摘要:本文針對(duì)我國(guó)大學(xué)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，以通信工程專(zhuān)業(yè)為背景，提出將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與程序設(shè)計(jì)課程相結(jié)合的改革思路，指出根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)優(yōu)化課程教案、豐富課堂案例的方法，介紹了電信業(yè)務(wù)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)將實(shí)踐環(huán)節(jié)與課程體系統(tǒng)籌考慮，設(shè)計(jì)從基礎(chǔ)、提高到綜合的完善的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐體系，并提出以項(xiàng)目為主線的實(shí)習(xí)組織方式，為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)進(jìn)行了有益探索。

關(guān)鍵詞:程序設(shè)計(jì)課程;教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué);電信業(yè)務(wù)

隨著計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域都大量需要既具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)又掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的工程技術(shù)人才，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程正在成為理工科專(zhuān)業(yè)尤其是通信電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課，在學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)、科研以及職業(yè)生涯中起到重要的作用。然而，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)了一門(mén)甚至幾門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程之后， 編程能力依然十分低下，遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)常常無(wú)從下手，因此，如何提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的應(yīng)用能力，尤其是在本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的能力，是我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)該注重的問(wèn)題。

中國(guó)石油大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)在程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)實(shí)踐中，從與專(zhuān)業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的角度探討課程的改革，取得了良好的效果。

1程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

目前程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在很多問(wèn)題:(1)教材選擇的都是整齊劃一的通用教材[1]，教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化、補(bǔ)充;(2)內(nèi)容偏重理論性，過(guò)分重視語(yǔ)法規(guī)則和語(yǔ)義，不自覺(jué)地把程序設(shè)計(jì)課程變成程序語(yǔ)法課程[2];(3)考核方式不合理，考察的試題不少是對(duì)不實(shí)用的怪、難、偏的語(yǔ)句語(yǔ)義的理解，導(dǎo)致學(xué)生把主要精力的放在了語(yǔ)法規(guī)則的背誦上，而忽略了編程能力的提高;(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容枯燥，不能與應(yīng)用相結(jié)合。學(xué)生上機(jī)主要是檢驗(yàn)課堂上講的示例程序，或者做一些純粹的繞來(lái)繞去的算法題，內(nèi)容與實(shí)際沒(méi)有太大聯(lián)系，使得學(xué)生看不到計(jì)算機(jī)程序的強(qiáng)大威力和真正用處，逐漸喪失了興趣和動(dòng)力[3];而且學(xué)生上機(jī)實(shí)踐以個(gè)體為單位，綜合性設(shè)計(jì)性性題目較少，缺乏集體合作的實(shí)踐環(huán)境，忽略了學(xué)生系統(tǒng)解決問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。

在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中由于忽略了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與實(shí)際應(yīng)用以及本專(zhuān)業(yè)相關(guān)知識(shí)體系的聯(lián)系[4]，導(dǎo)致學(xué)生為了學(xué)習(xí)語(yǔ)言而學(xué)習(xí)語(yǔ)言，看不到程序語(yǔ)言的具體應(yīng)用，失去了學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言的熱情和動(dòng)力，學(xué)習(xí)效率低下，語(yǔ)法記憶不清楚，算法理解不透徹，不能真正掌握程序設(shè)計(jì)的方法和技巧，達(dá)不到學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課程的目的。

2基于電信業(yè)務(wù)的程序設(shè)計(jì)課程改革

2.1課程改革思路

針對(duì)目前程序設(shè)計(jì)課程中存在的問(wèn)題，將程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)與學(xué)生自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合，在學(xué)習(xí)語(yǔ)言的同時(shí)，一方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言的積極性，另一方面也可以激發(fā)學(xué)生探求專(zhuān)業(yè)知識(shí)的動(dòng)力。

中國(guó)石油大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程設(shè)有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C++兩門(mén)課，分別安排在大一學(xué)習(xí)，大一暑期有程序設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)。因?yàn)樵诖笠簧蠈W(xué)期開(kāi)設(shè)有專(zhuān)業(yè)入門(mén)課程信息技術(shù)基礎(chǔ)，學(xué)生具備一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)甚至對(duì)某些專(zhuān)業(yè)知識(shí)有一點(diǎn)探索的興趣，因此可以在程序設(shè)計(jì)課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等幾個(gè)方面與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解決自己專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的具體問(wèn)題。

