基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统构建

【摘要】计算机专业就是培养能适应21世纪信息技术发展需要、具有一定竞争力的、德智体全面发展的计算机科学与技术应用技术型人才，国家及省市区域经济建设服务。而C++程序设计实验教学在学生学习专业课的基础课程，重点培养学生的编程思维。

【关键词】虚拟仿真；C++；实验教学

一、引言

C++程序设计实验主要是在理论学习的基础上，通过综合实训，使学生熟练掌握C++语言的数据类型、基本语法；类的定义、使用和继承；数组、集合文件管理和数据库的使用。能够综合利用所学的基本知识和技能，对相对简单的项目进行综合分析设计和实现。

二、基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统构建的必要性

为了实现人才培养要求，我们在对于学生的培养方面首先在学生入学第一阶段，重点对学生进行基础教学和专业基础教学，在第二阶段构建“分方向的专业教学动态人才培养模式”，突出专业特色和学生个性发展。而对于计算机科学与技术专业、网络工程专业、物联网工程专业以及网络工程专业的这几个专业的学生要想使不同的专业方向形成一个有机联系的课程体系，各具特色又相互兼容，以学生实践能力形成为核心，在教学中强化工程训练，加强优势整合、注重理论联系实践；勇于创新、力求突破，凸现创新人才培养；进一步深化教育改革，实现教育目标、结构、模式、内容、环境、设施、能力、素质协调发展；培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，培养基础理论扎实、专业知识面广、实践能力强、综合素质高，具有较强的适应能力、创业能力和创新精神的，毕业后可在众多企业、国家机关、各事业单位的计算机软件、网络、嵌入式等计算机技术相关领域进行工程应用，系统的设计、研发、维护与管理，新产品研制的高素质高级应用型人才。

在系统的学习中学生的第一阶段的理论课程必须精挑细选，既能够满足学生对于基本知识的需求，又能够激发学生的学习兴趣，同时，还有在具体的实验教学的过程中充分体现学生的主体性地位。C++程序设计实验这门课是一门专业基础课，同时也是一门核心课程。其目的是让学生通过大量的有效的上机练習课，掌握正确的程序设计思路和方法，让学生具备初步的应用程序开发的能力，为学生后期的专业课的学习做好铺垫。因此，C++程序设计实验教学系统构建具有重要的意义。

三、C++程序设计实验教学建设现状

（一）实验课程训练方式单一，已经使教学做到因材施教

大部分的实验教师可能还没有完全转变教学思路，多以理论授课为主，教师讲解完成一个知识点后，学生在计算机上进行练习。而这样的教学方式对于大多数学生是可以完全满足他们的需求的，但是，这种同步练习的方式针对个别优生和差生则无法达到较好的学习效果。

（二）教师演示和讲解为主，无法体现学生的主体性

教师在演示和讲解的过程中，学生只是习惯的被动接受知识，而不是自己过多的主动思考和动手操作。这样，不利于学生对于知识点的进一步的理解。

（三）学生练习过程中缺少团队精神

学生只能来上课的过程中通过教师的指导完成特定的任务，如课下有任何问题他们无法重现上课的情景，无法进行有效的合作沟通。

四、基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统

（一）基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统主要功能

软件由课程实验平台和虚拟实验教学管理系统两部分组成，系统提供了真实的C/C++开发环境，可进行C/C++程序编辑、编译、运行、项目工程的提交、实验报告的编写，虚拟实验教学管理系统提供全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括：实验前的预习、实验的开课管理、典型实验案例库的维护、实验教学安排、实验过程智能指导，实验结果的自动批改、实验成绩统计查询等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。

通过软件提供大量C/C++程序设计实验知识点的训练题目，以及系统综合的训练，能够快速提高学生C/C++语言的编程能力和成绩，同时，很好解决了C/C++语言开发学习中关键学习点掌握的问题，使之能很好地利用教学系统达到面向对象编程思想的快速领悟。这样这款软件能够满足一般的高等院校、中专职业院校已经培训机构的C/C++课程的实验教学环节的需要。学习上机实验项目练习如图1所示。

（二）基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统主要模块

系统依据大多数高校C++语言教学大纲提出了12个典型实验案例的训练：

（三）基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统扩展功能

虽然该虚拟仿真平台有一些典型实验案例的训练能够涵盖教学大纲的知识点，但是，实际教学的过程中以及學生上级练习的过程中，可能会出现很多新的状况，教学大纲也可能发生变化。所以，我们要把该系统进行功能的扩展，使教师能够根据教学的需求可以后续添加一些实验，学生能够对实验数据和实验结果及时进行数据存档等。当然，这款软件还可以和虚拟仿真教学平台结合起来使用。

根据以上的分析对C++程序设计实验教学系统的扩展功能做出以下设想。

系统用户分为学生、教师、教务管理员和系统管理员四种角色，不同角色拥有不同权限。

1.学生：选课、选择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语。

2.教师：典型实验库维护、发布实验、安排实验、批改实验报告、系统指导、统计并发布学生的实验成绩和批语。

3.教务管理员：课程计划、开课计划、选课日期设置、开课审核、开课查询。

4.系统管理员：用户管理、分组管理、角色管理、权限管理、系统维护等。

五、总结

本文研究的基于虚拟仿真平台的C++程序设计实验教学系统构建旨在解决传统的C++程序设计实验教学中存在的一些问题，但是，这样问题的研究现在还处在构建阶段，后期在实现的过程中可能还会遇到一些问题，需要进一步研究。

参考文献

[1] 赵致琢.高等学校计算机科学与技术学科专业教育[M].北京：科学出版社出版社，2000（10）.

[2] 何文孝，钟琪.《C++语言程序设计》实验教学的改革探索[J].现代计算机（专业版），2009（07）.

[3] 谢琪，崔梦天，周绪川.C++程序设计实验教学微课的设计与实现[J].西南民族大学学报（自然科学版），2016（03）.

作者简介：李洁（1985—），女，山东济宁人，学士，助教，研究方向：计算机科学与技术。