C++程序設計實驗教學方法研究

魏玉芬，丁艷清，袁玉萍

（黑龍江八一農墾大學 理學院，黑龍江 大慶 163319）

C++程序設計實驗教學方法研究

魏玉芬，丁艷清，袁玉萍

（黑龍江八一農墾大學 理學院，黑龍江 大慶 163319）

針對信息與計算科學專業學生創新能力差及就業競爭力不足等問題，提出對C++程序設計課程的實驗教學實施“啟發——創新——實驗”的教學方法，讓學生在啟發式教學中大膽嘗試創新思路，在實驗過程中更加靈活地掌握知識，逐步培養其主動學習、自主創新的能力，為后續的實踐、實習和實訓過程奠定基礎．

C++程序設計；實驗教學；教學模式

目前，我國各高校的程序設計類課程都設置了實驗、實習、實踐和實訓等相關環節的教學，由于這些教學環節沒有被逐一深入的研究和整合，使學生不能在每一階段都能得到實際的鍛煉.以至于不能為下一環節的學習做好準備工作，也即各環節相互之間沒有連續性，教學計劃與就業導向相互脫離，使學生就業困難，不能更好地為社會服務.在實驗、實習、實踐和實訓環節中最重要的一步是實驗教學，對于程序設計類課程，要想讓學生學會編寫簡單程序，掌握調試相關代碼，理解并運用相應的理論知識，擁有處理問題的思維模式，必須通過實驗教學與上機實驗.

傳統的程序設計類課程實驗教學基本上是理論驗證性實驗，即學生完全被動地去實驗，無論從實驗目的、實驗內容、實驗方法還是實驗步驟都由教師提前規定好.這樣進行的實驗教學缺乏創意，同時也限制了學生獨立思索與能力提高，不利用對學生的思維能力與想象能力的挖掘.針對這一問題，同時考慮信息與計算科學專業持點，本文提出對C++程序設計課程的實驗采用“啟發——創新——實驗”的實驗教學模式.這種教學模式教師作為主要的引導對象，突出學生的主體地位，讓學生在實驗中由簡入難地掌握基礎理論知識，同時鍛煉學生主動學習、自主提高的意識，為后續實踐、實習和實訓過程的學習打下堅實基礎.

1 教學模式結構

1.1 教學模式構建

立體化的教學模式主要以打破常規的教學中實驗、實習、實踐和實訓各環節相互孤立的情況，在時間和空間上貫穿整個大學4年的學習階段.分別安排在實驗教學、集中實踐、實習教學周和校企結合中進行，使信息與計算科學專業各門基礎專業課的基礎原理與實際問題的解決方法相互溝通，互相調節，以使學生綜合應用專業的能力在每一個步驟中都能堅實地提升，從而逐步增加學生就業競爭力.具體教學模式結構見圖1.

圖1 信息與計算科學專業教學模式結構

實驗教學主要是讓學生盡快掌握基本的理論知識，強化發現問題、解析問題的基本技能和自主學習提高創新意識，提高計算思維能力，為今后專業學習奠定良好基礎.在實踐教學中學生可以鍛煉邏輯思維方式，開拓思路，提升解決實際問題的能力.在生產實習中學生可以充分了解企業的具體需求和要求，以此提高自身學習動力.在實訓過程中學生走出校園，在企業接受有針對性的專業化培訓，這有利于提高學生適應社會的能力［1-6］.

1.2 C++實驗教學存在的問題

C++作為一門對動手操作要求很高的課程，其知識的掌握與能力的培養基本上取決于實驗教學.因為實驗教學，不但可以幫助學生鞏固課堂教學所授的各種繁雜的知識點，還可以讓學生掌握程序設計的設計風格及經典算法.2011級至2015級信息與計算科學專業設計類課程實驗、實踐的開課情況見表1，實習環節和實訓環節分別在第六和第七學期進行.從表1可以發現，計算機類各課程的實驗學時并不多，對C++課程來說，總學時116，而實驗學時32，在少量的實驗學時條件下讓學生擁有編程能力，需要調整實驗教學方法［7］.

表1 課程實驗、實踐匯總

目前，信息與計算科學專業C++實驗教學方法是實驗課上學生完成每次教師預留的10個題目，課后上交實驗報告.實驗內容是教師事先設置好多知識點綜合題、單知識點難題、單知識點一般題和基礎應用題4類趣味性題型，難度由簡入難，學生可以根據自身的能力、興趣自主選擇實驗題目完成.對于C++程序設計課程的期末考核，期中實驗教學的成績只占20%，所以學生對實驗課不如對理論課重視.實驗教師對學生實驗課的最終成績的給定，常以每章的實驗總結報告的完成情況和實驗課缺勤情況作為評分依據，而每一份實驗報告由實驗完成數量、每題難度系數共同決定，其造成評價結果不能準確說明學生的編程能力及學習情況.從學生上交的實驗報告中不難發現，大部分學生都選擇簡單、單知識點、難度系數在0.6這些題，極少數的學生會選擇稍難點的題.這也反應出學生自已選題做實驗，簡單的會做，稍難的不去嘗試，能力總是停留在初級階段.

