徐洪智，張彬連，鐘鍵

（吉首大學軟件服務外包學院，張家界 427000）

《C++程序設計》課程實驗教學改革與探索

徐洪智，張彬連，鐘鍵

（吉首大學軟件服務外包學院，張家界 427000）

實踐教學有助于鞏固知識，培養(yǎng)觀察問題、分析問題和解決問題的能力，提高實踐教學質量對高校專業(yè)教育具有重要意義?？紤]實驗項目之間的遞進性和連貫性，以及學生自學能力培養(yǎng)與個性發(fā)展需要，設計《C++程序設計》課程基礎驗證型、綜合設計型、實踐創(chuàng)新型三個層次的實驗教學項目體系?；贑DIO模式教育理念進行實驗項目的構思、設計、實施、運作，充分發(fā)揮學生在實驗過程中的自主性，有效提升學生C++程序設計能力和創(chuàng)新能力。

C++課程；實驗項目；CDIO；教學改革

0 引言

隨著國家經濟的快速發(fā)展，社會對畢業(yè)生的要求越來越高，不僅要求他們具備豐富的理論知識，同時還要有良好的創(chuàng)造性思維和扎實的實踐能力。實驗教學是一個培養(yǎng)學生動手、動腦的過程，既能培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和探究問題的科學方法，又能幫助學生形成科學概念、理解和鞏固科學知識，培養(yǎng)觀察問題、分析問題和解決問題的能力，是高等教育提高學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑之一。實踐教學質量是教育質量的重要組成部分[1]，提高實踐教學質量對高校專業(yè)教育具有重要意義。

《C++程序設計》課程是軟件工程等專業(yè)的專業(yè)基礎課，也是實踐性很強的課程[2]，該課程對面向對象的軟件設計思維培養(yǎng)具有重要作用[3]。通過對C++課程的學習，要求學生掌握面向對象程序設計中的抽象、封裝、繼承和多態(tài)等理論，理解軟件的可重用性、可擴充性和可維護性等，能基于某種C++編程環(huán)境實現小型軟件項目。由于C++本身涉及的知識較多，部分內容較為抽象難懂[4]，所以該課程在開設形式上除設置理論教學環(huán)節(jié)之外，一般還會設置實驗教學環(huán)節(jié)。經過多年實驗教學的總結與探索，為進一步提高學生的實踐能力與創(chuàng)新能力，通過對實驗項目進行整合與優(yōu)化，設計了C++程序設計課程實驗教學體系。

1 實驗教學項目設計總體構想

實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力與創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，以往的C++課程實驗教學基本圍繞課程知識點展開，對學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還不夠。因此，我們在原有的實踐教學基礎上，對實驗教學進行改革，按逐層遞進、連貫性和適應個性發(fā)展需要的思路對實驗項目進行優(yōu)化。

逐層遞進。根據C++課程知識能力目標要求，結合教學進度安排與學生實際情況，實驗項目難度基本遵循逐層遞進的原則，從C++編程語法開始，到面向對象設計思維的培養(yǎng)，再到面向對象系統設計能力的提高。前十個實驗項目包含C++程序設計的要點并盡量輻射到相關的專業(yè)課程知識，最后的研究創(chuàng)新型實驗對課程知識進行綜合運用，培養(yǎng)學生系統分析與設計能力。

連貫性。因為每個實驗項目看起來是獨立的，在進行實驗項目設計時考慮各個項目之間的邏輯性與連貫性，使前后項目之間的內容銜接性更加緊密，前面的項目為后續(xù)項目提供基礎，后面的項目是前面項目的拓展與深化。

適應個性發(fā)展需要。在實驗項目選擇與設計時，每個項目的基礎功能比較簡單，但可以通過一些拓展，使這個項目變得更具價值和挑戰(zhàn)性。如在對象建立實驗項目中，建立一個矩形對象后，不是簡單地用cout顯示這個矩形的相關信息，而是將這個矩形繪制出來，然后編寫移動、著色等函數，這些拓展或可為將來的小游戲設計打下基礎?？紤]到實驗項目拓展的需要，教師在課程理論教學時可提及EGE圖形引擎的應用方法，要求學生自學一些相關內容。在具體的實驗項目實施中，學生可自由拓展一些功能，實踐創(chuàng)新型項目也可自由選擇，項目功能可自由發(fā)揮，主要培養(yǎng)學生自主學習能力適應個性發(fā)展需要。

2 三層實驗教學項目體系

按逐層遞進的原則與連貫性思路，構建《C++程序設計》課程基礎驗證型、綜合設計型、實踐創(chuàng)新型三個層次的實驗教學項目體系。其中，基礎驗證型實驗主要加深學生對C++程序設計相關知識的理解，掌握面向對象程序設計的基本方法，如對象建立的實驗要掌握類的定義方法，理解構造函數和析構函數何時被執(zhí)行，對象在內存中的大小等；綜合設計型實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關課程知識，注重學生對理論知識的理解與綜合應用，主要側重于C++面向對象編程思想，培養(yǎng)學生面向對象的程序設計思維以及綜合運用知識的能力，如多態(tài)和虛函數實驗要求理解C++中的虛機制，掌握虛函數的應用，本實驗還涉及圖形的相關操作，要求學生自學圖形引擎的相關函數并加以應用；實踐創(chuàng)新型實驗為一個小型應用項目，要求學生自己拓展項目的功能并按軟件工程的方法設計與實現，撰寫項目設計文檔，項目結束時對項目進行演示和講解，旨在培養(yǎng)學生的軟件項目分析與實現能力。根據課程知識與能力線索設計C++課程實驗項目表如表1所示。

