基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建

【摘要】計算機專業(yè)就是培養(yǎng)能適應(yīng)21世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)展需要、具有一定競爭力的、德智體全面發(fā)展的計算機科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用技術(shù)型人才，國家及省市區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。而C++程序設(shè)計實驗教學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ)課程，重點培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真；C++；實驗教學(xué)

一、引言

C++程序設(shè)計實驗主要是在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過綜合實訓(xùn)，使學(xué)生熟練掌握C++語言的數(shù)據(jù)類型、基本語法；類的定義、使用和繼承；數(shù)組、集合文件管理和數(shù)據(jù)庫的使用。能夠綜合利用所學(xué)的基本知識和技能，對相對簡單的項目進(jìn)行綜合分析設(shè)計和實現(xiàn)。

二、基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建的必要性

為了實現(xiàn)人才培養(yǎng)要求，我們在對于學(xué)生的培養(yǎng)方面首先在學(xué)生入學(xué)第一階段，重點對學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)教學(xué)和專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)，在第二階段構(gòu)建“分方向的專業(yè)教學(xué)動態(tài)人才培養(yǎng)模式”，突出專業(yè)特色和學(xué)生個性發(fā)展。而對于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)以及網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的這幾個專業(yè)的學(xué)生要想使不同的專業(yè)方向形成一個有機聯(lián)系的課程體系，各具特色又相互兼容，以學(xué)生實踐能力形成為核心，在教學(xué)中強化工程訓(xùn)練，加強優(yōu)勢整合、注重理論聯(lián)系實踐；勇于創(chuàng)新、力求突破，凸現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)；進(jìn)一步深化教育改革，實現(xiàn)教育目標(biāo)、結(jié)構(gòu)、模式、內(nèi)容、環(huán)境、設(shè)施、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展；培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素養(yǎng)，系統(tǒng)地、較好地掌握計算機科學(xué)與技術(shù)包括計算機硬件、軟件與應(yīng)用的基本理論、基本知識和基本技能與方法，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、專業(yè)知識面廣、實踐能力強、綜合素質(zhì)高，具有較強的適應(yīng)能力、創(chuàng)業(yè)能力和創(chuàng)新精神的，畢業(yè)后可在眾多企業(yè)、國家機關(guān)、各事業(yè)單位的計算機軟件、網(wǎng)絡(luò)、嵌入式等計算機技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行工程應(yīng)用，系統(tǒng)的設(shè)計、研發(fā)、維護(hù)與管理，新產(chǎn)品研制的高素質(zhì)高級應(yīng)用型人才。

在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)中學(xué)生的第一階段的理論課程必須精挑細(xì)選，既能夠滿足學(xué)生對于基本知識的需求，又能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時，還有在具體的實驗教學(xué)的過程中充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性地位。C++程序設(shè)計實驗這門課是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是一門核心課程。其目的是讓學(xué)生通過大量的有效的上機練習(xí)課，掌握正確的程序設(shè)計思路和方法，讓學(xué)生具備初步的應(yīng)用程序開發(fā)的能力，為學(xué)生后期的專業(yè)課的學(xué)習(xí)做好鋪墊。因此，C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建具有重要的意義。

三、C++程序設(shè)計實驗教學(xué)建設(shè)現(xiàn)狀

（一）實驗課程訓(xùn)練方式單一，已經(jīng)使教學(xué)做到因材施教

大部分的實驗教師可能還沒有完全轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，多以理論授課為主，教師講解完成一個知識點后，學(xué)生在計算機上進(jìn)行練習(xí)。而這樣的教學(xué)方式對于大多數(shù)學(xué)生是可以完全滿足他們的需求的，但是，這種同步練習(xí)的方式針對個別優(yōu)生和差生則無法達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

（二）教師演示和講解為主，無法體現(xiàn)學(xué)生的主體性

教師在演示和講解的過程中，學(xué)生只是習(xí)慣的被動接受知識，而不是自己過多的主動思考和動手操作。這樣，不利于學(xué)生對于知識點的進(jìn)一步的理解。

