基于“互联网+”与大数据技术的C++程序设计课程教学改革与创新

赵光峰，冯玉芬

基于“互联网+”与大数据技术的C++程序设计课程教学改革与创新

赵光峰1，冯玉芬2

（1. 唐山师范学院 教育科学研究所，河北 唐山 063000；2. 唐山师范学院 数学与信息科学系，河北 唐山 063000）

针对C++语言程序设计课程教学中存在的问题，提出建设个性化强、教学资源丰富的网络教学平台，教师秉持与时俱进、教学相长的理念在新的知识体系结构下构建良好的教学环境，引导学生主动思考，勇于实践，积极创新，构建平台、教师、学生三位一体的基于“互联网+”与大数据技术的程序设计课程教学模式，提升课程的教学质量。

“互联网+”；大数据技术；C++语言教学

1 引言

当前，“互联网+”已经渗透到多个领域中，“互联网+教育”也已在世界范围内兴起。慕课、微课等基于互联网的教学形态深刻地改变了教与学的模式，互联网教学平台的产生进一步发挥了信息处理技术在教学中的作用[1]。网络公开课提供课堂实录的录像，在网上供全世界的求知者学习。如美国麻省理工学院是免费开放教育资源的先驱，把多门课程的课件、教学视频放在网站上，并提供课程的作业，让学习者通过“互联网+教育”的形式免费进行学习[2]。同样，大数据技术也对教育质量的提高产生了深远影响，网络在线课程教学与大数据结合，通过收集和分析教学资源的质量、学生在线学习视频课件的时间、参与学习活动、发表课题讨论、提出问题和回答问题及完成作业的次数等数据，可以获得学生更真实的反馈信息，有助于教师有针对性地选择授课内容，调整教学方法，优化课程的过程设计，提高教学效果[3-5]。

2 C++程序设计在传统教学中存在的问题

2.1 课程难，课时少

C语言是一种计算机程序设计中级语言，很好地兼顾了程序的开发效率和运行效率。与低级编程语言相比，它有容易理解的语法和表达方式，因而有比低级语言更好的开发效率。同时它还使用指针等非常接近底层硬件运行机理的概念，在保证运行效率的同时，增加了作为大学低年级学生的理解难度。

C++既有C语言的全部特点，又增加了C语言不具备的面向对象的编程等先进的编程思想。与面向过程的编程相比，面向对象的编程使程序的执行过程更难理解。

因而，无论对于教还是对于学来说，C++程序设计都是相关专业的一门极富挑战性的课程。然而随着教学改革的不断深化，C++程序设计与其他许多专业课程一样，课时都在逐步递减。

2.2 疑问多，答疑少

对初学者而言，C++程序设计思想很难理解，在学习过程中往往都有许多疑问。然而，随着我国高等教育规模的快速增长，许多高校都面临着专业教师严重短缺的问题，且一直未得到有效解决。为了保证完成教学任务，每位一线教师都在超负荷地工作，很难保证课后对学生辅导答疑解惑的时间。因此，学生学习入门阶段产生的疑问不能及时得到有效的辅导和解惑。

2.3 理论多，实践少

C++程序设计课程是一门实践性很强的课程。但是，由于计划安排的学时少，因而计划学时基本只够用于讲解理论性的内容，用于学生进行实践训练的时间很少，从而导致学生的实践能力低下。

我们在教学实践中还曾遇到C++程序设计教与学其他一些问题，不再赘述。

3 构建平台教师学生三位一体的“互联网+”程序设计课程课堂教学模式

目前，网络在线公开课是“互联网+教育”的一种常见形态。网络在线公开课将教、学、管、考合为一体，课前学生可以在网络教学平台上进行自主学习，课堂上教师讲授知识点，并在平台上录入丰富的习题供学生操作，根据学生提交情况了解学生的掌握程度，课后学生通过在线公开课学习平台进行拓展练习，巩固学习内容，这样可将课前、课堂和课后紧密整合，在一定程度上激发学习者的探索创新精神。微课与微教案、微课件、微习题、微反馈、微反思紧密地结合起来形成相对完整的环[6-8]。

为了能够收集、分析学生的学习行为数据，为学生在学习方面及教师在教学资源建设方面给出基于大数据分析的智能化指导和建议，形成学生、教师、平台三位一体的全时空教学课堂，本课题组开发了C++程序设计学习平台。该平台除了提供丰富的学习资源外，更注重学生学习行为的记录、分析、反馈与学生学习任务的优化。

3.1 个性化的课程教学平台资源

图1和图2是辅助教学系统的部分功能演示效果。

图1 网络辅助教学系统

图2 在线学习页面

个性化在线教学平台包括网络辅助教学系统和在线公开课网站两部分。其中辅助教学系统是提供丰富的习题库和在线考试的系统。教师可以根据指定的知识点从题库里随机抽取，编制试卷。系统还有完善的自动评测功能，根据分值给测试者人性化的测评结果，激励学生进一步参与学习，大大提高了学生学习兴趣。

