董超群

(中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院，山東青島266555)

高校C++語言課程的教學(xué)探討與實踐

董超群

(中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院，山東青島266555)

結(jié)合C++語言課程的特點，精心選擇教學(xué)內(nèi)容，綜合應(yīng)用各種教學(xué)方法和模式，優(yōu)化組合教學(xué)手段，靈活運用各種教學(xué)設(shè)備和資源，采取由淺入深、循序漸進的方式開展教學(xué)工作;不斷踐行教學(xué)改革，強化上機實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重學(xué)生能力培養(yǎng);教學(xué)實踐表明，較好地完成了教學(xué)任務(wù)，解決了教學(xué)過程中遇到的關(guān)鍵問題，取得了預(yù)期的教學(xué)改革研究成果，提高了學(xué)生利用計算機程序語言解決實際問題的能力，教學(xué)效果良好。

C++語言;教學(xué)研究;教學(xué)實踐

C++語言是目前很多高等院校為大一新生開設(shè)的計算機程序設(shè)計入門語言課程，是學(xué)生接觸和學(xué)習(xí)的第一門計算機語言;其主要任務(wù)是結(jié)合一般數(shù)值計算問題和工程實際問題向?qū)W生介紹計算機程序設(shè)計的基本知識，使學(xué)生掌握C++語言的基本內(nèi)容、程序設(shè)計的基本方法和編程技巧，培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想以及對問題的抽象處理能力，提高學(xué)生利用計算機分析和解決實際問題的能力，為進一步學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和計算機課程打下基礎(chǔ);作為入門程序語言課程，給教師的教、學(xué)生的學(xué)以及教學(xué)互動活動的順利開展提出新的挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合課程特點和教學(xué)實際，在教學(xué)計劃制定、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)手段改進、教學(xué)方法研究、教學(xué)網(wǎng)站開發(fā)、教學(xué)改革實踐等多方面進行了一系列的教學(xué)探討和實踐工作。

一 精選教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)思路

C++語言具有種類繁多的數(shù)據(jù)類型和復(fù)雜多變的語法結(jié)構(gòu)，其功能豐富、設(shè)計靈活、兼具過程化程序設(shè)計和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等諸多特點;課程的教學(xué)不但要求教師自身具備良好的知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)水平，也要求學(xué)生具有敏捷的思維和靈活的邏輯設(shè)計能力，使得其成為一門難教難學(xué)的課程。課程內(nèi)容繁多，教師在教學(xué)過程中不能拘泥于細節(jié)，在有限的授課學(xué)時內(nèi)不可能也沒必要做到面面俱到，必須突出重難點和實用性，教會學(xué)生基本的語法概念、設(shè)計思想和編程方法，重點從思維和算法上引導(dǎo)學(xué)生，使其能正確運用C++語言編寫程序。對于C++的數(shù)據(jù)類型、語法結(jié)構(gòu)、程序流程、數(shù)組、指針、引用、類與對象、繼承與派生、多態(tài)性與虛函數(shù)等基礎(chǔ)知識應(yīng)重點講解，對于數(shù)組、指針、繼承、多態(tài)性等難點內(nèi)容應(yīng)反復(fù)闡明［1］;具體課程內(nèi)容的講授和教學(xué)任務(wù)的實施按照以下四個層次逐層推進。

(一)第一層次，基礎(chǔ)編程知識儲備

以語言為主線，結(jié)合程序片段或簡短小程序介紹C++的語言構(gòu)成及語法規(guī)則，使學(xué)生學(xué)會C++語言的基本使用。注重從語言的系統(tǒng)實現(xiàn)、設(shè)計背景及執(zhí)行環(huán)境等多個角度講授C++的語言成份，使學(xué)生知其然并知其所以然。例如在講述數(shù)組與指針的關(guān)系時，指出數(shù)組名就是該數(shù)組的首地址，對某數(shù)組a來說，a［i］被編譯為*(a+i)進行處理，使學(xué)生真正搞清數(shù)組越界的本質(zhì);在講述構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)時，指出構(gòu)造函數(shù)用于申請資源、析構(gòu)函數(shù)用于釋放資源，讓學(xué)生深入理解這兩個函數(shù)的功能和作用。

