基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統構建

【摘要】計算機專業就是培養能適應21世紀信息技術發展需要、具有一定競爭力的、德智體全面發展的計算機科學與技術應用技術型人才，國家及省市區域經濟建設服務。而C++程序設計實驗教學在學生學習專業課的基礎課程，重點培養學生的編程思維。

【關鍵詞】虛擬仿真；C++；實驗教學

一、引言

C++程序設計實驗主要是在理論學習的基礎上，通過綜合實訓，使學生熟練掌握C++語言的數據類型、基本語法；類的定義、使用和繼承；數組、集合文件管理和數據庫的使用。能夠綜合利用所學的基本知識和技能，對相對簡單的項目進行綜合分析設計和實現。

二、基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統構建的必要性

為了實現人才培養要求，我們在對于學生的培養方面首先在學生入學第一階段，重點對學生進行基礎教學和專業基礎教學，在第二階段構建“分方向的專業教學動態人才培養模式”，突出專業特色和學生個性發展。而對于計算機科學與技術專業、網絡工程專業、物聯網工程專業以及網絡工程專業的這幾個專業的學生要想使不同的專業方向形成一個有機聯系的課程體系，各具特色又相互兼容，以學生實踐能力形成為核心，在教學中強化工程訓練，加強優勢整合、注重理論聯系實踐；勇于創新、力求突破，凸現創新人才培養；進一步深化教育改革，實現教育目標、結構、模式、內容、環境、設施、能力、素質協調發展；培養具有良好的科學素養，系統地、較好地掌握計算機科學與技術包括計算機硬件、軟件與應用的基本理論、基本知識和基本技能與方法，培養基礎理論扎實、專業知識面廣、實踐能力強、綜合素質高，具有較強的適應能力、創業能力和創新精神的，畢業后可在眾多企業、國家機關、各事業單位的計算機軟件、網絡、嵌入式等計算機技術相關領域進行工程應用，系統的設計、研發、維護與管理，新產品研制的高素質高級應用型人才。

在系統的學習中學生的第一階段的理論課程必須精挑細選，既能夠滿足學生對于基本知識的需求，又能夠激發學生的學習興趣，同時，還有在具體的實驗教學的過程中充分體現學生的主體性地位。C++程序設計實驗這門課是一門專業基礎課，同時也是一門核心課程。其目的是讓學生通過大量的有效的上機練習課，掌握正確的程序設計思路和方法，讓學生具備初步的應用程序開發的能力，為學生后期的專業課的學習做好鋪墊。因此，C++程序設計實驗教學系統構建具有重要的意義。

三、C++程序設計實驗教學建設現狀

（一）實驗課程訓練方式單一，已經使教學做到因材施教

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

（二）教師演示和講解為主，無法體現學生的主體性

教師在演示和講解的過程中，學生只是習慣的被動接受知識，而不是自己過多的主動思考和動手操作。這樣，不利于學生對于知識點的進一步的理解。

（三）學生練習過程中缺少團隊精神

學生只能來上課的過程中通過教師的指導完成特定的任務，如課下有任何問題他們無法重現上課的情景，無法進行有效的合作溝通。

四、基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統

（一）基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統主要功能

軟件由課程實驗平臺和虛擬實驗教學管理系統兩部分組成，系統提供了真實的C/C++開發環境，可進行C/C++程序編輯、編譯、運行、項目工程的提交、實驗報告的編寫，虛擬實驗教學管理系統提供全方位的虛擬實驗教學輔助功能，包括：實驗前的預習、實驗的開課管理、典型實驗案例庫的維護、實驗教學安排、實驗過程智能指導，實驗結果的自動批改、實驗成績統計查詢等功能，為實驗教學環境提供服務并開展應用。

通過軟件提供大量C/C++程序設計實驗知識點的訓練題目，以及系統綜合的訓練，能夠快速提高學生C/C++語言的編程能力和成績，同時，很好解決了C/C++語言開發學習中關鍵學習點掌握的問題，使之能很好地利用教學系統達到面向對象編程思想的快速領悟。這樣這款軟件能夠滿足一般的高等院校、中專職業院校已經培訓機構的C/C++課程的實驗教學環節的需要。學習上機實驗項目練習如圖1所示。

（二）基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統主要模塊

系統依據大多數高校C++語言教學大綱提出了12個典型實驗案例的訓練：

（三）基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統擴展功能

雖然該虛擬仿真平臺有一些典型實驗案例的訓練能夠涵蓋教學大綱的知識點，但是，實際教學的過程中以及學生上級練習的過程中，可能會出現很多新的狀況，教學大綱也可能發生變化。所以，我們要把該系統進行功能的擴展，使教師能夠根據教學的需求可以后續添加一些實驗，學生能夠對實驗數據和實驗結果及時進行數據存檔等。當然，這款軟件還可以和虛擬仿真教學平臺結合起來使用。

根據以上的分析對C++程序設計實驗教學系統的擴展功能做出以下設想。

系統用戶分為學生、教師、教務管理員和系統管理員四種角色，不同角色擁有不同權限。

1.學生：選課、選擇實驗、開展實驗、接受實驗指導、在線提交實驗報告、保存和提交實驗結果、查詢實驗成績和批語。

2.教師：典型實驗庫維護、發布實驗、安排實驗、批改實驗報告、系統指導、統計并發布學生的實驗成績和批語。

3.教務管理員：課程計劃、開課計劃、選課日期設置、開課審核、開課查詢。

4.系統管理員：用戶管理、分組管理、角色管理、權限管理、系統維護等。

五、總結

本文研究的基于虛擬仿真平臺的C++程序設計實驗教學系統構建旨在解決傳統的C++程序設計實驗教學中存在的一些問題，但是，這樣問題的研究現在還處在構建階段，后期在實現的過程中可能還會遇到一些問題，需要進一步研究。

參考文獻

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