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        “C++程序設計”課程教學改革的探索

        2020-02-24 03:57:22
        中國林業(yè)教育 2020年1期
        關鍵詞:程序設計編程錯誤

        (北京林業(yè)大學信息學院,北京 100083)

        “C++程序設計”是計算機專業(yè)的一門重要基礎課,在整個計算機專業(yè)課程體系中具有十分重要的支撐作用。北京林業(yè)大學計算機專業(yè)的“C++程序設計”課程在大一下學期開設,是繼C語言之后開設的第二門編程語言課程。筆者針對該課程教學過程中存在的問題,從教學方法、教學手段等方面進行了改革和探索。

        一、“C++程序設計”課程教學面臨的問題

        (一)學生難以理解面向對象的編程方式

        由于學生在“C語言”課程中確立了面向過程的編程思想,乍轉為“C++程序設計”課程面向對象的編程方式時,很多學生難以接受和掌握,導致學生不會編寫程序。

        (二)C++語言概念繁多,學生難以掌握

        C++語言存在概念多、知識點多、規(guī)則復雜、使用靈活、不易調試等問題[1],導致很多學生難以學會編程、害怕編程,進而產生厭學情緒。

        (三)學生課下復習無章可循

        學生在課下對“C++程序設計”課程的重點難點問題進行復習時,只看教師的課件和教材不能解決問題;編寫程序遇到錯誤不能及時找到教師解決問題,使學生課下復習無章可循。這些都嚴重影響學生的編程積極性。因此,教師應采用有效的教學方法和教學手段不斷激發(fā)學生的學習興趣,提高學生的編程能力,讓學生掌握面向對象的程序設計方法和技巧。

        二、“C++程序設計”課程教學改革的措施

        (一)激發(fā)學生的學習興趣

        興趣是最好的老師,它能調動學生的主觀能動性,引發(fā)學生的思索,探求對C++語言學習的興趣和實踐。只要學生有興趣,就能激發(fā)他們的學習積極性和主動性,從而能夠更好地學習。因此,教師可以在“C++程序設計”課程上課伊始,演示幾個用C++語言編寫的程序,如一些小游戲或者計算器、管理系統(tǒng)等,使學生將“C++程序設計”課程與日常生活聯(lián)系起來,了解使用C++語言解決實際問題的實例,從而引發(fā)學生的學習興趣,樹立用C++語言解決實際問題的信心。

        另外,教師在后續(xù)的教學過程中,也要采用多種教學方式,引起學生的學習興趣,激發(fā)學生的學習積極性。教師在課上,可以逐步引導學生自行完成一個相對復雜的程序,例如自行完成購物管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)的設計。這種方式不僅提高了學生的編程能力,還使學生從中獲得了成就感,從而不斷激發(fā)學生的學習興趣。

        (二)采用“1+2+3”教學模式

        筆者緊緊圍繞北京林業(yè)大學計算機專業(yè)以程序設計能力和軟件開發(fā)能力為核心的人才培養(yǎng)目標[2],提出了“1+2+3”的教學模式,見圖1。

        “1”為1條主線,即以培養(yǎng)學生的程序設計能力和軟件開發(fā)能力為主線。通過“C++程序設計”課程的學習,提高學生的編程能力,為學生后續(xù)課程的學習奠定基礎。

        “2”為2個途徑,即通過在機房授課和課上實驗2個途徑完成授課過程。在這2個途徑中教師要不斷探索教學方法,激發(fā)學生興趣,集中學生注意力,調動學生積極性。

        “3”為3種輔助手段,即通過視頻課、QQ群、現(xiàn)代化教輔技術等3種輔助手段,促進學生課下的學習,提高學生的課下學習效果。

        學生通過“2”(2個途徑)完成“C++程序設計”課程的課堂教學任務,學習和掌握C++的知識點;通過“3”(3種輔助手段)實現(xiàn)課下學習、教師答疑,復習和鞏固所學的知識;從而實現(xiàn)“1”(1條主線)的教學目標,提高學生的程序設計能力。

        圖1 “C++程序設計”課程“1+2+3”教學模式

        (三)改革教學方法

        1.多種教學方法相結合,全方位吸引學生注意力,提高教學效果

        為了更好地培養(yǎng)學生的編程能力,“C++程序設計”課程全部在機房上課,便于學生及時上機練習,但會導致師生之間不能面對面交流,學生坐在顯示器后面教師不能判斷他們是否認真聽講。另外,據(jù)上海青年報報道,大學生上課時能集中注意力的尚不足一半,在回答“能堅持多久集中精神地聽課”時,僅有28.8%的大學生能在課堂上集中注意力超過30分鐘[3]。而如果學生上課不能集中注意力,則他們就聽不到教師所講的內容,也就不能理解相關的知識點,最終導致學生無法學會編程。為此,筆者在“C++程序設計”課堂上采取多種教學方式,提高學生的注意力,使其緊跟教師思路,上課不走神,充分理解吸收教師所講的內容,見圖2。

