基于程序設計競賽的計算機創新型人才培養新模式

向德生，廖俊國，陳燕暉，吳海波

(湖南科技大學 計算機學院，湖南 湘潭411201)

為了適應科技與經濟日新月異的發展，用人單位越來越關注大學畢業生的綜合素質。在此形勢下，學校應有效地加強大學生綜合素質的培養，提高大學畢業生的就業競爭力。而將程序設計競賽與計算機專業的課程教學體系進行有效的融合，是一種能夠提高學習主動性、拓寬知識面、提升創新能力的有效途徑。本文就如何依托程序設計競賽，對計算機創新型人才的培養模式進行了有益的探索。

一 現狀分析

近年來，計算機專業的教育得到了普遍重視與發展，學生的實際操作能力得到了很大提高，但仍存在一些不足，主要表現在:學生的自主參與積極性不高，很多學生課程學習的目標僅僅是為了通過考試;在課時有限的課內要求完成的編程量太少，缺乏一種機制激勵學生在課外自主訓練;對學生的實踐能力培養不足，傳統的偏重理論教學的課堂教學模式禁錮了學生的創新能力，難以培養學生獨立解決問題的能力;傳統的作業檢查及實驗檢查都是由老師人工進行，受限于老師的經驗及認真程度，欠缺嚴格的數據測試，大大弱化了訓練效果，束縛了學生的創新能力。另外，由于目前國內高校大多不是實行真正的完全學分制，考試這一評價環節要考慮絕大部分學生能夠通過，所以考試對能力的評價也嚴重失真。一個學生可以通過死記硬背考得高分，但一遇到實際問題卻不能靈活運用編程實現自己的想法［1］。

二 依托程序設計競賽，建立創新人才培養新模式

借鑒程序設計競賽相關的一些好的方法，將其融入計算機創新型人才的培養過程，恰恰能彌補前面提到的人才培養存在的不足。

(一)將競賽訓練平臺引入課程實驗教學

搭建基于校園網的程序設計在線評測系統，為學生提供完善的實踐練習平臺和嚴格的測試檢驗平臺。傳統的編程作業或實驗，隨意性很大，題意描述模糊，解答也可以很模糊。而在線評測系統則異常嚴格，題意描述要清楚，解答要準確。這種評測方式雖然要求程序運行的結果要與題意的要求完全一致，但其最大好處是并不限制程序實現的算法，這樣學生可以自由嘗試各種實現算法。另外，通過限制程序運行時間和內存空間，或加強測試數據，可以對一些沒有經過優化的算法加以限制，充分鍛煉學生的實踐能力和創新能力。

(二)將競賽評價機制引入課程考核與評價體系

象C 語言程序設計、數據結構等操作性強的課程應該注重動手能力的培養，因此對傳統的以筆試為主的課程考核體系進行改革，引入競賽評價機制。通過在線評測系統組織考試，考試過程中根據答題情況即時進行動態排名，并以考試結束后的最終排名等客觀數據為主，以老師的經驗為輔進行評價。這樣促使學生在平時的作業或實驗訓練時，隨時都有程序優化的創新意識和爭排名的競爭意識，激發他們在課外還能主動訓練的積極性。

(三)建立四級競賽機制，以賽促學

第一級是基礎課程的學習訓練賽。作業布置、實驗組織都仿照競賽組織作業賽或實驗賽，定期舉行課程學習比賽，激發學生對計算機程序設計的興趣，培養學生獨立解決問題的能力。第二級是定期舉行全校性的選拔比賽和程序設計競賽，擴大影響，吸引更多的學生參與競技比賽并從中選拔一些優秀學生組成程序設計集訓隊，利用業余時間進行系統的訓練。這樣既可以利用優秀學生帶動周圍學生整體編程水平的提高，又可以讓他們代表學校參加各種競賽。第三級是積極參加每年舉辦的市賽、省賽和ACM/ICPC 國際大學生程序設計競賽亞洲區域賽。讓學生走出去和各大強校展開競爭，對所獲成果加強宣傳，讓優秀同學樹立榜樣，擴大影響，以點帶面，吸引更多的同學積極參與。第四級是積極參加企業組織的各種比賽。很多知名IT 企業都舉辦了程序設計人才選拔比賽，如百度公司主辦的百度之星程序設計大賽、網易公司主辦的有道難題創新大賽、Google 公司主辦的Android 應用開發中國大學生挑戰賽以及NVIDIA 中國公司主辦的CUDA 校園程序設計大賽等。積極參加企業主辦的競賽，可以讓學生的學習更加適應企業的需求，提高大學生的就業競爭力。有些參賽同學甚至還能直接獲得企業提供的實習機會或就業機會。

