非计算机专业C++程序设计语言教学改革

2011-08-15李立刚

中国石油大学胜利学院学报 2011年1期

关键词：程序设计程序知识点

李立刚

(中国石油大学信息与控制工程学院,山东东营257061)

非计算机专业C++程序设计语言教学改革

李立刚

(中国石油大学信息与控制工程学院,山东东营257061)

针对电气信息类专业C++程序设计语言课程课时少、教学目标要求高的现状,结合本课程在该专业中的地位和作用,有针对性地改进教学大纲,优化教学内容;通过多媒体技术和网络教学平台改进教学方法,激发学生的学习兴趣;通过强化实践教学的教学模式,培养学生的自学能力、创新能力、科学的思维方式和研究方法。

C++语言;程序设计;教学方法

C++程序设计语言课程是高等院校理工科专业的一门重要的计算机技术基础课程。本课程的教学目标是使学生掌握面向对象程序设计的基本概念、基本理论和编程思想、编程方法以及常用算法,培养学生能够熟练地使用C++语言进行独立程序设计的能力[1]。对于电气信息类专业本科生来说,本课程大多在一年级开设,而且课时较少,学生学习难度较大。笔者经过多年的教学实践,结合本专业的学科特点调整教学内容,改进教学方法,达到了预期教学效果。

一、以需求确定教学内容

由于专业教学计划的调整,电气信息类专业C++程序设计语言课时大幅削减,上课48学时,上机32学时,课程实习2周,远低于计算机专业上课80甚至更高的学时。让学生掌握所有C++语言的知识点不现实,针对本专业后续相关课程主要有微机原理、单片机原理及应用,以及部分专业课的实习部分,电气信息类学生将来程序设计的主要应用目标是开发实现逻辑控制、复杂算法、数据采集等中小型应用类程序,很少涉及大型复杂程序。根据后继课程的学习要求和本科生毕业设计环节中暴露的问题,立足于满足本专业学生今后学习、科研和工作的实际需求,对本专业C++程序设计课程重点知识内容进行了调整。

(一)降低对计算机语言的语法要求

虽然C++是目前应用最广泛的程序设计语言之一,具有语言简练,使用灵活,运算符和数据类型丰富等特点,但是对于初学者来讲,由于语句书写格式太灵活,完全掌握所有语法规则非常困难。在追求程序可读性的今天,有的语法格式已经较少使用,对于一些C++语言特有的语法格式,如复合的赋值运算符、在一个表达式中出现多个自加自减运算等容易引起误解又不常用的内容做了删减,鼓励学生编写易懂,不易产生歧义的程序,将注意力集中在程序结构和具体算法上,提高了学生的学习兴趣。

(二)强化学生对算法的理解

算法可以说是程序设计的灵魂,算法的好坏决定了程序的复杂程度和运行效率。对于要求学生掌握级数运算、矩阵运算、数组排序等常用算法,不能满足于解决某一个问题,而是要设计解决某一问题的通用算法。通过解决猴子吃桃、Josephus问题等实际应用问题,锻炼学生分析问题、解决问题的能力;通过强化迭代运算、逻辑运算和循环控制技术,对同一问题采用多种算法并进行比较,找出各自的优缺点,增强学生的认识。一般情况下算法是与语言无关的通用技术,而流程图是描述算法的有力工具。为了给后续课程打下坚实基础,要求学生必须掌握用流程图这一传统工具来描述具体的算法。

(三)压缩教学内容

对C++中为了兼容C语言而保留的内容进行删减,只介绍C++中新的替代内容,例如printf与scanf语句,结构体与共用体等内容。对于本专业学生今后编程中应用极少的内容也进行了删减,如递归函数、内联函数、const指针、链表等内容。

C++是完全支持面向对象的程序设计语言,面向对象程序设计语言的主要特点有抽象、封装、继承和多态,在不影响学生对面向对象编程思想理解的前提下,减少部分知识点。例如模板、运算符重载、多重继承,静态成员与友元等知识点,这些内容较为复杂,由于非计算机专业学生缺乏后续课程的学习,学生难以真正掌握和应用,而且一般的小型程序可以不涉及这些概念和技术,所以这些内容只要求学生了解即可,不要求重点掌握,这样使学生更容易抓住面向对象程序设计思想的本质。

