李立剛

(中國石油大學(xué)信息與控制工程學(xué)院,山東東營257061)

非計算機(jī)專業(yè)C++程序設(shè)計語言教學(xué)改革

李立剛

(中國石油大學(xué)信息與控制工程學(xué)院,山東東營257061)

針對電氣信息類專業(yè)C++程序設(shè)計語言課程課時少、教學(xué)目標(biāo)要求高的現(xiàn)狀,結(jié)合本課程在該專業(yè)中的地位和作用,有針對性地改進(jìn)教學(xué)大綱,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容;通過多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺改進(jìn)教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過強(qiáng)化實踐教學(xué)的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、科學(xué)的思維方式和研究方法。

C++語言;程序設(shè)計;教學(xué)方法

C++程序設(shè)計語言課程是高等院校理工科專業(yè)的一門重要的計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本概念、基本理論和編程思想、編程方法以及常用算法,培養(yǎng)學(xué)生能夠熟練地使用C++語言進(jìn)行獨立程序設(shè)計的能力[1]。對于電氣信息類專業(yè)本科生來說,本課程大多在一年級開設(shè),而且課時較少,學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實踐,結(jié)合本專業(yè)的學(xué)科特點調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法,達(dá)到了預(yù)期教學(xué)效果。

一、以需求確定教學(xué)內(nèi)容

由于專業(yè)教學(xué)計劃的調(diào)整,電氣信息類專業(yè)C++程序設(shè)計語言課時大幅削減,上課48學(xué)時,上機(jī)32學(xué)時,課程實習(xí)2周,遠(yuǎn)低于計算機(jī)專業(yè)上課80甚至更高的學(xué)時。讓學(xué)生掌握所有C++語言的知識點不現(xiàn)實,針對本專業(yè)后續(xù)相關(guān)課程主要有微機(jī)原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用,以及部分專業(yè)課的實習(xí)部分,電氣信息類學(xué)生將來程序設(shè)計的主要應(yīng)用目標(biāo)是開發(fā)實現(xiàn)邏輯控制、復(fù)雜算法、數(shù)據(jù)采集等中小型應(yīng)用類程序,很少涉及大型復(fù)雜程序。根據(jù)后繼課程的學(xué)習(xí)要求和本科生畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中暴露的問題,立足于滿足本專業(yè)學(xué)生今后學(xué)習(xí)、科研和工作的實際需求,對本專業(yè)C++程序設(shè)計課程重點知識內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。

(一)降低對計算機(jī)語言的語法要求

雖然C++是目前應(yīng)用最廣泛的程序設(shè)計語言之一,具有語言簡練,使用靈活,運算符和數(shù)據(jù)類型豐富等特點,但是對于初學(xué)者來講,由于語句書寫格式太靈活,完全掌握所有語法規(guī)則非常困難。在追求程序可讀性的今天,有的語法格式已經(jīng)較少使用,對于一些C++語言特有的語法格式,如復(fù)合的賦值運算符、在一個表達(dá)式中出現(xiàn)多個自加自減運算等容易引起誤解又不常用的內(nèi)容做了刪減,鼓勵學(xué)生編寫易懂,不易產(chǎn)生歧義的程序,將注意力集中在程序結(jié)構(gòu)和具體算法上,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(二)強(qiáng)化學(xué)生對算法的理解

算法可以說是程序設(shè)計的靈魂,算法的好壞決定了程序的復(fù)雜程度和運行效率。對于要求學(xué)生掌握級數(shù)運算、矩陣運算、數(shù)組排序等常用算法,不能滿足于解決某一個問題,而是要設(shè)計解決某一問題的通用算法。通過解決猴子吃桃、Josephus問題等實際應(yīng)用問題,鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力;通過強(qiáng)化迭代運算、邏輯運算和循環(huán)控制技術(shù),對同一問題采用多種算法并進(jìn)行比較,找出各自的優(yōu)缺點,增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識。一般情況下算法是與語言無關(guān)的通用技術(shù),而流程圖是描述算法的有力工具。為了給后續(xù)課程打下堅實基礎(chǔ),要求學(xué)生必須掌握用流程圖這一傳統(tǒng)工具來描述具體的算法。

