GIS专业C++程序设计课程教学改革探讨

熊立伟　吴德华　龙岳红

摘要：针对GIS专业C++程序设计课程教学过程中存在的问题，从教学内容、实践教学、教学方法、课程考核等方面进行了研究与改革，实践表明该文提出的改革措施提高了学生的学习热情和学习兴趣，实现了c++程序设计与后续课程的有效衔接，有效培养了学生自主学习的能力、分析和解决实际问题的能力、团队协作与工程项目控制的能力，实现了教学相长。

关键词：GIS；教学模式；教学改革；实践教学；ACM

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0150-02

GIS即地理信息系统（Geographic Information System）作为一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。2013年教育部将部分本科专业名称进行了调整，其中将“地理信息系统”改为“地理信息科学（Geographic Information Science）”其英文缩写仍为“GIS”。目前GIS专业本科毕业生的就业方向一般为软件开发、数据处理、技术支持等，因此，各高校历来重视GIS专业学生软件开发方面的能力培养，“C++程序设计”课程是GIS专业的一门专业基础课程，在GIS专业课程体系中起着承前启后的作用，其后续课程有数据结构、数据库原理、计算机图形学、GIS二次开发、软件工程等，这些课程的教学质量决定了学生软件开发能力的高低。笔者所在学校为应用型地方本科院校，学校十分重视学生动手能力的培养。笔者一直担任“C++程序设计”的主讲教师，根据C++程序设计课程的特点，结合教学过程中遇到的实际情况，谈几点教学改革的看法。

1教学现状分析

1.1教学模式单一

在教学内容组织方面，传统的C++教学以课本为主，注重概念、语法的讲解，对教材中的内容从头到尾按部就班进行讲解，容易陷入语法细节的泥潭，学生难以形成完整的知识体系，在学习的过程中学生普遍缺乏学习兴趣，考试的时候往往通过死记硬背来应付。此外，大多数教师在多媒体技术的使用上过度依赖PPT，以“计算机+大屏幕”代替了传统“黑板+粉笔”教学模式。教师利用PPT授课，在高校十分普遍，PPT能大大提高讲课进度，但板书仍不可缺少，尤其在例题的讲解过程中，必须利用板书作为补充，事实证明板书在课堂教学中具有极大的灵活性。另外，在理论与实践教学安排上，以往教学大多采用先理论后实践的教学模式，这种方法的缺陷是实践和理论的教学过程分别在不同的时间和空间完成，学生上机时早忘记了理论内容，教学效果较差。

1.2学生学习兴趣低

“C++程序设计”的内容庞大、语法抽象，GIS专业的学生大多编程基础较差，要学好这门课程具有很大的难度。由于教学课时的限制，为了完成教学任务，传统教学方法主要以教师讲授为主，课堂上师生互动较少、课后缺乏交流。教师的授课内容较少与专业应用联系，学生在学习过程中往往不能理解C++程序设计在后续课程学习中的重要作用，多数学生认为学习C++程序设计只是为了通过计算机国家二级考试，而对C++程序设计在提高自己专业素养方面的作用认识不够，这样导致学生的学习目的不明确，造成了大部分学生对这门课程的学习兴趣与热情不高，从而教学效果很难得到保证。

1.3考核方式单调，高分低能现象普遍

C++程序设计是一门实践性很强的课程，传统教学在期末考试中只考理论，没有上机考试，很多同学写代码的能力很差，但通过对语法的死记硬背，却在考试中能取得比较高的分数。所以课堂上看似理解的知识点，让学生编程实现却很困难，这是较为普遍的现象，主要原因是大多数学生除了上实验课，课外几乎没有去练习编程，而且，目前学生上机实验以验证型实验为主，设计型、综合型实验较少，学生只会参照教材或实验指导书敲代码，离开教师的指导就不能独立编写程序。

2教学改革

2.1教学内容改革

C++程序设计的内容庞大，如果按照章节内容进行逐章逐节的开展教学活动，就会缺乏统一的学习主线，学生在学习过程中难以形成完整的知识体系。对此需要调整教学大纲内容，对教学内容进行精选，舍弃一些细枝末节。修改后的教学大纲分为基础、重点、难点三部分：基础部分主要介绍C++程序的构成及书写形式、C++中数据的存储、表示形式和基本运算；重点部分主要介绍面向过程的结构化程序设计、函数的定义与调用、数组与指针的使用、结构体类型数据的定义与使用、类和对象的定义与使用、运算符重载；难点部分主要包括类的继承与派生、多态性与虚函数。课程的总学时为64课时，其中理论教学32课时，实验教学32课时，在教学过程中教师可根据实际情况进行适当调整，在每一个知识点的讲解过程中，教师要善于对有限的课时进行科学合理的分配，采用略讲与精讲相结合，以此提高教学效率与质量。