（三）學(xué)生練習(xí)過程中缺少團(tuán)隊精神

學(xué)生只能來上課的過程中通過教師的指導(dǎo)完成特定的任務(wù)，如課下有任何問題他們無法重現(xiàn)上課的情景，無法進(jìn)行有效的合作溝通。

四、基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)

（一）基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)主要功能

軟件由課程實驗平臺和虛擬實驗教學(xué)管理系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)提供了真實的C/C++開發(fā)環(huán)境，可進(jìn)行C/C++程序編輯、編譯、運行、項目工程的提交、實驗報告的編寫，虛擬實驗教學(xué)管理系統(tǒng)提供全方位的虛擬實驗教學(xué)輔助功能，包括：實驗前的預(yù)習(xí)、實驗的開課管理、典型實驗案例庫的維護(hù)、實驗教學(xué)安排、實驗過程智能指導(dǎo)，實驗結(jié)果的自動批改、實驗成績統(tǒng)計查詢等功能，為實驗教學(xué)環(huán)境提供服務(wù)并開展應(yīng)用。

通過軟件提供大量C/C++程序設(shè)計實驗知識點的訓(xùn)練題目，以及系統(tǒng)綜合的訓(xùn)練，能夠快速提高學(xué)生C/C++語言的編程能力和成績，同時，很好解決了C/C++語言開發(fā)學(xué)習(xí)中關(guān)鍵學(xué)習(xí)點掌握的問題，使之能很好地利用教學(xué)系統(tǒng)達(dá)到面向?qū)ο缶幊趟枷氲目焖兕I(lǐng)悟。這樣這款軟件能夠滿足一般的高等院校、中專職業(yè)院校已經(jīng)培訓(xùn)機構(gòu)的C/C++課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的需要。學(xué)習(xí)上機實驗項目練習(xí)如圖1所示。

（二）基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)主要模塊

系統(tǒng)依據(jù)大多數(shù)高校C++語言教學(xué)大綱提出了12個典型實驗案例的訓(xùn)練：

（三）基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)擴展功能

雖然該虛擬仿真平臺有一些典型實驗案例的訓(xùn)練能夠涵蓋教學(xué)大綱的知識點，但是，實際教學(xué)的過程中以及學(xué)生上級練習(xí)的過程中，可能會出現(xiàn)很多新的狀況，教學(xué)大綱也可能發(fā)生變化。所以，我們要把該系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴展，使教師能夠根據(jù)教學(xué)的需求可以后續(xù)添加一些實驗，學(xué)生能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)和實驗結(jié)果及時進(jìn)行數(shù)據(jù)存檔等。當(dāng)然，這款軟件還可以和虛擬仿真教學(xué)平臺結(jié)合起來使用。

根據(jù)以上的分析對C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)的擴展功能做出以下設(shè)想。

系統(tǒng)用戶分為學(xué)生、教師、教務(wù)管理員和系統(tǒng)管理員四種角色，不同角色擁有不同權(quán)限。

1.學(xué)生：選課、選擇實驗、開展實驗、接受實驗指導(dǎo)、在線提交實驗報告、保存和提交實驗結(jié)果、查詢實驗成績和批語。

2.教師：典型實驗庫維護(hù)、發(fā)布實驗、安排實驗、批改實驗報告、系統(tǒng)指導(dǎo)、統(tǒng)計并發(fā)布學(xué)生的實驗成績和批語。

3.教務(wù)管理員：課程計劃、開課計劃、選課日期設(shè)置、開課審核、開課查詢。

4.系統(tǒng)管理員：用戶管理、分組管理、角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)維護(hù)等。

五、總結(jié)

本文研究的基于虛擬仿真平臺的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建旨在解決傳統(tǒng)的C++程序設(shè)計實驗教學(xué)中存在的一些問題，但是，這樣問題的研究現(xiàn)在還處在構(gòu)建階段，后期在實現(xiàn)的過程中可能還會遇到一些問題，需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李潔（1985—），女，山東濟寧人，學(xué)士，助教，研究方向：計算機科學(xué)與技術(shù)。