(三)壓縮教學(xué)內(nèi)容

對C++中為了兼容C語言而保留的內(nèi)容進(jìn)行刪減,只介紹C++中新的替代內(nèi)容,例如printf與scanf語句,結(jié)構(gòu)體與共用體等內(nèi)容。對于本專業(yè)學(xué)生今后編程中應(yīng)用極少的內(nèi)容也進(jìn)行了刪減,如遞歸函數(shù)、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、const指針、鏈表等內(nèi)容。

C++是完全支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的主要特點有抽象、封裝、繼承和多態(tài),在不影響學(xué)生對面向?qū)ο缶幊趟枷肜斫獾那疤嵯?減少部分知識點。例如模板、運算符重載、多重繼承,靜態(tài)成員與友元等知識點,這些內(nèi)容較為復(fù)雜,由于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生缺乏后續(xù)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生難以真正掌握和應(yīng)用,而且一般的小型程序可以不涉及這些概念和技術(shù),所以這些內(nèi)容只要求學(xué)生了解即可,不要求重點掌握,這樣使學(xué)生更容易抓住面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想的本質(zhì)。

二、多方法改進(jìn)教學(xué)手段

(一)引入多媒體技術(shù)

傳統(tǒng)的板書教學(xué)可以充分發(fā)揮教師的教學(xué)水平,吸引學(xué)生集中注意力,關(guān)注教學(xué)內(nèi)容,知識點講解靈活,但是信息量較小,表現(xiàn)形式相對單一。相比之下,多媒體技術(shù)可以集成文字、圖像、聲音、動畫等多種信息,內(nèi)容豐富,可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教師更多地是發(fā)揮引導(dǎo)作用。對于復(fù)雜問題利用多種直觀形象的手段講解,有利于降低學(xué)習(xí)難度,但是教學(xué)內(nèi)容相對固定,不利于與學(xué)生的互動教學(xué)。實際教學(xué)過程中兩種教學(xué)手段可穿插使用[2]。

(二)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺可以使學(xué)生根據(jù)自己的實際情況合理安排學(xué)習(xí)時間,這是對傳統(tǒng)教育方式的重大補(bǔ)充。為了豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)手段,教師開發(fā)了C++網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,在該平臺中有教師的電子教案、教學(xué)大綱、各章的例題源程序、測試題、歷年考試試題等多種學(xué)習(xí)資料。學(xué)生可以自學(xué)、自測,也可以通過互動平臺提出自己的疑問并相互解答。教師定時對未解決的學(xué)生提問進(jìn)行解答。網(wǎng)站中的學(xué)習(xí)內(nèi)容不僅限于本門課程的教學(xué)要求,還包括課堂中沒涉及到的所有C++二級考試知識點以及部分程序開發(fā)案例,滿足不同學(xué)生的需求。網(wǎng)站中也提供多個高校的C++精品課程教學(xué)網(wǎng)站的鏈接,希望學(xué)生能夠博采眾長。

(三)采用案例教學(xué)

大多數(shù)學(xué)生都能認(rèn)識到C++程序設(shè)計語言課對本專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的重要性,并且對學(xué)習(xí)程序設(shè)計也有很高的積極性,但是程序設(shè)計語言有很多特有的語法和規(guī)定,許多概念與日常理解有偏差,容易混淆,學(xué)生不好掌握,導(dǎo)致難以入門。教師一味地講解,只能讓學(xué)生死記硬背,非?？菰?教學(xué)效果不好。為此,教師在課堂上通過大量的程序舉例講解各種語法,并且通過程序編譯運行讓學(xué)生看到實際運行結(jié)果,為學(xué)生帶來了感性認(rèn)識,同時隨堂驗證學(xué)生的想法,產(chǎn)生互動效果,課堂氣氛非?；钴S。學(xué)生也可以在課下自己運行或修改案例程序,查看運行結(jié)果,提高了學(xué)習(xí)效率,取得了很好的教學(xué)效果[3]。

在前期基礎(chǔ)內(nèi)容的授課案例中,幾乎每條語句都有注釋,用以幫助學(xué)生理解語句功能和用法,后期的案例中主要對關(guān)鍵語句和程序片段進(jìn)行注釋,這樣便于學(xué)生理解和課下自學(xué)。采用案例教學(xué)節(jié)省了大量的傳統(tǒng)教學(xué)中語法教學(xué)的時間,加快了教學(xué)進(jìn)度,提高了學(xué)生閱讀程序的能力,同時提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、多渠道強(qiáng)化實踐教學(xué)