選取什么樣的專(zhuān)業(yè)內(nèi)容是最重要的，一般要選取學(xué)生熟悉的最好是生活中常用的、又具有一定業(yè)務(wù)邏輯的知識(shí)點(diǎn)。程控電話業(yè)務(wù)顯然是學(xué)生再熟悉不過(guò)的了，同時(shí)這一領(lǐng)域增值業(yè)務(wù)種類(lèi)很多、業(yè)務(wù)流程可深可淺，非常適合與程序設(shè)計(jì)課程結(jié)合。

但是程控電話的語(yǔ)音信號(hào)不能被計(jì)算機(jī)識(shí)別，而且電話的各種信號(hào)音需要局端設(shè)備才能產(chǎn)生，這就要求除了學(xué)生有一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)之外，還需要專(zhuān)業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境。筆者在程控交換專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一套硬件系統(tǒng)，建立了基于電信業(yè)務(wù)的程序設(shè)計(jì)課程件實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)。

2.2基于電信業(yè)務(wù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐硬件平臺(tái)建設(shè)

目前通信專(zhuān)業(yè)與電信增值業(yè)務(wù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室是程控交換實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室以程控實(shí)驗(yàn)箱為核心，配有示波器用來(lái)檢測(cè)和觀察線路信號(hào)，主要用于程控交換等課程的實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上只要在PC計(jì)算機(jī)上插入一塊模擬語(yǔ)音板卡，通過(guò)電話線將實(shí)驗(yàn)箱和語(yǔ)音卡相連，實(shí)驗(yàn)箱提供外線信號(hào)和各種信令進(jìn)程音，語(yǔ)音卡將模擬的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳輸給計(jì)算機(jī)，而學(xué)生就可以在計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)C語(yǔ)言程序完成增值業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

為了實(shí)現(xiàn)與程序設(shè)計(jì)的無(wú)縫融合，在PC上將電信業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)一步封裝，把比較繁瑣復(fù)雜的業(yè)務(wù)封裝成易于理解和調(diào)用的函數(shù)庫(kù)，以DLL的形式發(fā)布，可以在VC的開(kāi)發(fā)環(huán)境中直接調(diào)用，即增加一個(gè)方便開(kāi)發(fā)的API接口層，方便學(xué)生使用。

這一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)把硬件平臺(tái)和軟件開(kāi)發(fā)融為一體，由程控交換機(jī)提供外線接入;以電信語(yǔ)音卡完成終端接入。學(xué)生拿起電話即可測(cè)試完整的電話通信流程，甚至可以用示波器觀測(cè)、驗(yàn)證相關(guān)信號(hào)，同時(shí)學(xué)生也可以編寫(xiě)程序開(kāi)發(fā)特定的電信業(yè)務(wù)，在練習(xí)程序語(yǔ)言的同時(shí)也加深了對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解。

2.3將專(zhuān)業(yè)知識(shí)有機(jī)融入課堂教學(xué)

剛接觸程序語(yǔ)言課程的學(xué)生最大的困惑是不明白學(xué)這樣一門(mén)課程有什么用，很多老師只是從純軟件的角度介紹應(yīng)該學(xué)習(xí)一門(mén)程序語(yǔ)言，但是對(duì)不懂程序的學(xué)生講數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程等概念只會(huì)使他們更糊涂，可以結(jié)合典型的專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)，例如通信專(zhuān)業(yè)學(xué)生在信息技術(shù)基礎(chǔ)課程中學(xué)習(xí)了程控交換概論，明白了一次完整的通信(打電話)的過(guò)程是由許多信令組成的，而這些信令實(shí)際上就是軟件程序，顯然信令在電信業(yè)務(wù)中具有非常重要的地位，那么程序設(shè)計(jì)也就非常重要了。課堂教學(xué)實(shí)例應(yīng)該更多的與學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，這樣一方面使學(xué)生覺(jué)著自己的本專(zhuān)業(yè)確實(shí)跟程序語(yǔ)言息息相關(guān)，同時(shí)自己對(duì)于某些專(zhuān)業(yè)課程中的困惑也可以在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課程時(shí)得到答案。

