費雄偉 周建存 陳偉宏

摘要：針對計算機程序類課程的實踐訓(xùn)練效果欠佳的問題，分析了問題產(chǎn)生的原因。以問題教學(xué)法為基礎(chǔ)，采用ACM競賽模式（國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽模式）來改革計算機程序類課程教學(xué)，給出了改革方案的理論依據(jù)、具體內(nèi)容和實施過程。實際效果表明，該改革方案能有效地提升計算機程序類課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：實踐訓(xùn)練；ACM競賽模式；教學(xué)質(zhì)量；教學(xué)效率

作者簡介：費雄偉（1980-），男，湖南祁陽人，湖南城市學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，講師；周建存（1977-），男，湖南寧鄉(xiāng)人，湖南城市學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，副教授。（湖南 益陽 413000）

基金項目：本文系湖南省教育廳教改項目（項目編號：湘教通[2012]401號379）、湖南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目（項目編號：湘教通[2011]315號345）、湖南省教育科學(xué)規(guī)劃院課題（課題編號：XJK011CGD037）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0098-02

計算機程序類課程是培養(yǎng)計算機各專業(yè)學(xué)生學(xué)會編程或者完成軟件產(chǎn)品的課程。它的教學(xué)成敗關(guān)系到學(xué)生是否具有計算機專業(yè)工作能力，能否滿足市場的需要，能否找到合適的工作。因此在我國各高等院校將其作為核心課程，師資投入也很大。但目前我國的計算機程序類課程存在著如下幾個問題：

第一，程序類課程實踐訓(xùn)練題型單調(diào)。學(xué)生往往根據(jù)理論教學(xué)對應(yīng)的章節(jié)知識點練習(xí)書后的練習(xí)題。這些練習(xí)題存在缺乏對應(yīng)的應(yīng)用場景、難度較低、無法發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性思維等缺點，造成學(xué)生對其興趣不足或者訓(xùn)練不夠。[1]對于需要提高編程能力的學(xué)生而言，他們需要挑戰(zhàn)性的題目來訓(xùn)練自己。為了吸引學(xué)生利用課余時間練習(xí)程序，需要有實際應(yīng)用背景的題目，能激發(fā)學(xué)生興趣的題目。

第二，程序類課程實踐效果評價不客觀。學(xué)生完成程序類課程的實踐練習(xí)后，一般由老師檢查實踐練習(xí)的結(jié)果并進(jìn)行評價。[2]有時，程序能在幾次運行時保持正確，但程序本身錯誤。以教師只通過有限次地運行程序來斷定是否正確，可能存在著偏頗。所以教師對實踐效果的評價并不科學(xué)，存在著某些結(jié)果正確但程序錯誤的情況，而學(xué)生提交的程序作業(yè)種類和版本各異，造成教師評價工作量過大，評價質(zhì)量不高等問題。

第三，程序類課程實踐缺乏反饋。傳統(tǒng)的程序類實踐課程沒有平臺的支撐，無法統(tǒng)計學(xué)生完成的程序存在的問題，也無法知道學(xué)生之間的差異，無法發(fā)揮實踐反饋的作用。若能利用計算平臺分析學(xué)生完成程序作業(yè)的情況，找到存在的問題，針對性地加以輔導(dǎo)和講解，對提高學(xué)生編程能力的提高很有好處。為了解決上述問題，采用ACM競賽模式改革計算機程序類課程教學(xué)，系統(tǒng)地提出方案的理論依據(jù)、具體內(nèi)容和實施過程。

一、ACM競賽模式教學(xué)改革

ACM（Association of Computing Machinery）競賽，即國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽，始于1970年，由美國計算機協(xié)會（Association of Computing Machinery）主辦的一年一屆的國際性賽事。該賽事的目的是展示大學(xué)生分析問題、設(shè)計算法、編寫程序、解決問題的綜合能力，同時采用3人一組的形式，也賽出大學(xué)生的團隊協(xié)作和組織能力。[3]經(jīng)過30多年的發(fā)展，它已成為全球大學(xué)生計算機程序能力競賽活動中最有影響的一項賽事。ACM由3名隊員為一組代表所在學(xué)校參賽，比賽形式為每隊使用1臺計算機在5個小時編程解決6至10個挑戰(zhàn)性問題。編程可以使用C、C++或Java，完成之后提交給判題系統(tǒng)。判題系統(tǒng)通過運行大量的測試用例來判定答案正誤或其他問題（超時或超內(nèi)存）并返回給選手。比賽的第一名頒發(fā)金牌，要求正確答題數(shù)最多且總用時最少（用以區(qū)分正確結(jié)題數(shù)目一致的排名）。以后的排名，先按正確答題數(shù)，同正確答題數(shù)時按總用時少的方式排序。排名第2和排名第3的分別頒發(fā)銀牌和銅牌。基于ACM競賽模式的教學(xué)改革指采用ACM競賽的辦法，以靈活地方式組織學(xué)生按照ACM判題的方法進(jìn)行程序設(shè)計練習(xí)或測試的一種模式，旨在提高學(xué)生對編程的興趣、學(xué)習(xí)效率和評價客觀性。[4]