(一)培養(yǎng)學(xué)生調(diào)試程序的能力

程序設(shè)計語言課程是一門實踐性非常強(qiáng)的課程,學(xué)生必須能夠獨立編程,但是經(jīng)過幾次上機(jī)實驗后,大家都普遍感覺課程太難,編寫的程序必須經(jīng)過上機(jī)驗證,哪怕是一個小小的符號錯誤或輸入法的錯誤都會導(dǎo)致程序無法編譯,更不能運行顯示結(jié)果,這嚴(yán)重挫傷學(xué)生的自信心。因此,在授課過程中,必須同步提高學(xué)生的程序調(diào)試能力。在案例教學(xué)的開始,許多案例可設(shè)置較多常見的語法錯誤,教師帶領(lǐng)學(xué)生讀懂錯誤提示信息,分析錯誤產(chǎn)生的原因,定位錯誤,最終讓學(xué)生自己能夠根據(jù)錯誤提示進(jìn)行程序修改,克服恐懼心理;然后逐步增加邏輯錯誤,讓學(xué)生學(xué)會單步調(diào)試、設(shè)置斷點、監(jiān)視變量等調(diào)試手段,要讓學(xué)生明白出錯是很正常的,我們有強(qiáng)大的調(diào)試手段可以消除錯誤。通過在案例教學(xué)中增加調(diào)試環(huán)節(jié),大大提高了學(xué)生的程序測試能力和自信心。

(二)改進(jìn)實踐教學(xué)內(nèi)容

上機(jī)實驗是提高學(xué)生編程能力的重要手段,通過上機(jī)可以提高學(xué)生動手能力、分析問題和解決問題的能力。實驗結(jié)果是學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容掌握程度的最好檢驗。以往的實驗題目都是配合課堂的知識點設(shè)計的,即通過一次實驗,要求學(xué)生掌握課堂所學(xué)的對應(yīng)知識點,但是各知識點相對零散,為此改進(jìn)實驗題目,將前后的實驗內(nèi)容聯(lián)系起來[4]。例如進(jìn)行函數(shù)實驗時,要求將以往的邏輯判斷程序、循環(huán)程序修改為獨立函數(shù),既復(fù)習(xí)了前面的知識,又讓學(xué)生掌握了函數(shù)的編寫過程,同時通過比較體會了函數(shù)的作用。

(三)培養(yǎng)學(xué)生的程序開發(fā)能力

課程設(shè)計是對學(xué)生綜合素質(zhì)的檢驗,采用學(xué)生熟悉的具有實際應(yīng)用價值的設(shè)計題目,可以激發(fā)學(xué)生的開發(fā)興趣,同時設(shè)計的內(nèi)容具有一定的綜合性,可以包括各個知識點。首先要求學(xué)生提供分析、設(shè)計報告,教師進(jìn)行審查和指導(dǎo),然后讓學(xué)生進(jìn)行獨立編程和測試,教師在整個過程中起到輔助作用。通過這一教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生可以真正地掌握所學(xué)知識的相互聯(lián)系,體驗程序開發(fā)的整個過程,提高程序開發(fā)能力。

四、結(jié)束語

根據(jù)電氣信息類專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)和較短的學(xué)時要求,對C++程序設(shè)計語言課程的教學(xué)內(nèi)容做了調(diào)整,根據(jù)本課程的特點采用改進(jìn)的教學(xué)手段和教學(xué)方法,弱化了語法要求,強(qiáng)化了學(xué)生編程思想的鍛煉,提高了學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣和程序設(shè)計能力。經(jīng)過改革,學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高,提升了本課程的教學(xué)質(zhì)量。

[1] 張道好.“C語言程序設(shè)計”課程教學(xué)方法的研究與實踐[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2008(4):94-96.

[2] 楊華,王武禮,李立剛.普通高校程序設(shè)計課程教學(xué)改革與實踐[J].高等教育與學(xué)術(shù)研究,2008(9):12-15.

[3] 滕金芳.C語言程序設(shè)計課程教學(xué)方法的探討[J].高教論壇, 2007(3):88-89,92.

[4] 王冰.C語言程序設(shè)計課程教學(xué)方法的探討[J].計算機(jī)教育, 2009(2):142-144.

[責(zé)任編輯] 李志強(qiáng)

G642.0

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1673-5935(2011)01-0065-03

2010-12-06

李立剛(1976-),男,山東濱州人,中國石油大學(xué)信息與控制工程學(xué)院講師,主要從事計算測控技術(shù)和信息處理研究。