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的內(nèi)容實(shí)際上是很廣泛的，不同的專(zhuān)業(yè)的側(cè)重點(diǎn)自然不同，一定要根據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)需求有選擇的教學(xué)，比如通信專(zhuān)業(yè)對(duì)于“結(jié)構(gòu)”、“文件”、“bit的操作”比較重視，而對(duì)于其他一些不常用的算法等只做一般的了解、不必深究。

程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)有其自身的內(nèi)在規(guī)律，專(zhuān)業(yè)知識(shí)的引入只是補(bǔ)充、優(yōu)化的作用，否則達(dá)不到理想效果，最關(guān)鍵的是教師要在原有教材的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)自己的教案。

2.4建立層次分明的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是對(duì)理論知識(shí)加深理解，提高編程能力的重要手段，結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以克服現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)習(xí)題枯燥、單調(diào)的缺點(diǎn)。但程序設(shè)計(jì)課程本身的內(nèi)在邏輯體系是第一位的，因此最重要的是設(shè)計(jì)合理的與課程相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，用專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容替換原有的部分實(shí)驗(yàn)題目。根據(jù)從易到難、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、并且保持系統(tǒng)靈活性的原則，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)、提高、綜合三個(gè)層次。

(1) 基礎(chǔ)部分。以程控交換中的局部知識(shí)為載體，練習(xí)C語(yǔ)言中比較基礎(chǔ)和簡(jiǎn)單的知識(shí)。程控交換中最基本的內(nèi)容是通話過(guò)程的發(fā)起、建立和釋放三個(gè)階段，在內(nèi)容上包括了摘掛機(jī)檢測(cè)、信令信號(hào)音的檢測(cè)和發(fā)送、語(yǔ)音信號(hào)的控制播放、DTMF號(hào)碼的接受和分析等內(nèi)容，幫助學(xué)生練習(xí)C語(yǔ)言整型、字符型、布爾型以及字符數(shù)組、結(jié)構(gòu)體數(shù)組、枚舉類(lèi)型等基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);程序的控制結(jié)構(gòu)上練習(xí) if/else選擇結(jié)構(gòu)、for循環(huán)結(jié)構(gòu)、switch多重選擇結(jié)構(gòu)、while循環(huán)結(jié)構(gòu)。目的是激發(fā)學(xué)生興趣，鞏固課堂知識(shí)。

(2) 提高部分。以一次完整的電話通話過(guò)程為載體，以函數(shù)設(shè)計(jì)為主體，將程控交換的摘掛機(jī)檢測(cè)、通道放音、DTMF的接受和發(fā)送等內(nèi)容串起來(lái)，綜合運(yùn)用程控交換中的基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)的C語(yǔ)法和程序控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，以面向過(guò)程的設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，以C語(yǔ)言中函數(shù)的設(shè)計(jì)為中心，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為幾個(gè)主體函數(shù)的設(shè)計(jì)，能夠通過(guò)設(shè)計(jì)的函數(shù)控制整個(gè)通話的過(guò)程。目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題的計(jì)算機(jī)解決思路和流程。

(3) 綜合部分。以具體的完整的程控交換增值業(yè)務(wù)應(yīng)用作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，例如自動(dòng)語(yǔ)音應(yīng)答、語(yǔ)音信箱等，要求學(xué)生在面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)思想下，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的、具體的、系統(tǒng)的要求，進(jìn)行完整功能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。目的是鍛煉學(xué)生的較為綜合地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.5以項(xiàng)目管理的方式組織實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)