(四)建立人才培養與學科競賽互利共贏的長效機制

只有優質的人才培養模式才能造就優秀的人才去參加競賽，而只有不斷取得成果的競賽才具備榜樣示范作用激勵更多的人才變得優秀。因此要建立一種長效機制，推動人才培養與學科競賽的互利共贏。具體的舉措包括:通過學校網站、電子屏、海報和專題講座等多種形式進行宣傳，擴大學生的參與面，讓更多的學生受益;建立學生創新實驗中心，給學生提供訓練或研究的交流場所;成立計算機協會或ACM 協會，通過協會來推動學生的參與興趣;注意學生梯隊的建設，營造互幫互學、互相趕超的學習氛圍;健全學科競賽評價激勵機制，對獲獎的學生，按獲獎級別相應給予現金獎勵、學分減免或評優保研;對教師給予工作量的補助和現金獎勵，或在評優評職稱時給予政策傾斜;對組織競賽比較出色的學院授予學科競賽先進單位或其它獎勵［2］。總之，要充分調動各方的積極性，使人才培養與學科競賽互利共贏并可持續發展。

三 依托程序設計競賽，全面提升創新型人才的綜合素質

依托程序設計競賽建立的創新人才培養新模式，主要從以下幾個方面全面提升創新型人才的綜合素質。

(一)通過比賽營造積極氛圍，激發自主學習的積極性

在四級競賽機制中，無論是作業賽、實驗賽，還是市賽、省賽、亞洲區域賽，由于比賽過程中采用的都是動態排名機制，公平公開公正，因此可以激發爭上游的熱情，而班中部分人的向上精神又會影響周圍的另一部分人，以點帶面，長此以往則可以慢慢形成較為濃厚的積極向上氛圍。通過在線評測系統提交程序，隨著評測通過率的不斷提高，學生品嘗到了無以言表的快樂和成就感，自信心倍增，從而激發出學習興趣和自主學習的積極性。

(二)拓寬知識面，強化一題多解的創新思維

競賽模式的題目涉及的知識面是非常廣的，幾乎涉及除純硬件之外的所有課程。參與練習或參與比賽越多的同學，其知識面越會得到拓寬與強化。通過精心設計賽題，可以強化一題多解的創新思維。對于程序的運行時間與空間，以及測試數據都要精心設計，讓沒有經過優化的算法不能順利通過，以充分鍛煉學生的實踐能力和創新能力。另外，程序運行的結果要與題意要求的高度一致，培養學生的執行力。

(三)使教師和學生的角色定位與參與更加有利于創新

目前對學生程序設計的評價大多以教師閱讀學生程序給出評分為主，但不同學生的編程風格和解題思路各不相同，使得教師的評閱工作量很大，且不能做到精確評價，甚至可能對原本一題多解的創新解答做出錯誤的評價［3］。而采用競賽模式的評測機制后，在線評測系統對學生的各種創新解答都可以做到精確評價，這樣教師便有更多的精力去指導學生進行解題思路的創新和程序錯誤的調試。

構建了基于校園網的程序設計在線評測系統后，由于可以通過校園網在校園內的任何地點隨時用電腦或手機登陸，在線提交程序，系統自動返回評測結果，因此學生的參與地點不再局限在實驗室，參與時間也不再局限在課內，非常有利于學生的自主學習與創新。