2 實驗教學方案實施

2.1 實驗課作為理論課的輔助

在講授C++程序設計過程中，發現該課程包含多種數據類型，各種語句的表達方式靈活多樣，功能結構繁雜多變.對于教師而言，覺得該課程不易滲透給學生；而對于學生來說，該課程也比較難掌握.由于多種原因，C++傳統的理論教學是教師把語法規則貫穿整個C++教學過程中，這對于學生使用語言去解決各類問題是非常不利的；而在實驗課中學生基本上參照實驗教材和指導教師給的部分程序按部就班地實現完成，學生在這一過程中雖然有收獲，但是缺乏創新.學生完全是被動的接受者，沒有充分發揮其主體作用，同時學生的學習興趣也沒有得到激發，應將兩者有效結合起來，將實驗課作為理論課的橫向和縱向的延伸［8］.

課堂教學應主要強調基礎知識的學習和運用，在教學中可以使用相對簡單實例對基本知識點進行分析和運用，并進一步解釋編程語言在不同技術背景下的思想，這樣學生學習相關理論時，就會有較強的動力.更重要的是，可以使學生了解如何將現實世界的問題轉化到計算機世界中去，這對于培養學生的程序設計思維有很大幫助.簡單的理論教學讓學生學會知識點后，引導學生思考程序功能的變形，讓學生嘗試動手操作，功能的復雜度不要求高，在興趣范圍之內.如在程序設計初步講解3種基本結構時，教師可以先引導學生分析打印左下三角的算法，就是打印主對角線和主對角線下方所有元素，即行標大于等于列標.教師可在此基礎上提出實驗問題：如何打印乘法口決中的右上三角，即打印主對角線和主對角線上方所有元素，主對角線下所有元素為空.鼓勵學生自行思考，自由編寫代碼，無論簡單實現，還是復雜界面設計完全按自已能力去做.如下為學生做的代碼及運行結果：

每節理論課上教師預留2道開放的實驗題目，實驗課上讓學生按自已興趣逐步嘗試由簡單到復雜的編程完成實驗，在這一過程中讓學生做到自已學習教材、理清思路、查找資料、動手實驗，然后提出問題，評議疑問［9-10］.

2.2 “抄襲”+“修改”互動式學習能力培養

“抄襲”在考試、畢業論文、網絡軟件、游戲等很多事情上被使用，在這些方面肯定是一個貶義詞.但在計算機行業內，如果想寫出漂亮的代碼，或成為優秀的程序設計人員，卻是需要去“抄襲”好的代碼，即揣摩或臨摹別人的設計風格.比爾蓋茨的成功，離不開他抄寫的一些開發設計師的部分筆記和字條，用這些資源開發了屬于他的IT領域.“抄襲”書里面和別人精巧的程序，并在電腦上將程序實現，可以發現原文的每一個細節和微妙之處，這是閱讀所感覺不到的.我們堅決反對不經大腦的“抄襲”，如很多學生每次遇到難解的問題，就參照百度搜索中找到的相關代碼完成問題.然而，使用別人的代碼只能解一時之難，卻不能培養學生的鉆研精神.

以往的實驗課上，很多學生都在網上抄襲別人的程序，目的就是完成教師布置的任務，上交實驗報告，他們可能對抄襲的程序既不看也不執行，這就失去了實驗教學的真正目的.其實對于那些好的語句、代碼和設計思想，可以鼓勵學生“抄襲”，但不是為了抄而抄，而是讓學生能夠從這些語句、代碼中看到閃光點，鼓勵學生修改程序，實成自已理想的功能.

例如：在講函數時，為學生講解實現數值運算系統界面的設計、各功能函數的定義及調用方法.對于這類有互動性的界面可以讓學生有意識地體會功能模塊化的分解設計，每個程序模塊的實現方法，功能函數之間的孤立與聯系及參數傳遞的方式等.代碼既簡單，又很好理解，學生非常喜歡，同時也將順序、分支、循環所有知識點運用進來.

教師將界面代碼分享給學生，讓學生在實驗課上“抄襲”這一段代碼并編譯實現.同時在此基礎上提出自已的問題并實現，可以自由修改代碼，實現一個簡易的小系統，可以是學生成績管理的小系統，也可以是交友信息的小系統，充分發揮學生的想像力.學生如果想實現自已的交互界面，就會對代碼進行學習分析，這一過程會提高學生看代碼、寫代碼和改代碼的能力，為其后續的實踐奠定基礎.