在线公开课网站课程资源建设平台页面如图3所示。

图3 C++语言程序设计网络在线教学平台

该平台将C++课程包含的12章内容分解成126个知识点，分别录制授课屏幕录像，每个视频长度不超过15分钟，便于学生课前预习，课下复习、操作、实践。

学生能在课堂上联网到平台，用针对本次课程的习题检测学生的掌握情况，把操作和上机的结果上传到平台。这样既对学生是一种监督，教师也能够及时准确地了解课堂教学效果。

在线公开课网站平台还嵌入了查看统计结果、跟踪学生学习进度、统计学生的学习访问量、课堂活动、作业统计、考试统计及讨论活动等功能。示意图见图4、图5、图6。

通过分析学生学习行为，可以揭示学习数据之间隐藏的关系、模式和趋势，利于掌握学生的学习规律，提供个性化学习指导，提高学习效率，优化学习过程，改进学习效果。

图4 课程统计项目

图5 资源访问分布图

图6 任务点分布，学生综合成绩分布

3.2 与时俱进的教学理念

在“互联网+”与大数据技术的时代背景下，人们知识体系结构的构建方式发生了很大的变化，学生获取知识的渠道也更加丰富。在这样新的知识结构体系下，教师的教学理念也必须与时俱进，不能把学生看成被动的知识接收者，而应把他们当成知识的传播者和创造者。教师应去解惑、启发，与学生互动，形成自己的讲授风格；教师应始终秉持“与时俱进”“教学相长”的理念，清楚地认识到学生和老师的位置是平等的，建立良好的师生关系，充分利用教学资源，营造出良好的学习氛围。程序设计语言课以问题为引导，激发学生的程序设计思维，鼓励他们动手实践尝试，正确地认识上机过程出现的错误，鼓励学生换位思考，把自己当成老师进行提问，然后自己寻找解决问题的方案。课堂上教师要重视与学生的交流，通过学生的眼神、表情等不断地检查自身的教学效果。

3.3 三位一体的课堂教学模式

辅助教学系统、在线教学网络平台、微视频、精美的课件、课堂活动、网上讨论、课堂测试等等都是教学手段，各种教学手段的使用都不是目的，教学的最终目的是如何让课程走进学生的心里，与学生进行一种对话，解决学生在听课中的疑惑，抓住学生感兴趣的问题。通常教学内容侧重语法、语句和程序设计结构等基本知识的讲解，导致学生感到很抽象，不知道为什么要学。上机基础操作跟不上，习题案例没有与专业结合，致使不知道在什么地方用。所以，教师要以“精炼理论、加强实验、注重应用”的思想为指导，采用理论教学、基础实验和综合应用设计三方面结合的教学方法，利用网络教学平台让学生提前浏览学习资源，完成简单的识记。课堂上教师要精炼理论知识，留出足够时间进行上机实践，完成经典的、有意义、有价值、可以用多种方法完成的基础实践程序设计。在此基础上提出综合应用开发的案例，由教师引导学生思考，在教师的引导下学生独立完成，阶段性地巩固教学内容。

4 结语

本课题组构建的平台、教师、学生三位一体的“互联网+”程序设计课程课堂教学模式已在教学中使用多年。在新的课堂模式下，大部分学生提高了学习兴趣，尤其是对基础好的学生，效果更加明显。基础较差但是有意愿学好的学生也有很大的进步，大部分能完成基础案例的上机操作任务，总体上取得了良好的教学效果。实践证明，这一教学模式有效地解决了传统模式教与学中存在的问题。

实践中也发现还有要改进的地方：一是对学生课前预习阶段的学习效果没有提供很好的检测手段；二是学生学习行为数据分析的方法、提高分析结果的准确程度有待改善；三是自动布置学习任务的智能化水平有待提高。

[1] 岑琴,赵建民.SPOC环境下的C语言程序设计课程教学[J].计算机教育,2019,17(5):61-63.

[2] 朱庆莉,顾恒.互联网背景下普通高校教学改革与发展的研究[J].当代教育实践与教学研究,2019,7(19):40- 42.

[3] 陈彦君,王朋娇.“互联网+教育”背景下基于O2O模式的高级语言程序设计教学改革研究[J].软件导刊,2018, 17(1):143-144.

[4] 钟敏,张学辉,郑立垠.“互联网+”情境下程序设计课程教学改革实践[J].教育教学论坛,2019,11(5):127-128.

[5] 李红艳,刘荣.MOOC与大数据技术在大学计算机基础教学中的应用研究[J].教育现代化,2017,4(5):85-86.

[6] 常海波,崔丽影.“互联网+”时代混合教学模式的探索[J].教育教学论坛,2019,11(3):161-162.

[7] 王昕,周明月.“互联网+”时代电子与模拟电子技术课程混合教学模式研究[J].高教学刊,2019,5(9):16-18.

[8] 杨继武.关于大数据技术在计算机差异化教育中的应用探析[J].课程教育研究,2019,8(10):41-42.

Teaching Reform and Innovation of C ++ Programming Course Based on the "Internet+" and Big Data Technology

ZHAO Guang-feng1, FENG Yu-fen2

(1. Institute of Education Science, Tangshan Normal University, Tangshan 063000, China; 2. Department of Mathematics and Information Science, Tangshan Normal University, Tangshan 063000, China)

Aiming at the problems existing in the traditional teaching of C++ programming course, this paper puts forward the idea of a network teaching platform with strong individualization and rich teaching resources, teachers uphold the concept of keeping pace with the times and teaching at the same time in the new knowledge architecture. So a good teaching environment is built up, the teacher guides the students to think actively, to have the courage to practice, and to actively innovate, and build a teaching pattern of programming based on the “Internet +” and big data technology in the trinity of platform, teachers and students, so as to improve the teaching quality of the course.

"Internet+"; big data technology; C++ language teaching

TP391

A

1009-9115(2019)06-0123-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2019.06.029

河北省高等教育教学改革研究与实践项目（2017GJJG295），唐山师范学院教育教学改革研究项目（2018001022）

2019-06-11

2019-09-20

赵光峰（1964-），男，山东泰安人，博士，教授，研究方向为模型检验、形式化方法、人工智能。

（责任编辑、校对：田敬军）