(二)第二層次，簡單小型程序設(shè)計

以小型結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計與應(yīng)用為主線，通過實驗和作業(yè)應(yīng)用和鞏固第一層次的教學(xué)成果。實驗題目及課后作業(yè)的選題合適與否直接關(guān)系到本層次教學(xué)工作的效果，為此需要教師緊密結(jié)合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和興趣愛好選取他們喜聞樂見的例題。例如結(jié)合數(shù)學(xué)方程ax2+bx+c=0的求解可以訓(xùn)練和鞏固比較運算符及選擇結(jié)構(gòu)程序編寫等多個知識點;結(jié)合矩陣轉(zhuǎn)置或冒泡排序可以讓學(xué)生應(yīng)用數(shù)組和多重循環(huán)嵌套;編制個人所得稅計算器、超市收款機等實際程序;探索猴子吃桃、斐波拉切數(shù)列、九宮圖、哥德巴赫猜想等經(jīng)典問題的求解。通過以上實際數(shù)學(xué)問題或生活問題的求解和探索，讓學(xué)生做到寓學(xué)于樂、學(xué)以致用。

(三)第三層次，復(fù)雜應(yīng)用程序開發(fā)

以較為復(fù)雜的應(yīng)用程序開發(fā)為主線，引導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用C++語言解決有一定難度的實際問題。教師以一些較為復(fù)雜的應(yīng)用問題為牽引，由淺入深地介紹程序設(shè)計中的典型算法(如迭代、遞歸、回溯等)，并融合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計方法等方面的知識，深化學(xué)生對C++語言的認識、提高學(xué)生解決實際問題的能力。例如對八皇后問題、迷宮問題的探索，使學(xué)生了解回溯法的思想及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計、領(lǐng)會“分而治之”的程序設(shè)計思想。

(四)第四層次，課程設(shè)計項目實訓(xùn)

以程序設(shè)計實習(xí)(課程設(shè)計實訓(xùn))課題的研究與開發(fā)為主線，通過為期兩周的分組課程設(shè)計實訓(xùn)，促進學(xué)生應(yīng)用C++語言編程解決實際問題。為了避免傳統(tǒng)課程設(shè)計中教師包攬選題和設(shè)計思路等因素造成的弊端，采用研究型課程設(shè)計方法［2］，讓學(xué)生自主選擇力所能及的題目，采用科學(xué)研究的方法解決所選擇的課題:(1)學(xué)生根據(jù)自己的興趣及特長在校園生活、商業(yè)科技、交通環(huán)保等多種社會生活領(lǐng)域進行選題，小組成員自由組合，教師負責(zé)對所選題目的研究意義、可行性及工作量進行審查，選題靈活多樣;(2)在整個課題的設(shè)計和開發(fā)過程中，均以學(xué)生為主體，以學(xué)生的興趣為導(dǎo)向，教師以“導(dǎo)師”的身份出現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生參與到實訓(xùn)項目之中，為學(xué)生提供技術(shù)支持，側(cè)重檢查項目完成情況，并適時為學(xué)生歸納總結(jié)編程技巧和語法知識，即教師只需進行階段性的把關(guān)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性;(3)充分考慮研究型課程設(shè)計選題的多樣性、軟件本身的復(fù)雜性以及設(shè)計過程中一些不可預(yù)知的困難因素，最終學(xué)習(xí)成績以題目難度、設(shè)計方案是否正確可行為主要考核指標，讓每個學(xué)生都親自參與并體驗整個軟件開發(fā)過程，注重過程訓(xùn)練，淡化考核結(jié)果。通過這種較大規(guī)模軟件開發(fā)的實踐，學(xué)生不僅可提高軟件開發(fā)水平和合作能力，還可有意識地將計算機技術(shù)應(yīng)用到各行各業(yè)，實現(xiàn)學(xué)有所用。

二 改進教學(xué)方法，完善教學(xué)手段

作為入門語言，課程的教學(xué)切忌照本宣科，必須合理編排教學(xué)內(nèi)容、綜合應(yīng)用各種學(xué)生容易接受的教學(xué)方法和教學(xué)模式，優(yōu)化組合教學(xué)手段、靈活運用各種教學(xué)設(shè)備和教學(xué)資源，采取由淺入深、循序漸進的方式開展教學(xué)活動。

