探究非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

劉昌余，魯斌

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州　510642；2.五邑大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，江門　529020）

探究非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

劉昌余1，魯斌2

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州510642；2.五邑大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，江門529020）

0　引言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求日趨旺盛。如何在結(jié)合專業(yè)特色的同時(shí)，培養(yǎng)以社會(huì)需求為中心的高質(zhì)量復(fù)合型人才，已成為高等教育興衰成敗的關(guān)鍵。作為一門交叉性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)，工業(yè)工程見證著我國制造業(yè)智能化發(fā)展過程。目前，關(guān)于國內(nèi)高等院校工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的劃分主要有四種［1］，分別是：管理學(xué)學(xué)位、機(jī)電電氣類工學(xué)和管理學(xué)雙學(xué)位、機(jī)械類工學(xué)學(xué)位，以及其他類工學(xué)學(xué)位。同時(shí)，關(guān)于工業(yè)工程專業(yè)課程體系的劃分主要有三種［2］，分別是：分析與決策類課程、設(shè)計(jì)與改善類課程，以及控制類課程。在這個(gè)課程體系中，計(jì)算機(jī)編程語言類課程，例如：C語言課程、C++語言課程、或Java語言課程，是相關(guān)后續(xù)課程的基礎(chǔ)。

目前，在工業(yè)工程專業(yè)計(jì)算機(jī)編程語言類課程設(shè)置方面，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院信息工程系開設(shè)了C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程。C++語言，作為C語言的升級(jí)版，不僅保留了其面向過程的所有優(yōu)點(diǎn)，而且新增了一些諸如封裝、繼承和多態(tài)等面向?qū)ο蟮奶幚頇C(jī)制，同時(shí)較Java語言有更好的運(yùn)行效率。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的工業(yè)工程學(xué)生來說，由于專業(yè)所涵蓋的課程類型差別較大，采用傳統(tǒng)針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的教學(xué)方法已不能取得較好教學(xué)效果。同時(shí)，為了更好地備戰(zhàn)即將開展的教育部普通高等學(xué)校本科教學(xué)評(píng)估工作，有必要也迫切需要對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革進(jìn)行探究。

1　課程教學(xué)背景分析

1.1課程基本情況分析

針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)和非計(jì)算機(jī)專業(yè)的不同需求，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院每學(xué)年都開設(shè)了一系列C++/OOP（Object-Oriented Programming，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)）課程。表1給出了2015-2016學(xué)年C++/OOP課程開設(shè)情況。

其中，C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程，作為工業(yè)工程專業(yè)的一門任選課，完整地且系統(tǒng)地介紹了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基本思想和編程原理。該課程的基本情況如表2所示。通過此門課程的學(xué)習(xí)，需要使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基本語法概念，熟練運(yùn)用C++語言進(jìn)行基本的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，具備用C++語言描述和解決現(xiàn)實(shí)世界中簡(jiǎn)單問題能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，如算法分析與設(shè)計(jì)課程，及今后的軟件開發(fā)奠定良好的編程基礎(chǔ)。在選修該課程之前，要求已學(xué)習(xí)并掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)導(dǎo)論等相關(guān)課程。課程教學(xué)的重點(diǎn)在于：三大基本語句、函數(shù)定義調(diào)用及參數(shù)傳遞、全局及局部變量、數(shù)組定義使用、數(shù)組與指針、指針與函數(shù)、類與對(duì)象、運(yùn)算符重載、友元函數(shù)和模板定義使用等。課程教學(xué)的難點(diǎn)在于：多維數(shù)組與指針、淺拷貝與深拷貝、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、函數(shù)重載、虛函數(shù)、純虛函數(shù)、繼承與派生、和標(biāo)準(zhǔn)模板庫等。

表1　2015-2016學(xué)年華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院C++/OOP課程開設(shè)情況

表2　C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程基本情況

1.2教學(xué)存在問題分析

通過在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在面向工業(yè)工程專業(yè)的C++程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中主要存在以下一些問題：

（1）非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生缺乏該課程必要的一些先期基礎(chǔ)積累，導(dǎo)致某些章節(jié)的講解比較困難，學(xué)生要學(xué)的新知識(shí)點(diǎn)比較多，導(dǎo)致花在學(xué)習(xí)語法上的時(shí)間要遠(yuǎn)多于實(shí)踐上的時(shí)間，同時(shí)學(xué)習(xí)興趣也會(huì)有所降低；

（2）用于鞏固提升所學(xué)C++知識(shí)的后續(xù)相關(guān)進(jìn)階課程或?qū)嵺`較少。除了少量涉及用C++做畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的之外，很多學(xué)生都會(huì)感覺到，在通過該課程的考核之后，再也不會(huì)用上這些已學(xué)的知識(shí)。因此，從一開始，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)目的不是很明確，都覺得沒有義務(wù)一定要學(xué)好該課程。

