C++程序設計實驗課程教學探究

戴慶天 張旭

本文以高校程序設計基礎類課程《C++程序設計》為例，從實驗課開設的背景、實驗課的授課方式和內容，以及與工程實踐的結合等方面，對高校程序設計類基礎實驗課程進行了綜合的闡述。教學反饋證明，相關的程序設計實驗課程，不僅加深了學生對程序設計理論的認知，還提高了學生的基本編程能力，在學期末都能獨立完成相關的課程設計題目，取得了理想的授課效果。

一、引言

《C++程序設計》是計算機類和電子信息類本科生的一門大類基礎課程，它是為學生掌握當前最基本的面向對象程序設計方法而設置的。通過本課程的學習，使學生比較熟練地掌握C++語言的語法規則、基本概念和常用簡單算法，掌握基本的程序設計過程和技巧;具備初步的高級語言程序設計能力和編程經驗，能夠熟練應用集成環境進行C++語言的編寫、編譯與調試，在此基礎上增加面向對象的基本知識，掌握C++輸入輸出流操作，以及類的基本定義和使用。

二、課程現狀

C++程序設計課程總共72學時，其中理論課56學時，實驗課16學時。實驗課內容涵蓋基本表達式與語句、函數、數組、指針、結構體、類與重載、繼承與派生、多態與類模板等8個主要知識內容。

目前通用的C++程序設計教材均配有實驗上機指導書。傳統的C++程序設計實驗課，主要是實驗教師講解本節課程的理論內容，并進行程序的演示。實驗教師在程序演示結束以后，依據上機指導教材，給學生布置實驗課任務。實驗課任務基本就是挑選兩到三個上機指導教材的題目，讓學生進行編程練習。實驗教師根據課上學生的完成情況以及課下實驗報告的撰寫情況，給學生相應的實驗課程部分成績。

這種傳統的C++程序設計實驗課的上課方式，可以使學生在學習完章節的理論知識后，針對所學的內容，進行上機訓練，消化鞏固理論課的知識要點，更加形象的去了解相關的只是內容。起到一定的輔助作用。但這種方式對于程序設計能力的提升有限。在大數據時代，學生通過多種渠道就可以找到相關內容的開源代碼。由于不同的同學對于程序理解的程度差別很大，這樣的教學方式對有一部分的學生來說，并不會起到提升程序代碼編寫能力的目的。

三、課程改革的目的與內容

目前，大數據和人工智能技術快速發展，計算機技術已經嵌入到社會發展的各個領域。因此，社會上對于大學生的程序應用能力也提出了更高的要求。傳統的程序設計課程教學方式，并不能有效提升學生的程序設計能力和程序內涵的理解能力。鑒于這樣的變化，做出一定的實驗課程的調整和改革，以提高學生的程序設計能力，就顯得尤為重要。

目前，多數學校的C++程序設計這門課程是在大一上學期開課，是大一新生學習的第一門編程語言。很多學生第一次接觸相關類似的學習內容，在理解上會有一定的適應過程。因此，實驗課程采取了一種循序漸進，由易到難，逐步構建的思路。讓學生首先去做一些簡單的數學題目的程序設計，這些數學題目是經過篩選，用純粹的傳統數學方式求解很困難的題目，讓學生建立解答題目的程序思維，然后慢慢推進，對于較復雜的程序題目，拆解成多個小的部分，使得學生建立模塊化的概念。對于同一個問題，可以在學生不同的學習階段，反復拿出來進行練習，通過不同的思考方式，使學生掌握程序設計的內核，培養解決問題的程序化思考方式。

每節實驗課，實驗教師會根據題目的難度，出3-4個編程題目。這些題目都是經過挑選的，不再使用上機指導教材。每個題目都有不同的難度。不同學習程度的同學，完成的題目難度就會有所區別，這樣通過學生課上完成的情況，就能掌握學生的學習狀況，下一次課程，就會進行相應的調整。動態化的去進行實驗課程的教學。同時，這種區分度明顯的題目設置，可以使實驗教師更好地通過學生完成的情況，給出相應的更加合理的實驗課程分數。

以經典數學題目“百雞問題”為例，可以先讓學生用純數學方式思考，發現無法直接解答。這個時候，就引導學生用程序方式解答，根據價格，公雞母雞小雞最多有多少個，然后列出判據條件，用程序語句寫出來，就能很快算出結果。讓學生們對于用程序解答題目產生興趣。在學到函數的內容時，還可以拿出來用函數的方式去解答。在學到類的構建時，還可以用類的繼承方式去編寫程序解答。這樣，通過不同方法解答一個類似的題目，是學生建立起來程序思維，更好地理解程序的內容。培養學生的程序解答能力，在學生家里起來這樣的意識以后，就可以更好地開展實驗課程的教學。

四、課程改革的結果

本次C++程序設計實驗課程的改革調整，使得學生更好地建立起來程序化思考問題的意識，對于電信類和計算機類的大一學生，具有積極的意義。學生們程序設計能力整體上都有了一定的提高，對于后續課程的學習大有裨益。

五、結語

C++程序設計是大部分學校大一學生學習接觸的第一門程序語言課程，此課程的目的就是使學生建立程序化思維能力，更好地解決相關問題，提高編程能力。本次實驗課程的改革，提高了學生程序設計實踐的能力，為學生后續課程的學習打下了較好的基礎。（作者單位：東北大學秦皇島分校）