(一)理論聯(lián)系實際，綜合應(yīng)用各種教學(xué)方法

開課伊始需要教師結(jié)合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和專業(yè)特點，選取實際校園生活、科學(xué)數(shù)值計算、軟件程序開發(fā)等領(lǐng)域的典型應(yīng)用示例說明C++語言的作用和功能，讓學(xué)生對課程產(chǎn)生興趣，改變學(xué)生對課程的錯誤認識和理解，打消學(xué)生的畏難情緒和厭學(xué)思想。具體授課過程中，教師精心編排教學(xué)內(nèi)容、合理安排授課時間:(1)對于很簡單的基礎(chǔ)知識，提前要求學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)，課堂上一帶而過;(2)對于課程的重點知識，教師重點講解和說明，并在實驗和作業(yè)中反復(fù)練習(xí);(3)對于抽象難懂的難點內(nèi)容，有意將其分散，以縮小臺階，循序漸進。綜合應(yīng)用實例教學(xué)法、問題教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)法，開展啟發(fā)式、引導(dǎo)式、互動式和項目驅(qū)動式教學(xué)。

第一，采用生動形象的比喻闡釋抽象的概念。C++中很多概念對于初學(xué)者而言，顯得抽象而深奧，教師如果能在講課中適當(dāng)?shù)剡\用形象生動的比喻，常常會使許多看似深奧的概念變得淺顯易懂。課堂上采用通俗易懂的大白話、運用恰當(dāng)?shù)谋扔骺梢源龠M學(xué)生對抽象概念的理解，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣、增強其學(xué)習(xí)自信心。

第二，采用啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)法引入新的知識點。心理學(xué)家認為學(xué)生從事新的有意義的學(xué)習(xí)時必須有適于新知識的原有認知結(jié)構(gòu)，學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個同化自身認知結(jié)構(gòu)的過程。因此在講授新的知識時，教師宜采用啟發(fā)引導(dǎo)的方式，通過回顧以前講授過的相關(guān)內(nèi)容，設(shè)置新的疑問，引導(dǎo)學(xué)生在思考問題、解決問題的過程中自然而然、不知不覺地接受新知識、吸收新思想。

第三，采用實例教學(xué)法，密切聯(lián)系實際，寓語法知識于實例中。部分教材上的示例程序純粹是為了說明語法概念和語法規(guī)則而編寫的，沒有實用價值，讓人讀來枯燥無味，因而有必要采用一些解決實際問題的實例，讓學(xué)生體會到學(xué)有所用，激發(fā)其學(xué)習(xí)動力。摒除以往以教材為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，以精選的實例程序為中心，把學(xué)習(xí)重點放在具體實例的講述上，把枯燥機械的語法規(guī)則融入到具體實例中，讓學(xué)生在應(yīng)用中學(xué)習(xí)。

第四，采用問題教學(xué)法，設(shè)置疑問引導(dǎo)學(xué)生思考和探索。問題是最好的老師，沒有問題就沒有深入。問題教學(xué)法通過提出問題、分析問題、討論問題、解決問題等環(huán)節(jié)讓學(xué)生更深入的開展學(xué)習(xí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)主動性。

第五，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法開展項目驅(qū)動式教學(xué)。將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個或多個具體的項目，以解決學(xué)生熟悉的現(xiàn)實問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識:(1)以一個個項目為主線展開教學(xué)，把相關(guān)知識點融入到項目的各個環(huán)節(jié)之中，通過對問題的深化或功能擴充來拓寬知識的深度和廣度，直至得到完整的項目解決方案;(2)讓學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)目的明確，讓學(xué)生感到學(xué)的知識有用、學(xué)的知識能解決實際問題;(3)可以極大地調(diào)動學(xué)生的積極性，學(xué)生在完成一個與他們實際生活或?qū)W習(xí)密切相關(guān)且有趣的項目時，他們會專心致志、樂此不疲;(4)創(chuàng)設(shè)任務(wù)情景，使枯燥、困難的編程趣味化，活躍課堂氣氛、寓學(xué)于樂。

(二)優(yōu)化教學(xué)手段，靈活運用各種教學(xué)資源

在教學(xué)實踐過程中教師需要與時俱進、精心準備，結(jié)合課程特點和教學(xué)內(nèi)容合理應(yīng)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段和教學(xué)資源。

第一，發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，提高課程教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合課程內(nèi)容，教師有選擇地使用多媒體教學(xué)，給學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。多媒體教學(xué)能同時運用文字、圖形、圖像、聲音、動畫等信息對學(xué)生進行綜合刺激，能以超文本、超鏈接的方式組織、管理教學(xué)材料，具有形象、直觀、生動、交互性好、信息量大、節(jié)省課時等諸多特點。對于一些抽象的、學(xué)生難以理解和接受的內(nèi)容，運用多媒體可以進行直觀展示和動態(tài)模擬，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣、引發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，加深其對問題的理解，從而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

