基于電信業務的程序設計課程改革探索與實踐

摘要:本文針對我國大學程序設計課程教學中存在的問題，以通信工程專業為背景，提出將專業知識與程序設計課程相結合的改革思路，指出根據專業特點優化課程教案、豐富課堂案例的方法，介紹了電信業務硬件平臺的設計方案，同時將實踐環節與課程體系統籌考慮，設計從基礎、提高到綜合的完善的實驗實踐體系，并提出以項目為主線的實習組織方式，為非計算機專業的程序設計課程教學進行了有益探索。

關鍵詞:程序設計課程;教學改革;實驗教學;電信業務

隨著計算機在各行各業的廣泛應用，各專業領域都大量需要既具備專業知識又掌握計算機技術的工程技術人才，計算機程序設計課程正在成為理工科專業尤其是通信電子類專業的基礎課，在學生未來的學習、科研以及職業生涯中起到重要的作用。然而，很多學生在學習了一門甚至幾門程序設計語言課程之后， 編程能力依然十分低下，遇到實際問題時常常無從下手，因此，如何提高學生程序設計語言的應用能力，尤其是在本專業領域內應用程序設計語言的能力，是我們在教學中應該注重的問題。

中國石油大學通信工程專業在程序設計課程的教學實踐中，從與專業應用相結合的角度探討課程的改革，取得了良好的效果。

1程序設計課程教學的現狀

目前程序設計課程教學存在很多問題:(1)教材選擇的都是整齊劃一的通用教材[1]，教學內容沒有結合自己的專業特點進行優化、補充;(2)內容偏重理論性，過分重視語法規則和語義，不自覺地把程序設計課程變成程序語法課程[2];(3)考核方式不合理，考察的試題不少是對不實用的怪、難、偏的語句語義的理解，導致學生把主要精力的放在了語法規則的背誦上，而忽略了編程能力的提高;(4)實驗實踐環節內容枯燥，不能與應用相結合。學生上機主要是檢驗課堂上講的示例程序，或者做一些純粹的繞來繞去的算法題，內容與實際沒有太大聯系，使得學生看不到計算機程序的強大威力和真正用處，逐漸喪失了興趣和動力[3];而且學生上機實踐以個體為單位，綜合性設計性性題目較少，缺乏集體合作的實踐環境，忽略了學生系統解決問題的能力和團隊精神的培養。

在教學實踐過程中由于忽略了程序設計語言與實際應用以及本專業相關知識體系的聯系[4]，導致學生為了學習語言而學習語言，看不到程序語言的具體應用，失去了學習程序語言的熱情和動力，學習效率低下，語法記憶不清楚，算法理解不透徹，不能真正掌握程序設計的方法和技巧，達不到學習程序設計課程的目的。

2基于電信業務的程序設計課程改革

2.1課程改革思路

針對目前程序設計課程中存在的問題，將程序設計語言學習與學生自己的專業知識相結合，在學習語言的同時，一方面提高學生學習程序語言的積極性，另一方面也可以激發學生探求專業知識的動力。

中國石油大學通信工程專業程序設計類課程設有程序設計語言C、程序設計語言C++兩門課，分別安排在大一學習，大一暑期有程序設計實習。因為在大一上學期開設有專業入門課程信息技術基礎，學生具備一定的專業基礎甚至對某些專業知識有一點探索的興趣，因此可以在程序設計課程的課堂教學、實驗實踐等幾個方面與專業知識相結合，引導學生應用程序設計語言解決自己專業領域內的具體問題。

選取什么樣的專業內容是最重要的，一般要選取學生熟悉的最好是生活中常用的、又具有一定業務邏輯的知識點。程控電話業務顯然是學生再熟悉不過的了，同時這一領域增值業務種類很多、業務流程可深可淺，非常適合與程序設計課程結合。

但是程控電話的語音信號不能被計算機識別，而且電話的各種信號音需要局端設備才能產生，這就要求除了學生有一定的專業知識基礎之外，還需要專業相關的實驗實踐環境。筆者在程控交換專業實驗室的基礎上開發了一套硬件系統，建立了基于電信業務的程序設計課程件實驗實踐平臺。

