一、课程基本信息
课程名称：C++程序设计（面向计算机软硬件技术开发）
课程性质：专业核心课
学分/学时：4学分/64学时（理论32学时，实验32学时）
适用专业：计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、嵌入式系统等
先修课程：计算机导论、C语言程序设计、数据结构
二、课程目标（基于工程教育专业认证标准）
本课程旨在培养学生掌握C++语言的语法特性、面向对象编程思想及其在计算机软硬件技术开发中的实际应用能力。通过本课程学习，学生应达成以下目标：
- 知识目标：深入理解C++的面向对象机制（封装、继承、多态）、模板编程、异常处理、STL库等核心概念，掌握内存管理、指针与引用等底层操作原理。
- 能力目标：具备运用C++进行中大型软件项目开发、系统级编程、硬件接口编程及性能优化的能力，能够针对特定硬件平台（如嵌入式系统）进行跨平台开发。
- 素质目标：培养严谨的逻辑思维、规范的编码习惯、团队协作精神及解决复杂工程问题的创新能力，理解软件工程伦理与社会责任。
三、教学内容与学时分配
模块一：C++基础与面向对象编程（16学时）
- C++与C的兼容性及增强特性（2学时）
- 类与对象：封装、构造函数/析构函数（4学时）
- 继承与多态：虚函数、抽象类、动态绑定（6学时）
4. 运算符重载与友元（4学时）
模块二：高级特性与系统编程（20学时）
- 模板编程：函数模板与类模板（4学时）
- 异常处理与RAII机制（4学时）
- 内存管理：智能指针（uniqueptr、sharedptr）、移动语义（6学时）
- 文件流与I/O系统（2学时）
5. 多线程编程基础（C++11/14标准）（4学时）
模块三：STL库与软硬件开发实践（20学时）
- STL容器、迭代器与算法（6学时）
- 设计模式在C++中的实现（工厂模式、单例模式等）（4学时）
- 硬件接口编程案例：串口通信、GPIO控制（基于Raspberry Pi/Arduino）（6学时）
4. 性能优化技巧：内联、缓存、编译优化（4学时）
模块四：综合项目与工程实践（8学时）
- 跨平台项目开发：Windows/Linux环境配置与编译（2学时）
- 团队项目：嵌入式数据采集系统或游戏引擎模块开发（6学时）
四、教学方法与手段
- 理论教学：采用案例驱动法，结合软硬件开发实例讲解语法与设计思想。
- 实验教学：分层次实验设计，包括基础验证性实验、综合设计性实验及创新性项目。
- 项目式学习（PBL）：以小组形式完成软硬件结合的综合项目，强调需求分析、系统设计与代码评审。
- 线上线下混合：利用MOOC资源辅助理论学习，实验课采用Git进行版本控制与协作。
五、考核方式与评价标准（支撑专业认证毕业要求）
- 平时成绩（30%）：出勤、课堂互动、实验报告（考察学习态度与规范意识）。
- 实验与项目（40%）：个人实验完成质量、团队项目贡献度（考察工程实践与团队协作能力）。
- 期末考试（30%）：闭卷考试，侧重面向对象设计、代码分析与系统编程能力（考察知识综合运用能力）。
六、教学资源与参考教材
主教材：《C++ Primer（第5版）》，Stanley B. Lippman 等著
参考书目：
- 《Effective C++》，Scott Meyers
- 《C++并发编程实战》，Anthony Williams
- 《嵌入式C++实战编程》，Michael Barr
硬件平台：Raspberry Pi 4、Arduino Uno开发套件
软件环境：Visual Studio 2019/Clion、GCC/G++、CMake
七、课程对毕业要求的支撑（依据工程教育认证标准）
本课程重点支撑以下毕业要求指标点：
- 工程知识：掌握C++在软硬件开发中的数学、自然科学与工程基础。
- 问题分析：能够运用面向对象方法识别与表达复杂工程问题。
- 设计/开发解决方案：设计满足特定需求的C++软件模块或硬件交互系统。
- 使用现代工具：熟练使用IDE、调试器、性能分析工具及硬件开发平台。
- 团队沟通：通过项目协作提升文档编写、技术汇报与团队协作能力。
八、课程特色与持续改进
- 特色：强调C++在“软硬件协同开发”中的应用，融入嵌入式、物联网等前沿案例。
- 持续改进机制：通过学生评教、项目成果分析、产业反馈定期修订教学内容，保持与行业技术发展同步。
本大纲以工程教育专业认证为导向，注重理论与实践结合，旨在培养具备扎实C++功底、能胜任计算机软硬件技术开发的高素质工程人才。