2.3 團隊式實驗教學方法

實驗教學應包括學生實驗前的準備工作、上機實際操作和實驗報告課后完成3個步驟，在實驗課上不僅讓學生自已操作，而且應該由實驗教師帶領學生邊講邊操作部分練習題.在指導實驗過程中，由于指導教師人數少，學生自身的基礎和能力又存在一定的差異，因此建議學生建立小組，每組3～4人，選擇1名組長，進行互助式、分工式學習.學習小組的主要工作有：（1）實驗課上互相幫助、互相學習；（2）針對個別的實驗內容，小組應完成實驗總結報告.實驗教師在實驗教學工作中應該重視實驗小組出現的問題并給予指導，主要有：（1）對于每個實驗小組在實驗過程中都出現的問題，并且學生不能自已解決的，應該重點幫助講解；（2）實驗課下，實驗教師在評定每組實驗總結報告時，應隨機抽看某組員的個人實驗報告；（3）總結小組實驗情況，對于完成質量高的小組程序進行學習分享，同時對于出現的問題，在課上進行分析點評.

2.4 考試內容的改革

傳統的實驗課考核方式是按照學生實驗報告完成情況進行考核，即學生根據自己的能力選擇相應系數的實驗題完成，最后成績乘以難度系數，作為最終的實驗成績，實驗成績占課程總成績的30%.這種考核方式沒有全面地反映學生的學習情況，應該建立一套有效的C++程序設計實驗考核評價方法.如在實驗前，檢查學生預習的實驗報告，要求學生完成預留程序的手寫偽代碼和程序設計流程，此項占實驗成績的40%.實驗課上有學生自由發揮編程題，也有以學習團隊形式完成的實驗題，實驗教師應仔細掌握每位學生和每個小組實際完成的程度，要求學生按照規范編寫代碼，使程序代碼層次清晰，一目了然，便于后期的維護與修改工作.要求學生按照統一的規范來書寫注釋，加強學生調試能力的鍛煉，根據其完成的情況給出成績，占實驗成績的40%.對于有修改完善程序功能類型實驗的學生給予加分，使學生能夠抱有極大的興趣和主動性參與每次實驗.每次實驗報告總分10分，共10次實驗，要求學生記錄并調試每次試驗過程中出現的問題及如何解決，實驗報告的成績及記錄信息占實驗總成績的20%，以此積累學生學習過程中的問題.

3 結束語

C++程序設計實驗教學的過程，與理論教學是相輔助的，不是只要學生學會簡單的語句，會調試簡單的程序方法即可，而是要調動學生的學習興趣，讓學生能夠主動思考，動手操作，培養學生主動學習的能力.教學實踐中，教師應該積極調動學生開發程序的興趣，采用多種教學方法來豐富教學內容.針對學生實驗中遇到的問題應該給予耐心的指導，并用這些問題來回饋拓展課堂教學，使實驗教學與理論教學真正做到互相輔助，使學生對專業知識由感性認識逐步深化到理性運用，更加全面地學習專業知識，更大程度地運用所學知識解決各類實際問題，為今后的“三實一體”學習打好良好的計算機編程基礎.

［1］ 魏玉芬，李雨，野金花.“四實一體”遞進式立體化教學模式探索［J］.通化師范學院學報，2014（6）：69-71

［2］ 馮健昭，肖德琴.互聯網+時代C++程序設計教學的改革探索［J］.教學園地，2015，33（1）：1-5

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［4］ 劉曉燕.教師教育課程的實踐取向：基于默會知識的思考［J］.教育探索，2016（1）：109-111

［5］ 王磊，蔡紹峰.C++課程在應用型本科院校中的新型教學模式［J］.赤峰學院學報：自然科學版，2013，29（2）：211-213

［6］ 鄭元攀，張亞麗.信息技術在C/C++實驗教學中的深入應用研究［J］.工業和信息化教育，2015（11）：75-79

［7］ 周曉晶.開展3+1培養模式科學地發展地實踐信息與計算科學專業的建設［J］.大學數學，2012，28（4）：155-158

［8］ 陳翔，鞠小林，顧衛江，等.測試驅動開發思想指導下的C++程序設計教學改革［J］.計算機教育，2015（1）：109-113

［9］ 徐龍琴，劉雙印.教學做一體化的C++程序設計教學改革研究［J］.中國電力教育，2014（21）：24-26

［10］ 白霞，高飛，趙娟.基于計算思維的C++面向對象程序設計教學改革［J］.計算機教育，2014（11）：7-9

Explore the experimental teaching method of C++program design

WEI Yu-fen，DING Yan-qing，YUAN Yu-ping
（School of Science，Heilongjiang Bayi Argriculture University，Daqing 163319，China）

Considering the weak of innovative spirit and ability of students in information and computational science，deficiency of employability restricts the employment competence，a new mode on C++program of experiment teaching is proposed，that is lead-innovation-experiment.The method can help students to master the knowledge and improve their abilities of researching，autonomous learning and creative thinking.This will pave the foundation for the future practice，training and practical studying.

C++program；the experimental teaching；teaching methods

TP312∶G642.0 文獻標標識碼：A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.06.024

1007-9831（2016）06-0080-05

2016-04-30

2012年黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2012010470）；2011年黑龍江省高等教育科學研究“十二五”規劃青年專項課題（HGJXHC110223）

魏玉芬（1979-），女，黑龍江大慶人，講師，碩士，主要從事程序設計研究.E-mail：weiyufen2008@163.com