張 泳，柯海豐，陳 蒙

（1.浙江大學(xué)城市學(xué)院 計算機與計算科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310015；2.新疆大學(xué) 科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆 阿克蘇 843000）

0 引 言

當(dāng)我國高等教育發(fā)展到一定階段時，應(yīng)用型成為必然發(fā)展方向：一方面，隨著我國高等教育普及程度和規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的精英教育逐漸向應(yīng)用型轉(zhuǎn)化；另一方面，社會對應(yīng)用型人才的需求也不斷擴大，使應(yīng)用型本科院校的比重不斷增大[1]。

計算機類專業(yè)是典型的工科專業(yè)，實踐性強，對學(xué)生的應(yīng)用能力要求高，程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力更是該專業(yè)的核心能力，直接決定了專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)的計算機類專業(yè)在人才培養(yǎng)過程中，偏重于理論知識的系統(tǒng)性和完整性，忽視了對學(xué)生的實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)[2]，從而出現(xiàn)畢業(yè)生專業(yè)能力與企業(yè)需要不匹配的現(xiàn)象。同時，目前在實際專業(yè)教學(xué)過程中仍存在一些問題：①課堂教學(xué)在教學(xué)學(xué)時、教學(xué)形式、教學(xué)規(guī)章制度等方面受限，對學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不充分；②第二課堂沒有被有效地組織和利用于學(xué)生自主自覺的學(xué)習(xí)；③學(xué)生鉆研創(chuàng)新能力不夠。因此，對應(yīng)用型本科院校計算機類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力進行研究探討具有重要的現(xiàn)實意義與價值。

筆者以培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力為目標(biāo)，提出了以程序設(shè)計競賽為驅(qū)動平臺的改革思路，設(shè)計了以程序設(shè)計競賽為主線的課程群，組織了基于主題的混合探究式學(xué)習(xí)，開展了一系列學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新科研項目，從而構(gòu)建了“競賽驅(qū)動，課程內(nèi)外融合；探究學(xué)習(xí)，應(yīng)用創(chuàng)新并重”的程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系(如圖1所示)，取得了良好實效。

圖1 程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

1 程序設(shè)計競賽平臺

多年的實踐證實，學(xué)科競賽作為第二課堂范疇，它是學(xué)生鞏固、應(yīng)用和拓展專業(yè)知識的場地，更是學(xué)生專業(yè)關(guān)鍵能力培養(yǎng)和體現(xiàn)的重要平臺[3]。通過開展程序設(shè)計競賽活動，吸引和鼓勵學(xué)生把課余時間充分利用起來，從而為專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。

開展程序設(shè)計競賽是一個系統(tǒng)工程，經(jīng)過10余年的探索與實踐，筆者設(shè)計出一套行之有效的程序設(shè)計競賽實施方案,包括“課程競賽（新生選拔）—校級程序設(shè)計競賽—省級程序設(shè)計競賽— ACM/ICPC亞洲區(qū)賽”的年度競賽計劃，“新生選拔—基礎(chǔ)訓(xùn)練—暑期集訓(xùn)—進階訓(xùn)練—組隊參賽”的培養(yǎng)途徑（如圖2所示）。培養(yǎng)途徑的各階段與課程掛鉤，也與賽事配合，并在實踐中不斷豐富完善各環(huán)節(jié)內(nèi)容。實施方案由ACM程序設(shè)計競賽學(xué)生社團為主體執(zhí)行和實施，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性[4]。近年來，參與競賽的學(xué)生人數(shù)不斷增加，已成為學(xué)院參與人數(shù)最多的競賽之一，這促使學(xué)生的程序設(shè)計能力與水平不斷增強，獲獎數(shù)量與質(zhì)量穩(wěn)步提升。

圖2 程序設(shè)計競賽組織方案

2 程序設(shè)計課程群

對于應(yīng)用型本科高校的計算機類專業(yè)，程序設(shè)計應(yīng)用能力的重要性不言而喻[5]。如何上好第一門程序設(shè)計語言課以及后續(xù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程，基本決定了學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)能力的高低。筆者以計算機類專業(yè)教學(xué)計劃中的“程序設(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”2門必修課程為基礎(chǔ)，陸續(xù)開設(shè)了“ACM程序設(shè)計基礎(chǔ)”、“ACM程序設(shè)計實訓(xùn)”（短學(xué)期）、“ACM程序設(shè)計進階”3門相關(guān)聯(lián)的后續(xù)選修課程，從而構(gòu)建一個以程序設(shè)計競賽為平臺、課內(nèi)外融合的課程群（見表1），以競賽促教學(xué)。在“程序設(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中，通過改革實踐教學(xué)方法和考核方式，開展配套的課程競賽（獲獎?wù)呒臃郑?，激發(fā)學(xué)生興趣，實現(xiàn)與競賽對接，培養(yǎng)學(xué)生的基本程序設(shè)計編碼能力。在“ACM程序設(shè)計基礎(chǔ)”“ACM程序設(shè)計進階”課程中，設(shè)計“教（老師教）—學(xué)（學(xué)生學(xué)）—練（課外練）—賽（現(xiàn)場賽）”的教學(xué)路徑，每3周安排1次現(xiàn)場編程賽，課程成績以競賽排名為主，從而進一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的算法設(shè)計與實現(xiàn)能力。在“ACM程序設(shè)計實訓(xùn)”短學(xué)期課程中，則以集中訓(xùn)練和隊內(nèi)競賽的方式強化學(xué)生的程序設(shè)計算法實現(xiàn)能力。