二、計算機程序類課程實踐教學(xué)改革方案

1.方案理論依據(jù)

該方案的理論依據(jù)來自問題教學(xué)法。問題教學(xué)法首先由前蘇聯(lián)教育家馬赫穆托夫等人提出并倡導(dǎo)。該方法首先由教師根據(jù)教學(xué)任務(wù)設(shè)計出教學(xué)問題，同時將問題創(chuàng)設(shè)一個問題情景，然后，向?qū)W生提出教學(xué)問題及其情境，激發(fā)學(xué)生熱情和探索未知的興趣，接著要求學(xué)生利用已有的知識水平，分析問題、創(chuàng)造性地解決問題，最后提升為對知識的獲得和能力的鍛煉。[5]

問題教學(xué)法相對傳統(tǒng)教學(xué)而言，有著明顯的優(yōu)勢，[5]主要體現(xiàn)在以下三個方面：

（1）學(xué)生的教學(xué)活動模式方面的優(yōu)勢。問題教學(xué)的學(xué)生活動模式為“產(chǎn)生困窘—探索—掌握”；而傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生活動模式則是“聽—記—練”，顯然問題教學(xué)在學(xué)生活動模式方面更為主動，更能激發(fā)學(xué)生的能動性。

（2）問題定位方面的優(yōu)勢。問題教學(xué)法把問題定位為有智力價值的教學(xué)材料，并為該材料設(shè)置情境，用來引導(dǎo)教學(xué)過程，而傳統(tǒng)教學(xué)把問題定位為學(xué)生接受知識過程要經(jīng)歷的考驗，用來做作業(yè)或考查學(xué)業(yè)成績。顯然問題教學(xué)對問題的定位比傳統(tǒng)教學(xué)對問題的定位更為科學(xué)和客觀。

（3）教學(xué)程序方面的優(yōu)勢。問題教學(xué)的教學(xué)程序是首先創(chuàng)設(shè)問題情境，再經(jīng)歷探索，把未知創(chuàng)造為已知，而傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)程則相反，首先向?qū)W生傳授現(xiàn)有知識，再要求學(xué)生把已知應(yīng)用到未知中去。顯然問題教學(xué)的教學(xué)程序能滿足人的探索欲望，體會了獲得知識的過程和樂趣，教學(xué)程序更為積極。

問題教學(xué)法的操作難點主要是對教師的教學(xué)技能要求高。這是因為問題教學(xué)法，圍繞問題展開，以創(chuàng)造性解決問題為中心，以任務(wù)的完成和升華來結(jié)束。因此問題情境顯得尤為關(guān)鍵，這就需要精心設(shè)置問題，并置入一個現(xiàn)實貼切的情境中去，所以對教師而言難度較大，要求也高。對此，教師必須系統(tǒng)地經(jīng)過這些方面的教學(xué)技能培訓(xùn)。為了解決教師在程序設(shè)計類課程中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)技能培訓(xùn)方面的不足，利用ACM平臺，集合各個專業(yè)教師和計算機專家的力量，并引入專家判題的形式，為實施問題教學(xué)提供了條件和資源。目前北京大學(xué)、浙江大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)等都在網(wǎng)上開放了基于ACM模式的在線判題系統(tǒng)（Online Judge System）。[6]教師可以利用它，進(jìn)行在線的出題，選擇題目進(jìn)行測試或練習(xí)。它的題目數(shù)目很多，涉及到計算機程序類課程的各種算法和應(yīng)用，學(xué)生可以自由練習(xí)也可以由教師指定題目進(jìn)行練習(xí)，重要的是能夠進(jìn)行實時的判題，也能給出反饋信息和排名情況。