第二，開發(fā)互動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)途徑。平臺集教學(xué)大綱、教案課件、課后作業(yè)、上機指導(dǎo)、知識自測、課程題庫等多種資源于一體，可實現(xiàn)資源下載、網(wǎng)絡(luò)答疑、師生論壇等系統(tǒng)功能，給學(xué)生提供集成化的學(xué)習(xí)環(huán)境，是教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的交流平臺。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用，可以有效克服教材內(nèi)容的單一性和封閉性，利用網(wǎng)上資源推動開放式、發(fā)現(xiàn)式、創(chuàng)新式學(xué)習(xí)。

三 踐行教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)工作是一個需要不斷實踐、摸索、改進和完善的系統(tǒng)工程，需要教師積極地參與教學(xué)改革與實踐，不斷的完善教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)思路、改進教學(xué)手段、優(yōu)化教學(xué)方法［3］。筆者在長期的教學(xué)實踐和改革過程中，完成了一系列教學(xué)探討和研究工作、解決了課程教學(xué)過程中的關(guān)鍵問題、取得了預(yù)期的教學(xué)改革研究成果。

(一)開發(fā)互動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，改進教學(xué)手段，精心制作多媒體課件，優(yōu)化教學(xué)方法

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺以課程教學(xué)網(wǎng)站為核心，通過教學(xué)資源下載、學(xué)習(xí)資料搜索、課程題庫建設(shè)等方式擴充課程內(nèi)容信息量，擴大了教學(xué)廣度;通過知識自測、網(wǎng)絡(luò)答疑、師生論壇等形式拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑，加大了學(xué)習(xí)深度。精心制作了結(jié)構(gòu)嚴謹、圖文并茂、音像俱全、兼顧課堂教學(xué)和學(xué)生自學(xué)的高水平多媒體課件，將一些難以用語言或教具表達的教學(xué)內(nèi)容和資料直觀形象的傳達給學(xué)生，輔助教師講授重點難點內(nèi)容，起到了事半功倍的作用和效果。

(二)強化上機實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，改革考核方式，培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識，注重能力培養(yǎng)

程序設(shè)計是一門實踐性很強的課程，學(xué)生必須通過上機實踐操作才能掌握所學(xué)的知識。“The only way to learn a new programming language is by writing programs in it”，只有保證了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，才能真正提高學(xué)生的上機動手能力和編程調(diào)試能力。為此需要教師認真準備、精選實驗內(nèi)容;重點讓學(xué)生自己動手編程，對學(xué)生的問題，采用提示或啟發(fā)方式給予解答。改革考核方式，課程的最終成績由平時成績、實驗課成績、筆試成績和上機考試成績共同決定，主要考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本概念的掌握和編寫程序、調(diào)試程序的能力。教學(xué)中后期組織學(xué)生進行程序設(shè)計大賽，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識、競爭意識和創(chuàng)新意識。

四結(jié) 論

教學(xué)實踐表明，通過不斷的教學(xué)實踐與改革，較好的完成了教學(xué)任務(wù)、解決了教學(xué)過程中遇到的關(guān)鍵問題、取得了一系列教學(xué)改革研究成果，培養(yǎng)了學(xué)生面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想，提高了學(xué)生利用計算機分析和解決實際問題的能力，為進一步學(xué)習(xí)后續(xù)計算機課程或?qū)I(yè)課程打下了很好的計算機語言基礎(chǔ)，教學(xué)效果良好。

［1］譚浩強．C++程序設(shè)計［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2004．

［2］李海文．研究型學(xué)習(xí)在程序設(shè)計實踐課程中的嘗試［J］．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2003，25(6):15 －18．

［3］吳乃陵．面向?qū)ο驝++程序設(shè)計教學(xué)改革［J］．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2003，25(2):9 －11．

G642

A

1674－5884(2012)01－0093－03

2011－11－08

董超群(1978－)，男，湖北荊州人，講師，工學(xué)碩士，主要從事信號與信息處理、計算機測控技術(shù)、程序設(shè)計與軟件開發(fā)等方面的教學(xué)和科研工作。

(責(zé)任編校 謝宜辰)