基于素质培养的C++程序设计课程改革探索

张枫 贾玉珍

摘要：针对目前《C++程序设计》课程教学现状和存在的问题，该文从教学内容、教学方式、实践教学和考核方式等方面提出课程改革方案和措施，有意识地将计算思维融入到教学的各个环节，提高学生学习的兴趣和主动性，培养学生的专业能力和综合素质，提高他们的职业竞争力。

关键词： C++程序设计；计算思维；CDIO；教学改革

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）31-0137-03

The Exploration of Teaching Reform on C++ Programming Design based Comprehensive Quality

ZHANG Feng， JIA Yu-zhen

（Software School， Nanyang Institute of Technology， Nanyang 473000， China）

Abstract： The paper analyzes and summarizes the currently problems existing in the teaching process of C++ Progamming Language. Some effective plans and suggestions are proposed for the course reformation， including teaching content， teaching method， practice teaching and testing method. It integrates computational thinking into every aspect of teaching process consciously， holding students' interest and initiative， developing students' professional ability and comprehensive quality， and improving their professional competence.

Key words： C++ Programing Language；computational thinking； CDIO； teaching reformation

1 背景

《C++程序设计》课程是高等院校计算机类相关专业的一门专业基础课程，在整个专业教学体系中占有非常重要的地位，上承专业基础教育，下启工作能力培养，是从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实践性较强的专业课跨越的一个重要转折点。该课程蕴含的程序设计思想也是当前及未来很长一段时间内的主要编程思想[1]，它的核心任务是培养“计算思维”能力[2]。一方面，《C++程序设计》课程为后继课程如《数据结构》、《操作系统》、《网络原理》等基本专业知识的实践和专业方向课程的开设打下基础，它的教学也将对学生产生深远的影响[3]；另一方面，课程对于学生素质能力的提升有重要的作用：它可以加强学生实践动手能力，使他们把理论知识迅速转化为应用能力；培养提高学生对“多样化和快速更新”的软件生态的适应性，从而具备一定的创新能力，提高他们职业核心竞争力，为其今后在相关领域的工作和进一步的深入学习打下坚实的基础。通过结合国内外高校课程教学内容和方法，汲取优秀教学理念和方法，课程改革小组按照CDIO（Conceive、Design、Implement和Operate）创新型高等工程教育模式模式，探索出一套适合软件工程专业学生特点的《C++程序设计》课程内容和教学方法；完善课程考核方式，专注于“计算思维”[2]的形成，旨在对学生的专业能力和综合素质的培养，提高职业竞争力。

2 教学现状

笔者长期从事《C++程序设计》课程教学，通过对该课程教学状况的分析和思考，结合对相关实践环节中学生的表现和学生的反馈意见，发现在现阶段教学过程中存在以下几个主要问题：

1）教学方法和手段单一，主要采用 “以教师为中心”的填鸭教学模式，不能够很好的调动学生的积极性和能动性，造成教学效果比较差。

2）现有教材陈旧落伍且千篇一律，跟不上技术的高速发展节奏，版式语言风格与现代大学生的阅读心理也有较大差距。

3）专业化特色化教育过于广泛，同质化教育现象严重，培养目标单一，不能够结合行业特色和个人特点进行因材施教。

4）考核方式单一，脱离培养目标。我们的考核方式仍然停留的“纸上谈兵”的考试和以分数定优劣的应试教育思路上，无法真正对学生能力和教学成果进行衡量。尤其对于IT行业而言，先进的知识和技术都源于国外，如果仅仅进行专业培养而缺乏外语阅读能力和技术革新适应能力，就不能紧跟行业发展而脱离人才培养目标。

3 基于CDIO理念的计算思维能力培养

为了使学生通过《C++程序设计》课程的学习提升“计算思维”能力，养成良好的编程习惯，在分析问题和解决问题的能力上得到有效的锻炼和培养，笔者及其所在教改团队结合软件工程师人才培养目标，采用 CDIO教学模式对课程内容、教学方法、实践教学和考核方式进行改革，确保专业课程教学内容反映学科发展现状、适应企业界要求；提高学生学习兴趣，正确处理好计算思维能力与信息应用能力的关系，培养出适合当前经济社会发展的高级应用型人才。

3.1教学内容改革

教学内容的组织和实施是程序设计课程改革的重要内容。我们在教学中发现，很多学生在刚开始对程序设计都用很高的兴趣，但是随着学习的深入，因为内容枯燥和理解困难将他们对程序设计的爱好消磨殆尽。兴趣是学习最好的老师，为了让大家保持对程序设计的兴趣并化简难点，我们将《C++程序设计》的内容分为三个模块，对应于”C++”的三个字符：1）C模块。C++首先包含了C库，并对其进行优化和扩展，它完全兼容C；2）第一个”+”：C++相对C语言增添了许多新的功能和特性，如重载、内联、默认函数形参值等；3）第二个”+”：它 是C++的灵魂，代表着“面向对象”思想。C语言强调的算法和数据结构，而C++则将设计思想融入到语言之中。模块化划分使得课程的整体脉络已经非常清晰，学生就可以有明确的学习目标，并能把自己的行动与目标不断地加以对照，进而清楚地知道自己的进度和与目标之间的距离，行动的动机就会得到维持和加强，就会自觉地克服一切困难，努力达到目标。