2.2基于電信業務的實驗實踐硬件平臺建設

目前通信專業與電信增值業務相關的實驗室是程控交換實驗室，該實驗室以程控實驗箱為核心，配有示波器用來檢測和觀察線路信號，主要用于程控交換等課程的實驗。在此基礎上只要在PC計算機上插入一塊模擬語音板卡，通過電話線將實驗箱和語音卡相連，實驗箱提供外線信號和各種信令進程音，語音卡將模擬的信號轉換為數字信號并傳輸給計算機，而學生就可以在計算機上編寫C語言程序完成增值業務的各種應用。實驗系統結構如圖1所示。

為了實現與程序設計的無縫融合，在PC上將電信業務邏輯進一步封裝，把比較繁瑣復雜的業務封裝成易于理解和調用的函數庫，以DLL的形式發布，可以在VC的開發環境中直接調用，即增加一個方便開發的API接口層，方便學生使用。

這一套實驗系統把硬件平臺和軟件開發融為一體，由程控交換機提供外線接入;以電信語音卡完成終端接入。學生拿起電話即可測試完整的電話通信流程，甚至可以用示波器觀測、驗證相關信號，同時學生也可以編寫程序開發特定的電信業務，在練習程序語言的同時也加深了對專業知識的理解。

2.3將專業知識有機融入課堂教學

剛接觸程序語言課程的學生最大的困惑是不明白學這樣一門課程有什么用，很多老師只是從純軟件的角度介紹應該學習一門程序語言，但是對不懂程序的學生講數據結構、軟件工程等概念只會使他們更糊涂，可以結合典型的專業知識來說明這一點，例如通信專業學生在信息技術基礎課程中學習了程控交換概論，明白了一次完整的通信(打電話)的過程是由許多信令組成的，而這些信令實際上就是軟件程序，顯然信令在電信業務中具有非常重要的地位，那么程序設計也就非常重要了。課堂教學實例應該更多的與學生所在專業相結合，這樣一方面使學生覺著自己的本專業確實跟程序語言息息相關，同時自己對于某些專業課程中的困惑也可以在學習程序設計課程時得到答案。

程序設計語言的內容實際上是很廣泛的，不同的專業的側重點自然不同，一定要根據自己的專業需求有選擇的教學，比如通信專業對于“結構”、“文件”、“bit的操作”比較重視，而對于其他一些不常用的算法等只做一般的了解、不必深究。

程序設計課程的教學有其自身的內在規律，專業知識的引入只是補充、優化的作用，否則達不到理想效果，最關鍵的是教師要在原有教材的基礎上精心設計自己的教案。

2.4建立層次分明的實驗內容體系

實驗環節是對理論知識加深理解，提高編程能力的重要手段，結合專業知識設計實驗內容，可以克服現有的實驗習題枯燥、單調的缺點。但程序設計課程本身的內在邏輯體系是第一位的，因此最重要的是設計合理的與課程相適應的實驗內容體系，用專業的內容替換原有的部分實驗題目。根據從易到難、從簡單到復雜、并且保持系統靈活性的原則，將實驗內容分為基礎、提高、綜合三個層次。

(1) 基礎部分。以程控交換中的局部知識為載體，練習C語言中比較基礎和簡單的知識。程控交換中最基本的內容是通話過程的發起、建立和釋放三個階段，在內容上包括了摘掛機檢測、信令信號音的檢測和發送、語音信號的控制播放、DTMF號碼的接受和分析等內容，幫助學生練習C語言整型、字符型、布爾型以及字符數組、結構體數組、枚舉類型等基本的數據結構;程序的控制結構上練習 if/else選擇結構、for循環結構、switch多重選擇結構、while循環結構。目的是激發學生興趣，鞏固課堂知識。

(2) 提高部分。以一次完整的電話通話過程為載體，以函數設計為主體，將程控交換的摘掛機檢測、通道放音、DTMF的接受和發送等內容串起來，綜合運用程控交換中的基礎知識設計實驗。要求學生在掌握基礎的C語法和程序控制結構基礎之上，以面向過程的設計思想為指導，以C語言中函數的設計為中心，將整個實驗內容劃分為幾個主體函數的設計，能夠通過設計的函數控制整個通話的過程。目的是讓學生學會一個簡單的實際問題的計算機解決思路和流程。

