不少刚接触C++的计算机科学与技术专业的新生都会有这样的茫然:我们天天练指针、啃内存管理,还要学什么封装、抽象、多态这些听起来就玄乎的面向对象知识,除了应付考试,在现在到处都是AI的时代,到底能用上吗?今年,我们计算机科学与技术专业紧扣AI行业的真实需求,推进“以学生为中心”教学改革,就是要破解“书本知识和行业应用脱节”的老问题,把C++程序设计课从封闭的实验室,直接搬进大家都看得见的真实行业场景。

今年出圈的机器人表演可不少:春晚舞台上24台机器人齐跳开场舞,动作分毫不差;机器人主题晚会上,上百台机器人集体走台,零失误完成整个流程;湖南卫视跨年晚会上,机器人哪怕在舞台激光的强光干扰下,依然能保持半厘米级的定位,不会踩错舞步;东方卫视的AI机器人甚至能说一口标准上海话,帮主持人撑场;面向全球直播的大型机器人主题晚会,由200余台机器人主导,融合了舞蹈、小品、武术、歌曲、走秀等多元形态,是机器人在文化娱乐领域的重要探索……。
这些“吸睛”的案例融入教学设计,将C++的课堂从老师直接讲概念、讲原理,变成引导学生对“机器人群控系统”底层逻辑的主动探索。
通过拆解“机器人群控系统”,一下子让书本上的知识点活起来了:把每台机器人的位置数据、运动参数都封装成了私有成员,只对外留设置动作、读取位置的接口——这样哪怕改一台机器人的参数,也不会影响其他机器人的运行,刚好对应封装“隐藏细节、保护数据”的作用;把所有机器人共有的“移动、定位、同步”功能提取出来做了抽象基类,只定义接口不写具体实现:比如舞蹈机器人要按节拍动,主持机器人要按台词动,我们不用给每个机器人重写整个框架,只要继承基类再重写对应动作方法就好;不同机器人走不同的动作逻辑,但我们可以用多态,通过基类指针调用对应机器人的方法,哪怕舞台上再加10台新机器人,也不用改原来的调度代码,直接加新的子类就行;进而再用上模板做通用的传感器数据处理,不管是激光传感器还是视觉传感器,只要套上模板就能处理数据,不用给每种传感器重写一遍逻辑,省了好多重复功夫。

之前的课堂上学生难免觉得这些面向对象的概念太抽象,不知道学了能干啥——现在才发现,想要让上百台机器人同时动不混乱,想要后续加新机器人不推翻整个代码,全靠这些知识点搭框架。原来那些啃了好久的概念,真的能实打实支撑起一场完整的机器人表演,原来晚会上好看的表演,就藏着天天学的内容。
然而,解答了C++有什么用还不够,另一个热门话题还在冲击着课堂:AI如此强大了,我们还要花功夫学编码吗?围绕这个话题,任课教师不着急单向说教,不硬性阻止学生利用AI工具完成作业,而在不断的实践中,学生们切实感受到:大模型能帮我们写零散的代码片段,但要搭出上百台机器人同步运行这样的的稳定框架,还得靠我们自己把封装、多态这些基础知识点用对——AI只是工具,底层的设计逻辑,还是要我们人来捋清楚。
推进SC教学改革,我们就是要把课本和行业绑在一起:让计算机专业的学生,看得见知识点的实际用处,摸得到代码的实际力量。所谓AI的底层框架,不过是一群计算机人,用好一个个基础知识点,一步步扎实搭出来的未来。