另一方面，我们在每一模块内部对问题进行纵深处理，有意识地引入计算思维，以应用为中心，用兴趣和问题引导学生主动思考，驱动学生对知识的掌握。我们用趣味性的例程和启发式的问题贯穿融汇知识点之间的关联，用通俗易解的方式描述计算机解决问题的思路和方法；突破线性的组织方式，以突出计算思维导向，进行课程内容和应用的集成，及时增加学科前沿知识，结合最新行业资讯，对课程教学内容进行重构和优化。

3.2 教学方法改革

教学方法关系到教学质量的好坏，直接影响到教学效果[4]。为了提升教学质量，必须摒弃传统的“灌输式”传授知识方法，树立“学生为本”的课程教学观，根据课程的教学目标、教学内容、学生特点、教学条件等，灵活选择讨论式、案例式、问题探究式、启发引导式等多种教学方法，在教师的启发诱导帮助下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，突出自主思维导向，强化实践技能，形成了“以教授为主导，以学生为中心，以知识为主体，以技能为目标”的多层次交流互动的教学模式，最大限度提高学生学习得能动性和自主性，提高课程的趣味性和职业导向性。

我们对计算思维的培养应当由地融入到每一节课堂中，融入到课程教学的各个环节。在现实的教学中，我们发现有很多老师口才非常好，把课堂气氛调节得非常活跃，但是教学效果并不突出；有的老师虽然知识丰富，技术能力很强但口才较差，教学效果也不是太好。为了将教师在教学过程中的不利因素降到最低，我们在讲授内容和侧重点上进行调整，注重知识点的取舍，重点讲授面向对象的思想，讲授的角度和深度应该结合人们认知世界的规律，与编程密切联系，将对内容的讲授转化成为对学生计算思维能力的培养和学生专业程序设计能力的培养；强调实践，教师讲述的每一个知识点都可以通过实践的方式展示给学生，加深学生的理解。

3.3 实践教学改革

实践教学应以学生的自我学习为主，教师提供辅导和答疑[5]。经过对教学内容和方法的改革，学生已经初步形成对课程的爱好和兴趣，掌握了课程知识体系结构。为了夯实强化基础知识，架设从知识到能力的桥梁，我们重新编制了《C++程序设计》课程的实践指导书。实践指导书中的题目从简单到复杂，覆盖了验证型、设计型和综合型的实验，每一个题目都是精挑细选，可以达到实验的目的，考核和强化学生对知识的掌握；另一方面，题目应具备一定的趣味性，保持学生持续学习的动力。教师应及时对实验过程进行掌控，对结果进行总结，引导学生由浅到深，有简单到复杂地完成实验内容，激发学生对课程的兴趣，培养学生思维能力。我们将学生在编程中的错误分为三类：1）编译错误。这是最常见也是最简单的一种错误，一般是语法原因形成的，编译器已经告诉我们在生么地方发生什么样的错误；2）链接错误。这是因为找不到所调用的函数所致；3）语义错误。这是我们的思维和编写的程序不一致所致。通过对错误的归结，可以化解横亘在学生面前的实践障碍，有效地提升实践教学质量。

另一方面，为进一步加强学生的实际动手能力和创新能力，推荐有能力有兴趣的学生参加课外社团，例如大学生程序设计大赛（ACM/IPPC），机器人大赛等，使学生的学习能力、创新能力，团队协作能力得到全方位的提升。

3.4 考核方式改革

着眼于科学全面地评价学生的课程知识能力素质状况，强化理论知识的综合应用，强调解决问题的实践技能，改变传统的理论考试的评价方式，注重“过程性考核”。积极推行考核方式多样化，要根据课程性质、特点采取灵活多样的形式，主要考核以下几个方面。1）理论知识的综合应用；2）分析问题设计求解的思维技能；3）解决问题的实际动手能力；4）软件工程的专业素养；5）顺畅沟通和注重协作的团队精神。这五个方面通过课堂表现、实践操作、实训考核和期末考试四种形式来进行，并按不同的权重计入最终成绩。考核内容重点考察学生灵活运用知识的能力和是否具备软件工程专业素养。

4 总结

教学改革是教学活动中一个永恒的主题。《C++程序设计》课程是软件工程专业软件设计方向的一门专业基础课，在整个专业教学体系中占有非常重要的地位，上承专业基础教育，下启工作能力培养，本质是计算思维能力的提升。学好该课程对于软件类人才培养意义重大。任何一门课程的教学都是一个系统工程，都是由一系列相互关联的环节和过程组成的，软件工程专业素质的训练与培养必须通过系统的培养方案和课程计划的科学实施才能得到全面提高。

本文针对《C++程序设计》当前教学中存在的问题，依据CDIO理念，围绕教学内容、教学方法、实践教学和考核方式进行改革，有意识地将计算思维融入到教学的各个环节，最终培养学生的专业能力和综合素质，提高他们的职业竞争力。教改措施在笔者所在院系进行实践和推广，并取得良好的效果，受到师生的一致好评。

参考文献：

[1]丁智国，钱婕. 面向对象程序设计课程教学改革[J]. 计算机教育， 2011（9）.

[2]九校联盟（C9）. 计算机基础教学发展战略联合声明[J]. 中国大学教学， 2010（9）：4-9.

[3]杨静，王浩，等. 程序设计课程改革探讨[J]. 吉林大学学报（信息科学版）， 2005，23（8）：7-10.

[4]余丽红，徐存东，林春景.基于CDIO的C语言程序设计课程教学改革探究[J].中国科教创新导刊， 2011（16）：150-151.

[5]孙丽君，杨志强，高枚.围绕计算思维培养的程序设计课程改革[J].计算机教育，2013（5）：29-31.