(3) 綜合部分。以具體的完整的程控交換增值業務應用作為設計目標，例如自動語音應答、語音信箱等，要求學生在面向過程的程序設計思想下，根據現實的、具體的、系統的要求，進行完整功能的系統設計開發。目的是鍛煉學生的較為綜合地分析問題和解決問題的能力。

2.5以項目管理的方式組織實習環節

在今天這樣一個社會分工越來越細的大環境下，很多項目開發都需要團隊合作才能完成，因此團隊精神與合作意識就很重要。上機實驗環節最大的缺點是時間段一般比較短，練習的題目也比較簡單，往往以個體為單位，缺乏集體合作，而暑期實習這樣的實踐環節在這方面恰恰具有優勢。因此將程序設計實習這一實踐環節納入程序設計課程整體規劃中來，專業知識方面用呼叫中心、電話銀行、96200電話卡系統甚至協議分析等開設題目;程序設計專業學生可以選擇面向過程或者面向對象的設計方法，從需求分析、系統設計到代碼編寫完全按照軟件項目的標準來要求和管理。主要鍛煉學生面對較復雜問題時的分析能力和駕馭程序設計語言的能力。

以2009年暑期通信工程專業程序設計實習為例，共設立20個實習題目，難度分為綜合、一般兩類，學生自由組成小組，每個小組不超過5人，每小組選擇一個題目，不同小組的題目可以相同。具體實施過程分為三個階段:(1)系統設計階段。小組選好題目后通過查閱資料和廣泛討論寫出設計方案，包括主要問題、技術路線、功能模塊以及工作分工;(2)分工開發階段。將具體工作詳細明了的分配給組內成員，并分頭開發;(3)綜合測試階段。綜合每個人的工作，并進行系統測試。整個過程中充分調動學生的積極性，從設計到開發，主要由小組自行討論完成，遇到問題先在小組內部討論，解決不了的再去請教老師，而指導教師只給出啟發性意見。

以項目管理的方式來組織實習，讓學生體會項目開發的整個流程，而不單是埋頭編代碼，在提高學生分析問題和解決問題的能力的同時，鍛煉合作意識和團隊精神，也有利于培養學生的創造性思維和探索精神。

3結語

學習程序設計語言的目的是編寫程序解決實際問題，而不是背誦一些語法、語句。將專業知識融入到程序設計課程的課堂教學、上機實驗和實踐環節中，達到既掌握程序語言，又熟悉專業知識的效果，使學生在學習程序語言的同時，更明白程序語言的應用情況，尤其是在本專業的應用，既激發了學生學習程序設計的興趣，又提高了學生對于專業知識學習的動力。但是有一點要注意:要尊重程序設計課程教學本身的內在規律，專業知識的引入是在原來基礎上的補充、優化，不能打亂程序設計課程的本身的邏輯結構，否則適得其反。本文從實踐的角度進行探索研究，開發了基于電信業務的硬件平臺，摸索出一套切實可行的方法和經驗，取得了不錯的效果，對于非計算機專業的程序設計課程教學具有一定的借鑒和推廣價值。

參考文獻:

[1] 關忠仁. C語言教學質量的思考與實踐[J]. 計算機教育，2007(6):56-58.

[2] 張鋒，武秀麗. 程序設計課程及實驗教學的改革與研究[J]. 科技情報開發與經濟，2006，16(14):251-252.

[3] 唐永紅，龔安. 程序設計語言實驗教學探討[J]. 電氣電子教學學報，2006，28(3):85-86.

[4] 范永健. 關于非計算機專業程序設計課程教學改革的思考[J]. 河北建筑科技學院學報:社科版，2006，23(2):59.

Exploration and Practice on the Reform of the Teaching of the Programming

Language Course Based on Telecommunication Service

LI Shi-bao

(College Computer and Communication Engineering， China University of Petroleum， Dongying 257061， China)

Abstract: The paper studies the Programming course in Communication Engineering Major and proposes an innovative idea of combing them with the students’ major study， that is， the teaching plan and relevant case studies should be based on the academic learning in which the students specialize. It also introduces the methods to devise telecommunication hardware platform. As to the experimentation system， it should cover the primary stage， the improving stage and the integrated stage， to make course study and practical work as a whole， and take project management as its main form. The paper provides a solution to the difficulties existing in teaching Programming to non-computer majors in Chinese universities.

Key words: programming course; teaching reform; experiment teaching; telecommunication service

(編輯:白杰)