表1 競賽驅(qū)動的課程群設(shè)計

3 基于主題的混合探究式學(xué)習(xí)

程序設(shè)計競賽難度大、要求高，學(xué)生需要經(jīng)過刻苦訓(xùn)練和鉆研，才能具備很強的應(yīng)用創(chuàng)新能力。探究式學(xué)習(xí)是以培養(yǎng)學(xué)生的研究創(chuàng)新精神為目的，以類似科學(xué)研究的過程、方法和形式進行的學(xué)習(xí)，具有主體性、開放性、綜合性和實踐性的特點。因此，程序設(shè)計競賽與探究式學(xué)習(xí)在對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)與特點方面是有許多相近之處。

在當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達的環(huán)境下，在教師指導(dǎo)下基于計算機網(wǎng)絡(luò)的探究式學(xué)習(xí)模式更為可取。學(xué)生針對研究的主題或問題，開展網(wǎng)上自主探究，通過網(wǎng)絡(luò)查找、收集相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，進行深入分析和研究，并開展網(wǎng)上交流與協(xié)作，將自己的研究成果或問題在網(wǎng)上發(fā)布，與同學(xué)進行交流[6]。然而，單一的學(xué)習(xí)模式往往無法取得理想的效果，因此，在開展程序設(shè)計競賽具體培訓(xùn)相關(guān)的探究式學(xué)習(xí)過程中，還可以應(yīng)用線上與線下混合的學(xué)習(xí)模式（如圖3所示），即“E(ELearning)+ C(Classroom)”的混合學(xué)習(xí)模式。同時，根據(jù)研究任務(wù)的性質(zhì)不同，運用個人獨立研究、小組合作研究、個人研究與集體討論相結(jié)合等3種不同的組織形式。在實際組織研究性學(xué)習(xí)活動時，需要先規(guī)劃好各項研究主題任務(wù)，然后再根據(jù)不同的主題任務(wù)選擇合適的組織形式。通常，個人獨立研究形式可用于競賽試題分析工作,小組合作形式可用于專題研究任務(wù)，而個人研究與集體討論相結(jié)合的形式比較適用于內(nèi)部集訓(xùn)任務(wù)。多年的實踐表明，這種混合模式的研究性學(xué)習(xí)對培養(yǎng)和提高學(xué)生的鉆研能力和創(chuàng)新能力效果頗佳。

通過探究式學(xué)習(xí)，學(xué)生獲得了各類程序設(shè)計算法的相關(guān)知識和應(yīng)用場景。更重要的是，在自主學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)了比普通課程學(xué)習(xí)更強的程序設(shè)計應(yīng)用能力和研究創(chuàng)新能力，這必將為學(xué)生在后期進行科研活動以及將來的行業(yè)發(fā)展乃至終身學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

圖3 混合探究式學(xué)習(xí)

4 大學(xué)生科研創(chuàng)新活動

參加競賽不是目的，不能為競賽而競賽。通過競賽驅(qū)動的課內(nèi)外培養(yǎng)體系，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力，教師還要給他們提供能夠發(fā)揮和展示其才能的場所。大學(xué)生科研項目是一個理想的平臺，組織學(xué)生有計劃有選擇地開展一些能夠發(fā)揮其程序設(shè)計特長的應(yīng)用創(chuàng)新項目，使學(xué)生才能落實到項目層面，從而實現(xiàn)從能力培養(yǎng)到為社會經(jīng)濟做貢獻的轉(zhuǎn)化。

調(diào)查分析表明，在目前的大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃（SRTP）實施過程中，普遍存在參與學(xué)生的科研主體性欠缺、科研素質(zhì)不高等問題[7]。學(xué)生遇到難題時，通常直接詢問指導(dǎo)教師，很少自己查資料鉆研解決，通過前期培養(yǎng)體系培養(yǎng)的學(xué)生，已經(jīng)具備了一定的科研素養(yǎng)。通過各級SRTP的磨煉，其專業(yè)能力會得到進一步的加強和提升。

通過實踐，筆者發(fā)現(xiàn)，通過競賽驅(qū)動的課內(nèi)外結(jié)合體系培養(yǎng)的學(xué)生，在開展大學(xué)生科研創(chuàng)新活動時，腦子活、肯鉆研，科研項目的質(zhì)量與成果也比一般學(xué)生好，深受指導(dǎo)教師歡迎。當(dāng)然，這些學(xué)生比較適合于具有一定難度的算法設(shè)計與開發(fā)類的項目。當(dāng)前，基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的專題項目研究與開發(fā)是專業(yè)熱點之一，其中算法設(shè)計至關(guān)重要，學(xué)生從中可以找到新的用武之地。

5 結(jié) 語

對于計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)來說，程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力是其核心的專業(yè)能力，筆者在多年的教學(xué)實踐中逐漸構(gòu)建出這套程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，在實踐中獲得了較好的效果，學(xué)生的程序設(shè)計應(yīng)用創(chuàng)新能力逐步提高，在學(xué)科競賽、科研項目、就業(yè)深造等方面都取得了可喜的成績。隨著社會經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，筆者將不斷完善培養(yǎng)體系，從而培養(yǎng)出更高質(zhì)量的計算機應(yīng)用人才。