二、多方法改进教学手段

(一)引入多媒体技术

传统的板书教学可以充分发挥教师的教学水平,吸引学生集中注意力,关注教学内容,知识点讲解灵活,但是信息量较小,表现形式相对单一。相比之下,多媒体技术可以集成文字、图像、声音、动画等多种信息,内容丰富,可以提高学生的学习兴趣,教师更多地是发挥引导作用。对于复杂问题利用多种直观形象的手段讲解,有利于降低学习难度,但是教学内容相对固定,不利于与学生的互动教学。实际教学过程中两种教学手段可穿插使用[2]。

(二)开发网络教学平台

网络教学平台可以使学生根据自己的实际情况合理安排学习时间,这是对传统教育方式的重大补充。为了丰富学生的学习手段,教师开发了C++网络教学平台,在该平台中有教师的电子教案、教学大纲、各章的例题源程序、测试题、历年考试试题等多种学习资料。学生可以自学、自测,也可以通过互动平台提出自己的疑问并相互解答。教师定时对未解决的学生提问进行解答。网站中的学习内容不仅限于本门课程的教学要求,还包括课堂中没涉及到的所有C++二级考试知识点以及部分程序开发案例,满足不同学生的需求。网站中也提供多个高校的C++精品课程教学网站的链接,希望学生能够博采众长。

(三)采用案例教学

大多数学生都能认识到C++程序设计语言课对本专业知识结构的重要性,并且对学习程序设计也有很高的积极性,但是程序设计语言有很多特有的语法和规定,许多概念与日常理解有偏差,容易混淆,学生不好掌握,导致难以入门。教师一味地讲解,只能让学生死记硬背,非常枯燥,教学效果不好。为此,教师在课堂上通过大量的程序举例讲解各种语法,并且通过程序编译运行让学生看到实际运行结果,为学生带来了感性认识,同时随堂验证学生的想法,产生互动效果,课堂气氛非常活跃。学生也可以在课下自己运行或修改案例程序,查看运行结果,提高了学习效率,取得了很好的教学效果[3]。

在前期基础内容的授课案例中,几乎每条语句都有注释,用以帮助学生理解语句功能和用法,后期的案例中主要对关键语句和程序片段进行注释,这样便于学生理解和课下自学。采用案例教学节省了大量的传统教学中语法教学的时间,加快了教学进度,提高了学生阅读程序的能力,同时提高了学生的学习兴趣。

三、多渠道强化实践教学

(一)培养学生调试程序的能力

程序设计语言课程是一门实践性非常强的课程,学生必须能够独立编程,但是经过几次上机实验后,大家都普遍感觉课程太难,编写的程序必须经过上机验证,哪怕是一个小小的符号错误或输入法的错误都会导致程序无法编译,更不能运行显示结果,这严重挫伤学生的自信心。因此,在授课过程中,必须同步提高学生的程序调试能力。在案例教学的开始,许多案例可设置较多常见的语法错误,教师带领学生读懂错误提示信息,分析错误产生的原因,定位错误,最终让学生自己能够根据错误提示进行程序修改,克服恐惧心理;然后逐步增加逻辑错误,让学生学会单步调试、设置断点、监视变量等调试手段,要让学生明白出错是很正常的,我们有强大的调试手段可以消除错误。通过在案例教学中增加调试环节,大大提高了学生的程序测试能力和自信心。

(二)改进实践教学内容

上机实验是提高学生编程能力的重要手段,通过上机可以提高学生动手能力、分析问题和解决问题的能力。实验结果是学生对课堂教学内容掌握程度的最好检验。以往的实验题目都是配合课堂的知识点设计的,即通过一次实验,要求学生掌握课堂所学的对应知识点,但是各知识点相对零散,为此改进实验题目,将前后的实验内容联系起来[4]。例如进行函数实验时,要求将以往的逻辑判断程序、循环程序修改为独立函数,既复习了前面的知识,又让学生掌握了函数的编写过程,同时通过比较体会了函数的作用。

(三)培养学生的程序开发能力

课程设计是对学生综合素质的检验,采用学生熟悉的具有实际应用价值的设计题目,可以激发学生的开发兴趣,同时设计的内容具有一定的综合性,可以包括各个知识点。首先要求学生提供分析、设计报告,教师进行审查和指导,然后让学生进行独立编程和测试,教师在整个过程中起到辅助作用。通过这一教学环节,学生可以真正地掌握所学知识的相互联系,体验程序开发的整个过程,提高程序开发能力。