（3）從表1可以看出，目前在所列出的課程中，該課程無論是在實(shí)踐學(xué)時(shí)方面還是在總體學(xué)時(shí)方面，都是最少的，導(dǎo)致學(xué)完該課程之后，不少學(xué)生不能較好地實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單實(shí)用的程序，也不能很好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題；

（4）面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的C++考核機(jī)制不能很好地適應(yīng)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)際情況，導(dǎo)致考核方式不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，以及考核結(jié)果不能全面體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和解決實(shí)際問題能力。

（5）目前的教學(xué)方式主要采用講授教學(xué)法，沒有充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，相對(duì)而言，與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)次數(shù)相比，綜合型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)次數(shù)相對(duì)較少，不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)把控力以及綜合素質(zhì)能力。

為有效地解決上述存在的一些教學(xué)問題，該課程教學(xué)迫切需要與時(shí)俱進(jìn)的改革措施。為此，本文對(duì)基于能力矩陣的C++課程教學(xué)改革進(jìn)行了探究。

2　課程能力矩陣構(gòu)建

該課程總體能力目標(biāo)定位為：理論學(xué)習(xí)方面，學(xué)生需要掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念和思想，以及C++應(yīng)用開發(fā)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)；實(shí)踐學(xué)習(xí)方面，學(xué)生需要熟練采用一種C++工具，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和綜合型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所要求的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)具備數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)等實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用類型程序開發(fā)能力。相應(yīng)地，本文提出了一種用于實(shí)現(xiàn)上述總體能力目標(biāo)的非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程能力實(shí)現(xiàn)矩陣，如表3所示。

3　課程教學(xué)改革探究

3.1教學(xué)方式改革探究

（1）理論教學(xué)改革探究

在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的編程課程教學(xué)中，首要的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。從上述構(gòu)建的能力矩陣中可以看出，提倡以能力為導(dǎo)向的C++教學(xué)其實(shí)并沒有縮減所必須掌握的知識(shí)點(diǎn)，而是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加并優(yōu)化了面向能力培養(yǎng)的知識(shí)點(diǎn)。為在有限的學(xué)時(shí)條件下，能有效提升學(xué)習(xí)興趣且實(shí)現(xiàn)總體能力目標(biāo)，需要在理論授課的過程中采用案例式教學(xué)法和主題式教學(xué)法。

案例式教學(xué)法方面，需要針對(duì)能力矩陣授課進(jìn)程安排，來精心準(zhǔn)備一些學(xué)生感興趣且可以參與其中的驗(yàn)證型和綜合型案例。案例式教學(xué)的主要作用在于，首先可以貫穿和融合原本分散的能力知識(shí)點(diǎn)，其次可以分層進(jìn)階的方式突破教學(xué)重難點(diǎn)，同時(shí)可以以生動(dòng)的方式展現(xiàn)編程課程魅力并提升學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

表3　非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程能力實(shí)現(xiàn)矩陣

主題式教學(xué)法方面，每隔一定數(shù)量的學(xué)時(shí)發(fā)布一些面向能力培養(yǎng)的兼具理論性和實(shí)踐性的主題，由學(xué)生自發(fā)分組合作收集相關(guān)資料，結(jié)合課下編程實(shí)踐形成匯報(bào)內(nèi)容，然后通過小組代表課堂研討或提交作品來檢查和展示所學(xué)成果。主題式教學(xué)可以有效更新和補(bǔ)充工業(yè)工程專業(yè)背景下的程序設(shè)計(jì)課程特有的知識(shí)點(diǎn)，例如基于面向?qū)ο蟪绦虻闹悄苤圃臁?/p>

（2）實(shí)踐教學(xué)改革探究

能力與實(shí)踐總是分不開的，在程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)中也是如此。由于能力的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，因此需要漸進(jìn)的實(shí)踐。

首先，需要實(shí)施驗(yàn)證型實(shí)踐，來檢驗(yàn)已學(xué)的知識(shí)。針對(duì)理論教學(xué)中的一些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)驗(yàn)證型程序設(shè)計(jì)作業(yè)，或者在已配備的八學(xué)時(shí)實(shí)踐課上，當(dāng)堂使學(xué)生對(duì)剛學(xué)的知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)缺查漏。

其次，需要綜合型實(shí)踐，來貫穿并系統(tǒng)化已學(xué)的知識(shí)。在理論課的一開始發(fā)布綜合型程序設(shè)計(jì)的要求和時(shí)間點(diǎn)，讓學(xué)生自發(fā)分組。在理論課快結(jié)束的時(shí)候，采用現(xiàn)場(chǎng)分組答辯或者線下作品打分等方式，檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)是否已完整化和系統(tǒng)化。

最后，需要項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型實(shí)踐。根據(jù)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)歷年發(fā)布的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目名單，工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生基本每年都能有省級(jí)或以上級(jí)別項(xiàng)目被立項(xiàng)。不過其中很少會(huì)有編程類型的項(xiàng)目。這也說明了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型實(shí)踐教學(xué)還有很大的發(fā)展空間。未來需要在考慮能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，從指導(dǎo)教師和學(xué)生兩個(gè)角度來綜合擬定參評(píng)項(xiàng)目。

