是用于對語法結(jié)構(gòu)使用方法的說明，學(xué)生并不能通過這些示例體會問題分析、程序思維和構(gòu)造的方法。整個(gè)課程也很少引入綜合性的教學(xué)案例，沒有讓學(xué)生體會到：針對要解決的問題，如何進(jìn)行分析并逐漸將其精確化；如何針對問題的計(jì)算需求，設(shè)計(jì)解決問題的過程；如何將問題解決過程精確化，選擇適當(dāng)?shù)某绦蚪Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)它。

（3）學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的時(shí)間較少，不能透過大量編程實(shí)踐掌握程序設(shè)計(jì)的相關(guān)理論、方法。學(xué)生上機(jī)寫程序，往往限于自身的水平，對測試數(shù)據(jù)考慮不全面，從而導(dǎo)致程序?qū)懲曛箅S便找?guī)讉€(gè)測試數(shù)據(jù)測一測，如果沒有問題，就算程序是正確的。實(shí)際上，對于初學(xué)程序設(shè)計(jì)的學(xué)生來說，如何設(shè)計(jì)更加全面的測試數(shù)據(jù)確實(shí)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。所以往往出現(xiàn)這樣的情況，學(xué)生的程序?qū)嶋H上是錯的，但由于學(xué)生使用的測試數(shù)據(jù)比較片面，從而誤以為程序是正確的。對于課程書面作業(yè)，學(xué)生交上來的程序不少時(shí)候連編譯都通不過。

3.教學(xué)改革

針對應(yīng)用型本科C++程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)需要，在教學(xué)中突出計(jì)算思維的培養(yǎng)，將其貫穿于整個(gè)課程的教學(xué)和實(shí)踐。通過培養(yǎng)學(xué)生掌握常見的程序設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而提高程序設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。同時(shí)引入案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)小軟件的能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.1重視程序設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的C++程序設(shè)計(jì)課程過于強(qiáng)調(diào)語法，課堂所介紹的例子很多是為了驗(yàn)證C++的語法知識。這往往導(dǎo)致學(xué)生缺乏程序設(shè)計(jì)方法的培養(yǎng)，結(jié)果是拿到一個(gè)問題不知道該如何去考慮，無從下手。

我們在實(shí)際教學(xué)中，側(cè)重于將教學(xué)重心放到培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)方法上。特別注重窮舉、遞推、遞歸、回溯等常見程序設(shè)計(jì)方法的介紹、訓(xùn)練。進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。實(shí)踐證明，學(xué)生通過掌握這些常見的程序設(shè)計(jì)方法，分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。而不是像以往一樣，一個(gè)問題來了以后，不知道如何去分析、解決問題。從而打下了良好的編程基礎(chǔ)，建立了專業(yè)自信心。

3.2加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

針對傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生往往實(shí)踐環(huán)節(jié)比較欠缺的問題。我們在教學(xué)中引入了“程序設(shè)計(jì)在線評測系統(tǒng)”。該系統(tǒng)擁有一個(gè)經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的題庫，同時(shí)它具有以下功能：

（1）實(shí)時(shí)判題。學(xué)生可以在任何地方、在任何時(shí)間做題，然后提交自己的源代碼。系統(tǒng)會實(shí)時(shí)地對學(xué)生的代碼進(jìn)行評測，并給出相應(yīng)的評測結(jié)果。主要有以下幾種情況：編譯錯、答案錯、格式錯、運(yùn)行時(shí)出錯、超時(shí)和接受。如果學(xué)生提交的代碼不被系統(tǒng)接受，學(xué)生可以對代碼進(jìn)行修改，然后再次提交。

（2）布置作業(yè)。老師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需要在系統(tǒng)里面布置作業(yè)，限定本班的同學(xué)才能參與。系統(tǒng)會對學(xué)生提交的代碼進(jìn)行實(shí)時(shí)的評判，并對學(xué)生的做題情況進(jìn)行排名，不需要人工干預(yù)。同時(shí)老師可以設(shè)定作業(yè)的截止提交時(shí)間，超過截止時(shí)間系統(tǒng)將拒收作業(yè)。老師可以登陸系統(tǒng)一目了然地知道學(xué)生的做題情況。

