應用型本科C++程序設計課程教學改革

吳舜歆 梁寶蘭

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

【關鍵詞】應用型本科 程序設計課程 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的學生來講非常重要。掌握一門程序設計語言，就等于掌握了跟計算機交流的工具。對于很多計算機專業的同學來講，C++是他們的第一門程序設計課程。學好C++，不僅掌握了跟計算機交流的工具，也為后續專業課程的學習打下良好的基礎，同時有助于建立自信心。

2.當前存在的問題

目前的C++程序設計課程的教學主要存在以下幾個問題：

（1）教學內容過分關注程序設計語言的語法和語義細節，整個課程是以程序設計語言為綱來組織教學內容。由于程序設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構的形式和意義，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構使用方法的說明，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，設計解決問題的過程；如何將問題解決過程精確化，選擇適當的程序結構實現它。

（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計的相關理論、方法。學生上機寫程序，往往限于自身的水平，對測試數據考慮不全面，從而導致程序寫完之后隨便找幾個測試數據測一測，如果沒有問題，就算程序是正確的。實際上，對于初學程序設計的學生來說，如何設計更加全面的測試數據確實是一個不小的挑戰。所以往往出現這樣的情況，學生的程序實際上是錯的，但由于學生使用的測試數據比較片面，從而誤以為程序是正確的。對于課程書面作業，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++程序設計課程的教學需要，在教學中突出計算思維的培養，將其貫穿于整個課程的教學和實踐。通過培養學生掌握常見的程序設計方法，進而提高程序設計水平，為后續專業課程的學習打下牢固的基礎。同時引入案例教學，培養學生開發小軟件的能力，增強學生的學習興趣。

3.1重視程序設計方法

傳統的C++程序設計課程過于強調語法，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計方法的培養，結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，側重于將教學重心放到培養學生程序設計方法上。特別注重窮舉、遞推、遞歸、回溯等常見程序設計方法的介紹、訓練。進而培養學生的計算思維。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，建立了專業自信心。

3.2加強實踐環節

針對傳統教學中，學生往往實踐環節比較欠缺的問題。我們在教學中引入了“程序設計在線評測系統”。該系統擁有一個經過精心設計的題庫，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。系統會實時地對學生的代碼進行評測，并給出相應的評測結果。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接受，學生可以對代碼進行修改，然后再次提交。

（2）布置作業。老師可以根據實際教學的需要在系統里面布置作業，限定本班的同學才能參與。系統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。同時老師可以設定作業的截止提交時間，超過截止時間系統將拒收作業。老師可以登陸系統一目了然地知道學生的做題情況。

（3）組織比賽。老師可以根據教學的需要適當的組織一些比賽，以此調動學生的學習積極性。系統會自動評測學生提交的代碼，并對學生進行實時的排名，比賽一結束，比賽結果同時就出爐。

（4）用戶管理。系統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的題目，互相學習。

由于“程序設計在線評測系統”提供了強有力的支持，能夠實時判題，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之前是不可想象的。

3.3引入案例教學

“程序設計在線評測系統”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，引導學生開發一些小軟件，從而進一步提高學生的學習興趣，培養學生綜合運用所學知識開發軟件的能力。

我們在教學中通過精心設計，引入了5個案例，分階段實施案例教學。通過在不同章節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、數組和面向對象中類的教學過程。

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

（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總和不超過21且盡量大。用于繼承和多態的教學。

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，能夠將學生在整個課程的學習中隨時調動起來。通過教會學生開發出一個個實用的、有趣的小軟件，大大提高他們學習的興趣。

4.結束語

針對應用型本科C++程序設計課程的教學需要，突出強調程序設計方法的培養，利用“程序設計在線評測系統”強化學生的編程實踐，同時引入案例教學，進一步培養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，提供平臺，營造氛圍，全方位培養創新能力——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。