        圖2 “C++程序設計”課程“測-講-練-講”式教學對學生注意力的影響情況

        (1)“測-講-練-講”式教學

        為了進一步提高學生注意力,使學生參與到“C++程序設計”課程教學過程中,激發(fā)學生學習興趣,筆者提出了“測-講-練-講”式教學方法。

        “測”即測驗階段。上課時,筆者抽出5分鐘時間先回顧一下上次課程的內容,并針對上次課程的知識點,給學生出幾道題進行隨機提問。這樣做不僅幫助學生回憶前面所學知識,而且使學生剛上課就進入集中注意力狀態(tài)。

        “講”即講課階段。教師在“測”階段引起了學生的高度注意,使學生快速接收教師課上所講的知識點。教師在課堂上講授20分鐘左右時間,學生的注意力開始逐漸下降,為了繼續(xù)集中學生注意力,調動學生的學習積極性,應快速進入“練”的階段。

        “練”即練習階段。教師根據(jù)課上所講的知識點穿插一個與知識點相關的習題或程序進行練習,并要求學生在限定時間內上交答案或編寫出新的程序。同時將學生的答題和編程情況納入平時成績中。因此,學生課上必須集中注意力,緊跟教師的授課思路,理解教師所講的知識點,否則一旦走神,就不會答題或寫不出程序;教師可通過學生習題回答情況掌握、了解學生對理論知識的理解程度,通過學生編寫的程序掌握學生的編程情況,從而能夠更好地對學生進行有針對性的指導。講課階段后緊跟練習,不僅可以再次集中學生注意力,便于后續(xù)課程的學習,還可以讓學生及時運用所學內容,解決“學用脫節(jié)”的問題。

        “講”即講課階段。通過練習再次集中學生注意力后,教師可繼續(xù)進行后續(xù)知識點的講授。因此,筆者認為通過“測-講-練-講”教學模式的教學后,不僅使學生在課上一直保持注意力集中的狀態(tài),便于學生接收教師所講的內容,而且還可以讓學生及時運用所學知識,解決“學用脫節(jié)”的問題,達到學以致用的目的。

        (2)寓教于樂式教學

        為了便于學生掌握抽象的內容,教師在“C++程序設計”課堂上要做一些小游戲,通過游戲讓學生在玩樂中輕松掌握知識。例如,教師在講解友元類時,如果類B是類A的友元類,則類B的所有成員函數(shù)都可視為類A的友元函數(shù),都能訪問類A的私有和受保護的成員,反之則不行。但是,學生對于這兩者之間的關系容易混淆,因此教師可通過小游戲幫助學生理解,具體做法是請2名學生(甲和乙)到講臺,分別代表類A和類B,2名學生各有若干個筆(私有成員)。如果甲的筆可以給乙用,讓大家猜測哪個是類A,哪個是類B。學生在游戲中輕松地掌握了友元類知識。

        2.完善實踐教學方法,提高學生的編程能力

        (1)合理安排實驗內容,鍛煉學生的編程能力

        在“C++程序設計”課程教學中,為使學生更好地掌握C++編程知識和技巧,實驗課是必不可少的?!癈++程序設計”實驗課程全部在OJ(online judge system,即在線評判系統(tǒng),簡稱OJ)上進行,并要求學生在規(guī)定時間內完成,學生可在OJ上看到自己的實時排名。每次實驗,教師都圍繞課上所講的知識點布置相關的編程題,最少4道題,題目中除了適當設置有關算法問題外,還有一些較難的選做題以便學有余力的學生練習,目的是培養(yǎng)和提高學生利用所學知識解決實際問題的能力。

        (2)注重程序的運行實踐,培養(yǎng)學生調試程序的能力

        在“C++程序設計”課程教學中,要使程序達到正確的使用效果,需要經過編寫、編譯、鏈接、運行等步驟實現(xiàn)。而學生編寫的C++程序或多或少存在錯誤,不能直接運行。因此,調試也是學生在“C++程序設計”課程中需要掌握的重要技能,學生必須能夠對自己編寫的程序根據(jù)VS的提示進行修改、調試。學生容易出現(xiàn)的錯誤如下。