在今天這樣一個(gè)社會(huì)分工越來(lái)越細(xì)的大環(huán)境下，很多項(xiàng)目開(kāi)發(fā)都需要團(tuán)隊(duì)合作才能完成，因此團(tuán)隊(duì)精神與合作意識(shí)就很重要。上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)最大的缺點(diǎn)是時(shí)間段一般比較短，練習(xí)的題目也比較簡(jiǎn)單，往往以個(gè)體為單位，缺乏集體合作，而暑期實(shí)習(xí)這樣的實(shí)踐環(huán)節(jié)在這方面恰恰具有優(yōu)勢(shì)。因此將程序設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)納入程序設(shè)計(jì)課程整體規(guī)劃中來(lái)，專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面用呼叫中心、電話銀行、96200電話卡系統(tǒng)甚至協(xié)議分析等開(kāi)設(shè)題目;程序設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生可以選擇面向過(guò)程或者面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)到代碼編寫(xiě)完全按照軟件項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)要求和管理。主要鍛煉學(xué)生面對(duì)較復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的分析能力和駕馭程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的能力。

以2009年暑期通信工程專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)為例，共設(shè)立20個(gè)實(shí)習(xí)題目，難度分為綜合、一般兩類(lèi)，學(xué)生自由組成小組，每個(gè)小組不超過(guò)5人，每小組選擇一個(gè)題目，不同小組的題目可以相同。具體實(shí)施過(guò)程分為三個(gè)階段:(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。小組選好題目后通過(guò)查閱資料和廣泛討論寫(xiě)出設(shè)計(jì)方案，包括主要問(wèn)題、技術(shù)路線、功能模塊以及工作分工;(2)分工開(kāi)發(fā)階段。將具體工作詳細(xì)明了的分配給組內(nèi)成員，并分頭開(kāi)發(fā);(3)綜合測(cè)試階段。綜合每個(gè)人的工作，并進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。整個(gè)過(guò)程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，從設(shè)計(jì)到開(kāi)發(fā)，主要由小組自行討論完成，遇到問(wèn)題先在小組內(nèi)部討論，解決不了的再去請(qǐng)教老師，而指導(dǎo)教師只給出啟發(fā)性意見(jiàn)。

以項(xiàng)目管理的方式來(lái)組織實(shí)習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程，而不單是埋頭編代碼，在提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力的同時(shí)，鍛煉合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和探索精神。

3結(jié)語(yǔ)

學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的目的是編寫(xiě)程序解決實(shí)際問(wèn)題，而不是背誦一些語(yǔ)法、語(yǔ)句。將專(zhuān)業(yè)知識(shí)融入到程序設(shè)計(jì)課程的課堂教學(xué)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中，達(dá)到既掌握程序語(yǔ)言，又熟悉專(zhuān)業(yè)知識(shí)的效果，使學(xué)生在學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言的同時(shí)，更明白程序語(yǔ)言的應(yīng)用情況，尤其是在本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用，既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣，又提高了學(xué)生對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。但是有一點(diǎn)要注意:要尊重程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)本身的內(nèi)在規(guī)律，專(zhuān)業(yè)知識(shí)的引入是在原來(lái)基礎(chǔ)上的補(bǔ)充、優(yōu)化，不能打亂程序設(shè)計(jì)課程的本身的邏輯結(jié)構(gòu)，否則適得其反。本文從實(shí)踐的角度進(jìn)行探索研究，開(kāi)發(fā)了基于電信業(yè)務(wù)的硬件平臺(tái)，摸索出一套切實(shí)可行的方法和經(jīng)驗(yàn)，取得了不錯(cuò)的效果，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)具有一定的借鑒和推廣價(jià)值。

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Exploration and Practice on the Reform of the Teaching of the Programming

Language Course Based on Telecommunication Service

LI Shi-bao

(College Computer and Communication Engineering， China University of Petroleum， Dongying 257061， China)

Abstract: The paper studies the Programming course in Communication Engineering Major and proposes an innovative idea of combing them with the students’ major study， that is， the teaching plan and relevant case studies should be based on the academic learning in which the students specialize. It also introduces the methods to devise telecommunication hardware platform. As to the experimentation system， it should cover the primary stage， the improving stage and the integrated stage， to make course study and practical work as a whole， and take project management as its main form. The paper provides a solution to the difficulties existing in teaching Programming to non-computer majors in Chinese universities.

Key words: programming course; teaching reform; experiment teaching; telecommunication service

(編輯:白杰)