2.2实践教学改革

（1）在实践教学过程中实行多层次实验教学，因为不同学生的能力水平存在较大的差异，统一的实验指导书不能适应多层次能力水平学生的需要。例如实验内容可分为必做实验与选做实验，提高综合性与创新性实验的比重，在进行课程实验时，鼓励学生根据自己的实际情况选择合适的实验指导书进行设计，做到既能照顾基础差的学生又能鼓励能力强的学生。

（2）把ACM竞赛引入到c++程序设计实践教学体系，ACM-ICPC是世界上公认的规模最大、水平最高的国际大学生程序设计竞赛，由国际计算机界权威组织美国计算機协会主办，旨在使大学生运用计算机程序设计理论来充分展示自己分析问题和解决问题的能力。ACM竞赛模式新颖，对培养学生的编程实践能力、团队合作精神和软件开发中的创新意识可起到积极的促进作用。在C++程序设计实验教学过程中可以仿照ACM竞赛的要求将学生分组，从较简单的问题解决开始，要求每组学生完成数个难度递增的设计题目，并写出详细的程序代码和总结报告。在每个问题解决的训练过程中，鼓励学生用不同的方案实现，锻炼学生的思维广度和创新设计能力。

2.3教学方法改革

（1）课堂教学与课外辅导相结合，目前教学过程中教师与学生的交流太少，这也是高校中存在的普遍现象。首先，c++程序设计每周计划学时为4课时即每周2次课，导致学生每周只有2次机会与教师在课堂上进行交流；其次，高校教师除了教学还要搞科研或做一些工程项目，一般都很忙，课后很少有时间与学生进行交流，对学生的学习情况知之甚少。学生也反映教师下课就匆匆走人，平时很难见其人影。为了缓解这种现象，可以成立一个C++程序设计兴趣小组，采取自愿报名的形式，确定一间教室作为专用的学习场所，每个星期选一个固定时间由任课教师答疑，学生在学习过程中有不懂的地方可利用这个机会与教师进行交流，对教师的授课方式也可提出建议。通过举办兴趣小组的方式，一方面提高了学生的学习兴趣，营造了良好的学习氛围；另一方面为后面的学科竞赛提供了人才储备。当然，这样会牺牲教师的一些课余时间，学校可对进行了课外辅导的教师进行一定的课时补助。

（2）采用启发式教学法，加强学生思考能力和创新能力的培养，对学生的培养从重知识目标转向重智能目标。启发式教学是指教师根据教学目标，遵循教学规律，在教学过程中依据学习过程的客观规律，通过引导、指导、开导、启示、激发学生的学习兴趣，使学生主动地、自觉地、积极地学习和思考，并主动实践的一种教学方法。很多学生刚开始学习C++程序设计时都觉得C++程序代码枯燥难懂，从而对编程不感兴趣。因此，教师在对学生进行教学时，可将问题启发的理念引人教学环节，采用提出问题→分析问题→解决问题的启发式思维，每个环节通过巧设悬念，引导学生积极思考，寻找解决方法。这样学生在解决问题的过程中自然而然、不知不觉地接受新的知识，吸收新的思想，降低了学习的难度。

2.4考核方式改革

传统教学模式中，C++程序设计课程的考核分为平时考核与期末考试两部分，平时成绩占30%，期末考试占70%，但整个考核评价机制仍不太合理，主要原因在于期末考试只有理论考试，没有上机考试。因此，在期末考试中应采用“笔试+上机考试”的形式，笔试成绩占总成绩的30%，而机试成绩占总成绩的40%，平时成绩仍占30%。这样的考评机制就会迫使学生在课外自觉地增加上机编程的时间，同时教师在教学过程中应重视学生平时的考勤、提交作业情况、上机实验的完成情况，给学生的平时成绩应该公平、公正，有充分的依据，并且对全体学生进行公示，这样学生才会心服口服。通过考核方式改革可大大提高学生的动手能力，尽可能减少高分低能现象，使得学生的综合成绩与他们的真实水平大致相当。

3结束语

本文根据C++程序设计教学过程中出现的问题，从教学内容、实践教学、教学方法、课程考核等方面进行了研究与改革。近几年的教学效果表明，采用以上教学改革措施可提高GIS專业学生的学习热情和学习兴趣，实现了c++程序设计与后续课程的有效衔接，提高了教学质量，有效培养了学生自主学习的能力、分析和解决实际问题的能力、团队协作与工程项目控制的能力，为以后学生从事IT行业工作奠定了良好的基础。