3.2考核方式改革探究

以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)，不僅需要在理論教學(xué)和實(shí)踐方面進(jìn)行教學(xué)改革，還需要在考核方式方面進(jìn)行教學(xué)改革。傳統(tǒng)的大部分課程都是采用了平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)進(jìn)行加權(quán)的方式進(jìn)行課程考核。這種方式無法避免有些學(xué)生臨時(shí)抱佛腳的心態(tài)，也較難適應(yīng)新時(shí)代綜合型人才培養(yǎng)的需求。為此，從能力培養(yǎng)的角度上變更了該課程考核方式，使得最終的成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)和實(shí)踐成績(jī)?nèi)糠謽?gòu)成。其中，平時(shí)成績(jī)主要由課堂考勤、隨堂測(cè)驗(yàn)、和課后作業(yè)三塊構(gòu)成；期末成績(jī)主要由選擇題和判斷題，以及填空題和編程題等構(gòu)成；實(shí)踐成績(jī)主要由平時(shí)驗(yàn)證型上機(jī)實(shí)踐和期末綜合型課程設(shè)計(jì)構(gòu)成。未來需要在實(shí)踐成績(jī)中納入大創(chuàng)等類型已立項(xiàng)相關(guān)項(xiàng)目加分項(xiàng)，以及課堂討論及研討加分項(xiàng)。除了教學(xué)方式和考核方式外，還需要對(duì)之前實(shí)施的教學(xué)大綱進(jìn)行改革。圍繞課程能力實(shí)現(xiàn)矩陣，調(diào)整C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程大綱各個(gè)子模塊內(nèi)容。例如，在教學(xué)難點(diǎn)小節(jié)中，需要引入進(jìn)階式的實(shí)踐性難點(diǎn)。進(jìn)而從教學(xué)源頭來頂層設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)大框架。

4　結(jié)語

本文結(jié)合筆者在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院的任教經(jīng)歷，提出了基于能力矩陣的C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革方案，主要內(nèi)容包括構(gòu)建課程能力矩陣和探究基于能力矩陣的課程教學(xué)改革措施。未來的工作，需要在調(diào)研工業(yè)工程專業(yè)的核心能力指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，細(xì)化目前的課程能力實(shí)現(xiàn)矩陣，并加權(quán)其中的核心能力的授課安排。

［1］陳友玲，張浩，王成明.21世紀(jì)工業(yè)工程專業(yè)建設(shè)及人才培養(yǎng)［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2003，9（6）：141-142.

［2］劉利軍.高校工業(yè)工程專業(yè)建設(shè)探討［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2007，10：85-86.

［3］鄭莉，董淵，何江舟.C++語言程序設(shè)計(jì)（第4版）［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

Non-Computer Majors；Object-Oriented Programming in C++；Teaching Reform；Ability Cultivation

Research on the Teaching Reformation of C++Object-Oriented Programming for Non-Computer Majors

LIU Chang-yu1，LU Bin2

（1.College of Mathematics and Informatics，South China Agricultural University，Guangzhou 510642；2.School of Computer Science，Wuyi University，Jiangmen 529020）

1007-1423（2016）24-0050-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.24.013

劉昌余（1984-），男，工學(xué)博士，講師，研究方向?yàn)槭录z測(cè)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用，Email：yezhich@gmail.com

2016-08-10

2016-08-18

針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)中普遍存在的問題，提出以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革方案。該方案，首先選取所任教的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)開設(shè)的C++課程作為教學(xué)改革對(duì)象，并分析目前該課程的基本情況和教學(xué)中存在的一些主要問題。其次，從能力指標(biāo)分解和授課進(jìn)程安排兩方面，構(gòu)建非計(jì)算機(jī)專業(yè)C++課程能力實(shí)現(xiàn)矩陣。最后，從教學(xué)方式和考試方式兩方面，探究面向能力導(dǎo)向的C++教學(xué)改革措施。

非計(jì)算機(jī)專業(yè)；C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)；教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2016A020210103）、五邑大學(xué)博士啟動(dòng)金項(xiàng)目（No.2014BS07）

魯斌，男，講師，研究方向?yàn)閺?fù)雜網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用

To solve prevalent teaching problems in C++Object-Oriented Programming course for non-computer majors，proposes an ability cultivation oriented teaching reform solution.Firstly，chooses the C++course of the industrial engineering major in South China Agricultural U-niversity as the teaching reform target，and analyzes current situation as well as main issues in the teaching of the course in the solution. Secondly，constructs an ability realization matrix of C++course for non-computer majors based on ability index decomposition and teaching process arrangement in the solution.Finally，explores ability cultivation oriented teaching reform measures of C++object-oriented programming from aspects of teaching approaches and examination approaches in the solution.