（3）組織比賽。老師可以根據(jù)教學(xué)的需要適當(dāng)?shù)慕M織一些比賽，以此調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。系統(tǒng)會自動評測學(xué)生提交的代碼，并對學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)的排名，比賽一結(jié)束，比賽結(jié)果同時(shí)就出爐。

（4）用戶管理。系統(tǒng)記錄各用戶的做題信息，并保存用戶提交的源代碼。

（5）排名機(jī)制。系統(tǒng)提供排名機(jī)制。學(xué)生既可以查詢自己在所有用戶中的排名，也可以查詢自己在年級、班級的排名。

（6）論壇。學(xué)生可以在論壇上討論相關(guān)的題目，互相學(xué)習(xí)。

由于“程序設(shè)計(jì)在線評測系統(tǒng)”提供了強(qiáng)有力的支持，能夠?qū)崟r(shí)判題，并且提供了排名，這大大提高了學(xué)生編程的熱情。不少學(xué)生甚至通宵達(dá)旦地編程以解決題庫中的問題。這種編程的熱情在引入該系統(tǒng)之前是不可想象的。

3.3引入案例教學(xué)

“程序設(shè)計(jì)在線評測系統(tǒng)”有力地鍛煉了學(xué)生了編程能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。但畢竟沒有做出看得見、摸得著的軟件。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，我們在教學(xué)中引入了案例教學(xué)。通過案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)一些小軟件，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識開發(fā)軟件的能力。

我們在教學(xué)中通過精心設(shè)計(jì)，引入了5個(gè)案例，分階段實(shí)施案例教學(xué)。通過在不同章節(jié)引入相應(yīng)的案例來教授學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的編程技能、學(xué)習(xí)興趣。各案例介紹如下：

（1）萬年歷：功能為顯示某年某月的月歷（陽歷信息）。這個(gè)案例分為4個(gè)版本。分別用于控制語句、函數(shù)、數(shù)組和面向?qū)ο笾蓄惖慕虒W(xué)過程。

（2）猜數(shù)字游戲：既有傳統(tǒng)的機(jī)器隨機(jī)生成一個(gè)4位數(shù)，然后玩家來猜。又可以玩家隨機(jī)出一個(gè)數(shù)，機(jī)器來猜。用于函數(shù)、數(shù)組的教學(xué)。

（3）打字游戲：屏幕隨機(jī)在一個(gè)位置掉下一個(gè)字符，讓玩家輸入該字符，直到正確或觸底為止。用于數(shù)組的教學(xué)。

（4）井字游戲：在3*3格子上進(jìn)行的連珠游戲。機(jī)器和玩家輪流在格子留下O和X標(biāo)記，由最先在任意一條直線上成功連接三個(gè)標(biāo)記的一方獲勝。用于指針和引用的教學(xué)。

（5）二十一點(diǎn)：玩家的目標(biāo)是使自己手中的牌的點(diǎn)數(shù)總和不超過21且盡量大。用于繼承和多態(tài)的教學(xué)。

以上5個(gè)案例，既有實(shí)用性，又有趣味性。后面的4個(gè)案例雖然也是游戲，但均不涉及圖形接口，并不會增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。這5個(gè)案例貫穿整個(gè)課程的教學(xué)，分階段地實(shí)施，能夠?qū)W(xué)生在整個(gè)課程的學(xué)習(xí)中隨時(shí)調(diào)動起來。通過教會學(xué)生開發(fā)出一個(gè)個(gè)實(shí)用的、有趣的小軟件，大大提高他們學(xué)習(xí)的興趣。

4.結(jié)束語

針對應(yīng)用型本科C++程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)需要，突出強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)方法的培養(yǎng)，利用“程序設(shè)計(jì)在線評測系統(tǒng)”強(qiáng)化學(xué)生的編程實(shí)踐，同時(shí)引入案例教學(xué)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。實(shí)踐證明，通過以上的改革措施，學(xué)生的編程興趣、編程能力得到了很大的提高。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李文新.加強(qiáng)基礎(chǔ)，提供平臺，營造氛圍，全方位培養(yǎng)創(chuàng)新能力——北京大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)體系改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2008（1）：20-22

作者簡介：

吳舜歆（1978-），男，漢族，廣東潮州人，講師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)、推薦系統(tǒng)。