應用型本科C++程序設(shè)計課程教學改革

吳舜歆 梁寶蘭

【摘要】針對傳統(tǒng)應用型本科C++程序設(shè)計課程存在的問題，進行一系列的教學改革。強調(diào)程序設(shè)計方法的學習、掌握，同時引入“程序設(shè)計在線評測系統(tǒng)”加強學生的實踐環(huán)節(jié)，并引入案例教學，以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識進行軟件開發(fā)。實踐證明，以上措施有利于提高學生的學習興趣，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】應用型本科 程序設(shè)計課程 教學改革

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

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

1.前言

毋庸置疑，學會編程、掌握編程對計算機專業(yè)的學生來講非常重要。掌握一門程序設(shè)計語言，就等于掌握了跟計算機交流的工具。對于很多計算機專業(yè)的同學來講，C++是他們的第一門程序設(shè)計課程。學好C++，不僅掌握了跟計算機交流的工具，也為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下良好的基礎(chǔ)，同時有助于建立自信心。

2.當前存在的問題

目前的C++程序設(shè)計課程的教學主要存在以下幾個問題：

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

（2）教學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。整個課程也很少引入綜合性的教學案例，沒有讓學生體會到：針對要解決的問題，如何進行分析并逐漸將其精確化；如何針對問題的計算需求，設(shè)計解決問題的過程；如何將問題解決過程精確化，選擇適當?shù)某绦蚪Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)它。

（3）學生上機實踐的時間較少，不能透過大量編程實踐掌握程序設(shè)計的相關(guān)理論、方法。學生上機寫程序，往往限于自身的水平，對測試數(shù)據(jù)考慮不全面，從而導致程序?qū)懲曛箅S便找?guī)讉€測試數(shù)據(jù)測一測，如果沒有問題，就算程序是正確的。實際上，對于初學程序設(shè)計的學生來說，如何設(shè)計更加全面的測試數(shù)據(jù)確實是一個不小的挑戰(zhàn)。所以往往出現(xiàn)這樣的情況，學生的程序?qū)嶋H上是錯的，但由于學生使用的測試數(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)，學生交上來的程序不少時候連編譯都通不過。

3.教學改革

針對應用型本科C++程序設(shè)計課程的教學需要，在教學中突出計算思維的培養(yǎng)，將其貫穿于整個課程的教學和實踐。通過培養(yǎng)學生掌握常見的程序設(shè)計方法，進而提高程序設(shè)計水平，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下牢固的基礎(chǔ)。同時引入案例教學，培養(yǎng)學生開發(fā)小軟件的能力，增強學生的學習興趣。

3.1重視程序設(shè)計方法

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

我們在實際教學中，側(cè)重于將教學重心放到培養(yǎng)學生程序設(shè)計方法上。特別注重窮舉、遞推、遞歸、回溯等常見程序設(shè)計方法的介紹、訓練。進而培養(yǎng)學生的計算思維。實踐證明，學生通過掌握這些常見的程序設(shè)計方法，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加強實踐環(huán)節(jié)

針對傳統(tǒng)教學中，學生往往實踐環(huán)節(jié)比較欠缺的問題。我們在教學中引入了“程序設(shè)計在線評測系統(tǒng)”。該系統(tǒng)擁有一個經(jīng)過精心設(shè)計的題庫，同時它具有以下功能：

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

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

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

（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）排名機制。系統(tǒng)提供排名機制。學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。學生可以在論壇上討論相關(guān)的題目，互相學習。

由于“程序設(shè)計在線評測系統(tǒng)”提供了強有力的支持，能夠?qū)崟r判題，并且提供了排名，這大大提高了學生編程的熱情。不少學生甚至通宵達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

“程序設(shè)計在線評測系統(tǒng)”有力地鍛煉了學生了編程能力，提高了學生的學習熱情。但畢竟沒有做出看得見、摸得著的軟件。為了彌補這個缺陷，我們在教學中引入了案例教學。通過案例教學，引導學生開發(fā)一些小軟件，從而進一步提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識開發(fā)軟件的能力。

我們在教學中通過精心設(shè)計，引入了5個案例，分階段實施案例教學。通過在不同章節(jié)引入相應的案例來教授學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力，提高學生的編程技能、學習興趣。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）。這個案例分為4個版本。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過程。

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

（3）打字游戲：屏幕隨機在一個位置掉下一個字符，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。

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

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

以上5個案例，既有實用性，又有趣味性。后面的4個案例雖然也是游戲，但均不涉及圖形接口，并不會增加學生的負擔。這5個案例貫穿整個課程的教學，分階段地實施，能夠?qū)W生在整個課程的學習中隨時調(diào)動起來。通過教會學生開發(fā)出一個個實用的、有趣的小軟件，大大提高他們學習的興趣。

4.結(jié)束語

針對應用型本科C++程序設(shè)計課程的教學需要，突出強調(diào)程序設(shè)計方法的培養(yǎng)，利用“程序設(shè)計在線評測系統(tǒng)”強化學生的編程實踐，同時引入案例教學，進一步培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的能力。實踐證明，通過以上的改革措施，學生的編程興趣、編程能力得到了很大的提高。

參考文獻：

[1]吳舜歆，梁寶蘭.C++程序設(shè)計課程案例教學探索[J].高教學刊，2016（8）：108-109，111.

[2]吳舜歆，梁寶蘭.Online Judge在C++程序設(shè)計課程實踐教學中的應用[J].高教學刊，2016（9）：164，167.

[3]李文新.加強基礎(chǔ)，提供平臺，營造氛圍，全方位培養(yǎng)創(chuàng)新能力——北京大學計算機學科教學體系改革[J].計算機教育，2008（1）：20-22

作者簡介：

吳舜歆（1978-），男，漢族，廣東潮州人，講師，碩士，研究方向為機器學習、推薦系統(tǒng)。