3 實驗項目實施

C++程序設計實驗項目基于CDIO(Conceive,De?sign,Implement，Operate；構思，設計，實施，運作)教育理念進行實施，CDIO是一種指導工程教育人才培養(yǎng)模式改革的教育理念，強調學生在一個工程項目的生命周期中的自主學習和實踐[5]，注重培養(yǎng)學生獲得扎實的基本理論和工程專業(yè)知識[6]。在實驗項目的構思、設計、實施、運作過程中，學生是主體，實施“做中學”[7]，教師是引導者，更多的是引導或指導學生學習。基于CDIO的項目實施方案如圖1所示，為增強學生的工程實踐能力，學院通過校企深度合作聘請企業(yè)技術專家與學校教師一起共同擔任最后的實踐創(chuàng)新型項目指導。

表1 C++課程實驗項目表

圖1 基于CDIO的項目實施

項目構思階段主要培養(yǎng)學生獲取軟件項目需求的能力，要求學生根據項目基本描述理解項目的主要功能或業(yè)務需求，對于實踐創(chuàng)新型項目，則由教師對學生進行編組，每個項目組需進行必要的項目調研，確定組員角色及任務分工；設計階段主要培養(yǎng)學生進行軟件項目設計的能力，《C++程序設計》課程實驗項目主要為類和對象的設計，為了實現項目的功能，學生所要做的工作是確定定義哪些類，類中有哪些數據成員和成員函數，具體的算法是怎樣的，輸入和輸出格式如何；項目實施階段主要培養(yǎng)學生編碼與調試能力，學生根據設計階段產生的設計文檔應用C++語言進行編碼實現，并對代碼進行調試與測試，本階段要注意代碼的風格，提高程序的可讀性和可維護性；項目運作階段主要學生歸納總結與表達能力，本階段要求學生提交實驗項目報告，實踐創(chuàng)新型項目則進行項目評審，學生講解項目設計思路，演示項目實現的功能，回答評審組教師的提問。

4 結語

C++是C語言的繼承，它既支持面向過程的程序設計，又支持面向對象的程序設計，它不僅擁有高效運行的實用性特征，同時擁有程序設計語言的問題描述能力。設計《C++程序設計》課程基礎驗證型、綜合設計型、實踐創(chuàng)新型三層實驗項目體系，基于CDIO教育理念進行實施，充分發(fā)揮學生在實驗過程中的自主性，有效提升學生C++程序設計能力和創(chuàng)新能力。

[1]劉元林，孟慶強，潘莉，胡丹.實踐教學質量監(jiān)控與評價指標體系的構建研究[J].實驗技術與管理,2011,28(1):19-21.

[2]馬云吉.C++程序設計教學改革[J].計算機教育,2014(2):46-47.

[3]徐洪智.C++程序設計課程教學改革[J].計算機教育,2013(12):19-21.

[4]Stanley B.Lippman著,侯捷譯.深度探索C++對象模型[M].武漢:華中科技大學出版社,2007.

[5]阮夢黎.CDIO導向下軟件開發(fā)課程群建設的實踐研究[J].中國成人教育,2015(17):158-160.

[6]陳澎，熊耀華，周慧.基于CDIO模式的軟件工程實踐教學課程建設的研究[J].軟件工程，2016,19(1):1-3.

[7]查建中.論做中學戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008(3):1-6.

Reform and Exploration of Experimental Teaching of C++Programming Course

XU Hong-zhi，ZHANG Bin-lian，ZHONG Jian

（Jishou University School of Software and Service Outsourcing，Zhangjiajie 427000）

Practical teaching is helpful to consolidate knowledge,cultivate the ability to observe,analyze,and solve problems.Improving the quality of practice teaching is of great significance to the professional education in Colleges.Takes into account the progressive nature of the experi?mental project,and the cultivation of students'self study ability and the development of students'personality,designs the system of experi?ment teaching project,which is based on the three levels of C++Programming curriculum verification,integrated design and practice inno?vation.The concept,design,implementation and operation of the experimental project play a student's autonomy in the experiment process, and enhance the C++program design ability and innovation ability.

徐洪智（1974-），男，湖南長沙人，副教授，研究方向為軟件工程專業(yè)教學與管理

2017-03-06

2017-05-01

湖南省普通高校“十三五”專業(yè)綜合改革試點項目（湘教通[2016]276號）、吉首大學教學改革研究項目（No.2014SYJG005、No.2016JSUJD037）

1007-1423（2017）15-0050-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.15.013

張彬連（1978-），女，湖南湘潭人，碩士，副教授，研究方向為并行計算

鐘鍵（1983-），男，湖南常德人，碩士，講師，研究方向為圖像處理技術

C++Programming Course;Experiment Project;CDIO;Teaching Reform