        ①編譯錯誤。當學生看到VS提示的編譯錯誤時,雖然能看懂錯誤,但不會改錯,只能依賴教師幫助解決問題。在“C++程序設計”實驗課上,一名教師需要指導2個班的學生,教師累、學生等得煩,致使大多數(shù)學生實驗課上不能完成所有實驗題目,需要課下完成該題目。而學生課下編程出現(xiàn)錯誤自己又不能解決問題,長此以往,會影響學生學習的主動性,打擊學生的自信心。因此,教師必須將學生編程過程中出現(xiàn)的常見錯誤進行整理,讓學生熟記這些錯誤的解決方法,以便學生課下編程出現(xiàn)錯誤時自己解決問題。

        ②程序邏輯錯誤。程序邏輯錯誤比較難以改正。如果學生編寫的程序沒有編譯錯誤,程序是可以運行的,但是運行結果與預期結果不符,這就是程序邏輯錯誤。例如,題目要求按照從小到大的順序排列數(shù)據(jù),而學生編寫的程序能夠運行,但是運行結果并沒有按照順序排列數(shù)據(jù)。這時就需要學生通過VS中的單步調試功能查找錯誤并進行修改。教師可以利用學生的這個錯誤程序演示單步調試的過程,經過單步執(zhí)行逐漸找到錯誤的緣由并改成正確的程序。單步調試是學生在進行程序設計時必須掌握的能力,而大多數(shù)學生這方面的能力都比較薄弱并且重視度不夠。因此,教師可以選用學生典型的錯誤程序讓學生自行通過單步調試功能進行修改,不僅能夠強化學生調試程序的意識,培養(yǎng)學生調試程序的能力,而且能夠鍛煉學生查找錯誤、改正錯誤的能力,提高學生的編程自信,使學生獲得編程成就感。

        (四)豐富教學手段

        在“C++程序設計”課程教學中,單純依靠課上的時間,學生并不能完全掌握教師所講的內容。課下,學生需要根據(jù)自己的實際情況進行查缺補漏,為此在該課程教學中需引入能促進教學的輔助教學手段。

        1.視頻

        圍繞提高計算機專業(yè)學生核心能力——程序設計能力這一培養(yǎng)目標,為了便于學生課下自學和復習,教師將“C++程序設計”課程中的重點難點內容錄制成視頻上傳,方便學生隨時學習。視頻應包括類和對象、繼承和派生、多態(tài)和虛函數(shù)、運算符重載、文件等內容。同時,視頻應包括實際應用案例、動畫演示、實際操作等內容,以解決程序設計的抽象性、枯燥性、不易上手和學生設計能力不足的問題。

        2.QQ群

        為了更好地與學生交流,更好地對學生進行個性化指導,教師上課時可以建立一個“C++程序設計”課程QQ群。通過課程QQ群,教師可以將參考資料以及視頻放到群里便于學生隨時隨地使用手機進行查看和學習;可以督促學生進行學習,提醒學生提交實驗程序;可以發(fā)布課程公告,便于及時通知學生相關事宜;可以解答學生提出的問題。通過課程QQ群,學生可以了解課程信息;向教師咨詢問題;與教師和同學討論在學習、編程過程中遇到的問題,便于解決編程困難;分享自己的學習經驗和心得,提高學生的學習積極性和主動性。

        3.現(xiàn)代化教輔技術

        為了在“C++程序設計”課堂上更好地與學生互動,教師可以借助現(xiàn)代化的教輔技術,例如雨課堂、微助教等,開展教學活動。教師可以通過雨課堂進行簽到考勤、練習發(fā)布等,學生在手機上進行回復。通過這些輔助手段完成考勤統(tǒng)計、學生練習回答情況統(tǒng)計、課后測驗統(tǒng)計等工作,不僅減輕了教師的統(tǒng)計負擔,而且使學生的手機成為了學習的工具。

        三、“C++程序設計”課程教學改革的效果

        (一)激發(fā)了學生編程的積極性

        通過課上課下雙管齊下的教學,學生不論在課上還是在課下遇到問題的時候,都可以及時與教師進行溝通交流,解決了編程過程中出現(xiàn)錯誤的問題,激發(fā)了學生學習的積極性。2018學年與2017學年相比,學生積極參與并正確完成實驗選做題的人數(shù)從46人提高到了67人,參與的學生比例由73.02%提高到90.54%。

        (二)提高了學生的編程能力

        在“C++程序設計”課程教學中,通過培養(yǎng)學生的程序調試能力,學生自行解決程序中出現(xiàn)問題的能力增強,激發(fā)了學生的編程自信心,提高了學生的編程能力?!癈++程序設計”課程的考核是機考,要求學生在3小時內編寫完成7條左右的程序,2018學年與2017學年相比,學生機考的優(yōu)秀率從4.76%提高到18.92%,不及格率從36.5%降到24.3%。

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