C++程序设计实验课程教学探究

戴庆天 张旭

本文以高校程序设计基础类课程《C++程序设计》为例，从实验课开设的背景、实验课的授课方式和内容，以及与工程实践的结合等方面，对高校程序设计类基础实验课程进行了综合的阐述。教学反馈证明，相关的程序设计实验课程，不仅加深了学生对程序设计理论的认知，还提高了学生的基本编程能力，在学期末都能独立完成相关的课程设计题目，取得了理想的授课效果。

一、引言

《C++程序设计》是计算机类和电子信息类本科生的一门大类基础课程，它是为学生掌握当前最基本的面向对象程序设计方法而设置的。通过本课程的学习，使学生比较熟练地掌握C++语言的语法规则、基本概念和常用简单算法，掌握基本的程序设计过程和技巧;具备初步的高级语言程序设计能力和编程经验，能够熟练应用集成环境进行C++语言的编写、编译与调试，在此基础上增加面向对象的基本知识，掌握C++输入输出流操作，以及类的基本定义和使用。

二、课程现状

C++程序设计课程总共72学时，其中理论课56学时，实验课16学时。实验课内容涵盖基本表达式与语句、函数、数组、指针、结构体、类与重载、继承与派生、多态与类模板等8个主要知识内容。

目前通用的C++程序设计教材均配有实验上机指导书。传统的C++程序设计实验课，主要是实验教师讲解本节课程的理论内容，并进行程序的演示。实验教师在程序演示结束以后，依据上机指导教材，给学生布置实验课任务。实验课任务基本就是挑选两到三个上机指导教材的题目，让学生进行编程练习。实验教师根据课上学生的完成情况以及课下实验报告的撰写情况，给学生相应的实验课程部分成绩。

这种传统的C++程序设计实验课的上课方式，可以使学生在学习完章节的理论知识后，针对所学的内容，进行上机训练，消化巩固理论课的知识要点，更加形象的去了解相关的只是内容。起到一定的辅助作用。但这种方式对于程序设计能力的提升有限。在大数据时代，学生通过多种渠道就可以找到相关内容的开源代码。由于不同的同学对于程序理解的程度差别很大，这样的教学方式对有一部分的学生来说，并不会起到提升程序代码编写能力的目的。

三、课程改革的目的与内容

目前，大数据和人工智能技术快速发展，计算机技术已经嵌入到社会发展的各个领域。因此，社会上对于大学生的程序应用能力也提出了更高的要求。传统的程序设计课程教学方式，并不能有效提升学生的程序设计能力和程序内涵的理解能力。鉴于这样的变化，做出一定的实验课程的调整和改革，以提高学生的程序设计能力，就显得尤为重要。

目前，多数学校的C++程序设计这门课程是在大一上学期开课，是大一新生学习的第一门编程语言。很多学生第一次接触相关类似的学习内容，在理解上会有一定的适应过程。因此，实验课程采取了一种循序渐进，由易到难，逐步构建的思路。让学生首先去做一些简单的数学题目的程序设计，这些数学题目是经过筛选，用纯粹的传统数学方式求解很困难的题目，让学生建立解答题目的程序思维，然后慢慢推进，对于较复杂的程序题目，拆解成多个小的部分，使得学生建立模块化的概念。对于同一个问题，可以在学生不同的学习阶段，反复拿出来进行练习，通过不同的思考方式，使学生掌握程序设计的内核，培养解决问题的程序化思考方式。

每节实验课，实验教师会根据题目的难度，出3-4个编程题目。这些题目都是经过挑选的，不再使用上机指导教材。每个题目都有不同的难度。不同学习程度的同学，完成的题目难度就会有所区别，这样通过学生课上完成的情况，就能掌握学生的学习状况，下一次课程，就会进行相应的调整。动态化的去进行实验课程的教学。同时，这种区分度明显的题目设置，可以使实验教师更好地通过学生完成的情况，给出相应的更加合理的实验课程分数。

以经典数学题目“百鸡问题”为例，可以先让学生用纯数学方式思考，发现无法直接解答。这个时候，就引导学生用程序方式解答，根据价格，公鸡母鸡小鸡最多有多少个，然后列出判据条件，用程序语句写出来，就能很快算出结果。让学生们对于用程序解答题目产生兴趣。在学到函数的内容时，还可以拿出来用函数的方式去解答。在学到类的构建时，还可以用类的继承方式去编写程序解答。这样，通过不同方法解答一个类似的题目，是学生建立起来程序思维，更好地理解程序的内容。培养学生的程序解答能力，在学生家里起来这样的意识以后，就可以更好地开展实验课程的教学。

四、課程改革的结果

本次C++程序设计实验课程的改革调整，使得学生更好地建立起来程序化思考问题的意识，对于电信类和计算机类的大一学生，具有积极的意义。学生们程序设计能力整体上都有了一定的提高，对于后续课程的学习大有裨益。

五、结语

C++程序设计是大部分学校大一学生学习接触的第一门程序语言课程，此课程的目的就是使学生建立程序化思维能力，更好地解决相关问题，提高编程能力。本次实验课程的改革，提高了学生程序设计实践的能力，为学生后续课程的学习打下了较好的基础。（作者单位：东北大学秦皇岛分校）