(四)鍛煉學生的競爭能力和抗壓能力，培養良好的心理素質

在四級競賽機制中，無論是練習賽還是真正的競賽，參賽隊之間都能互相看見對手的做題情況，而且根據答題情況即時進行動態排名，給學生帶來了因競爭而產生的巨大心理壓力，在壓力下能否正常發揮或當答題陷入困境時能否及時調整，良好的心理素質將會起到至關重要的作用。通過平時大大小小不同級別的比賽，可充分鍛煉學生的競爭能力和抗壓能力，為畢業后能適應工作和社會的壓力打下良好的基礎。

(五)通過組隊訓練培養學生的團隊協作能力

為了適應軟件企業按照軟件工程方法進行開發的需求，要盡早地培養學生的團隊開發能力。而按照競賽模式進行組隊訓練能很好地鍛煉這方面能力，因為按ACM/ICPC 規則組織的程序設計競賽都是3 人一組共用一部機器來比賽，對小組成員的分工協作、默契配合提出了較高的要求，需要具備良好的心理素質和現場應變能力。

(六)培養學生的邏輯思維能力和科研能力

經過競賽培養的學生具有比一般學生更好的邏輯思維能力和科研能力。因為要想在競賽中獲得好成績，訓練的一個重要目標就是要對解題思路不斷創新，對算法不斷進行優化。例如，解決同一個問題，沒經過訓練的同學可能需要花1 個小時編寫100 多行代碼解決，但經過訓練的同學恐怕就只要花幾分鐘編寫幾行代碼就能快速解決。經過訓練的同學其科研能力也相對較強，當然教師還可有針對性地設立研究課題來進一步提高其科研能力。

(七)提升學生的英語應用能力

由于計算機科學中大多數資料都是英文資料，且按ACM/ICPC 規則組織的競賽大多是英文題目，這讓參與其中的學生長期、持續地進行英語學習，提升了英語應用能力。

四 我校的應用效果

2011年9月，我們將前面提出的人才培養模式逐步應用到2011 級學生的課程教學以及程序設計集訓隊的訓練當中，取得了不錯的效果。首先，從各種作業賽、實驗賽的情況可以明顯地看出學生整體的編程水平有了很大提高，而之前用傳統的寫作業的模式連糾正程序的書寫風格都很費勁。其次，從2012年湖南省程序設計競賽中的表現來看，2011 級學生組成的2 個隊都獲得了省級二等獎，而在之前參加的3 屆省賽中，入學剛滿一年的學生組成的隊伍連三等獎都從未獲過。第三，從競賽的整體情況來看，我校在2012年的各級程序設計競賽中獲得了很多突破，比如首次獲得湘潭市程序設計競賽一等獎(以前都是湘潭大學包攬一等獎的2 個名額)，首次獲得湖南省程序設計競賽團體第四名(以前從未進過前八)，首次在ACM/ICPC 國際大學生程序設計競賽亞洲區域賽中獲獎并獲銀獎(以前連參加現場賽的資格都未獲得)。這些成績足以說明本文提出的人才培養新模式是成效顯著的。

五 結 語

將程序設計競賽引入計算機專業的課程教學體系，可以激發學生自主學習的積極性，鍛煉學生的創新能力與團隊協作能力，促進綜合素質的全面提升，對培養能適應競賽需求、特別是能適應用人單位需求的計算機創新型人才具有非常積極的意義。

［1］郭嵩山，王 磊，張子臻.ACM/ICPC 與創新型IT 人才的培養［J］.實驗室研究與探索，2007，26(12):181－189.

［2］瞿紹軍.以學科競賽為載體，培養大學生創新能力— —以大學生程序設計競賽為例［J］.電腦知識與技術，2010，6(15):3980 －3981.

［3］常子楠.基于ACM 模式的程序設計類課程實踐教學探索［J］.計算機教育，2010(16):144 －146.