2.方案具體內(nèi)容

作為湖南城市學(xué)院而言，由于計算機專業(yè)辦學(xué)時間短，積累和沉淀少，可以利用其他大學(xué)的基于ACM的在線判題系統(tǒng)。筆者選擇的是杭州電子科技大學(xué)的在線判題系統(tǒng)，因為它的題型適合應(yīng)用型本科院校的需求，且提供了對學(xué)生的引導(dǎo)，幫助其使用和循序漸進(jìn)地學(xué)好計算機編程。[7]改革的課程是筆者開設(shè)的計算機程序類課程：C語言程序設(shè)計、C++程序設(shè)計還有Java程序設(shè)計。改革的內(nèi)容分為平時練習(xí)、課堂練習(xí)、月末的測試和考試，均在杭州電子科技大學(xué)的在線判題系統(tǒng)中進(jìn)行。

3.方案實施過程

課堂練習(xí)按照教學(xué)進(jìn)度完成對已學(xué)知識的檢驗和鞏固的目的。其實施過程是教師根據(jù)已學(xué)和在學(xué)的理論部分知識，編寫或選擇匹配的訓(xùn)練題目，要求學(xué)生在上機實踐課時內(nèi)完成。教師對完成情況進(jìn)行統(tǒng)計、分析和記錄成績，以此指導(dǎo)下次教學(xué)。平時練習(xí)由學(xué)生自主選擇題目進(jìn)行練習(xí)，教師只規(guī)定完成的數(shù)目，逐月計算學(xué)生平時練習(xí)的完成度。月末時，由教師按月度學(xué)習(xí)進(jìn)度，編寫或選擇一套測試題目，要求學(xué)生按照ACM競賽規(guī)則完成一次實戰(zhàn)比賽。教師根據(jù)比賽情況分析和統(tǒng)計，以進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生也體驗到對知識的綜合運用和激烈的競爭，對提供其學(xué)習(xí)動力，鍛煉其競爭能力大有好處。月度成績好的同學(xué)，篩選為學(xué)校ACM競賽隊的選手，進(jìn)行專門地培訓(xùn)，進(jìn)一步挖掘?qū)W生潛能和激勵學(xué)生。期末時，組織所有任課教師，精心組織一次全課程的競賽作為課程的考生成績，讓考試客觀且公平地反映學(xué)生的水平。

三、改革效果

經(jīng)過對信息科學(xué)與工程學(xué)院（以下簡稱“我院”）3個專業(yè)計算機程序類課程3年多的改革，已經(jīng)看到了較為明顯的效果。一是在湖南省大學(xué)生程序設(shè)計競賽中成績逐步提升，由幾年前湖南省大學(xué)生程序設(shè)計競賽中獲得1個三等獎或沒有，提高到在2011年第7屆湖南省大學(xué)生程序設(shè)計競賽獲得了3個三等獎，在2012年第8屆湖南省大學(xué)生程序設(shè)計競賽獲得了2個三等獎，2013在湖南省第9屆程序設(shè)計競賽獲得了2個二等獎和1個三等獎的佳績。二是學(xué)生考取軟件設(shè)計師的人數(shù)也逐步提升。三是我院的學(xué)生就業(yè)率在全校名列前茅，2012屆畢業(yè)生一次性就業(yè)率達(dá)到93.5%?？梢娀贏CM模式計算機程序類課程的教學(xué)改革提升了課程教學(xué)質(zhì)量，有效地鍛煉了學(xué)生解決問題的能力。

改革的另一個明顯的效果是提升了教學(xué)效率。改革所基于的ACM平臺共享了大量優(yōu)秀的計算機編程類題目，這些題目有情境，有梯度，也能進(jìn)行客觀判分。這些資源和平臺功能節(jié)省了教師的大量時間，提高了教課的效率。同時，學(xué)生也能在此平臺上，隨時隨地進(jìn)行練習(xí)、測試和考試，能夠挖掘自己的潛力，系統(tǒng)和循序漸進(jìn)地進(jìn)行編程能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)習(xí)的效率。

四、結(jié)語

為了適應(yīng)湖南城市學(xué)院“應(yīng)用型本科院?！钡霓k學(xué)定位，采用問題教學(xué)法，在ACM競賽模式下對我院的程序設(shè)計類課程進(jìn)行了改革。該改革改變了計算機程序設(shè)計類課程訓(xùn)練效果不佳的窘境，很好地解決了訓(xùn)練題型少、評價不客觀和缺乏教學(xué)反饋等問題。通過近三年的實施效果表明該改革有效地提升了計算機程序設(shè)計類課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。下一步的工作是將該改革方法在計算機程序設(shè)計類的課程設(shè)計課程中加以探索和推廣，還有對計算機專業(yè)的其他課程也可以進(jìn)行基于問題教學(xué)法的改革方案的設(shè)計和嘗試。

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（責(zé)任編輯：王意琴）