基于在線評測系統的程序設計課程改革與實踐

周銘

【摘 要】實踐教學是程序設計課程的重要組成部分。詳細探討了在線評測系統在程序設計實踐教學中的改革與應用，該系統引導學生自覺和自主地進行程序實踐，培養學生的學習興趣、提高學生的自學和創新能力，在很大程度上提高了教師的教學效率和教學質量。

【關鍵詞】程序設計；實踐教學；在線評測

0 引言

程序設計課程的目的是培養學生掌握基本的程序設計思想和方法，并使學生具備一定的程序設計能力。程序設計課程是一門實踐性很強的課程，實踐教學是其中一個重要環節。程序設計能力最終要體現學生針對問題能夠設計、實現和調試程序，要求學生在學習期間能夠將實踐順利地進行下去，常見問題是，學生掌握了C++語法的細節，但處理實際問題的能力較弱；偏重考試成績，動手能力欠缺；而實踐不足也常是學習效果不佳的主要原因。

目前，多數高校程序設計課程的實踐教學通常是由老師布置題目，學生編寫程序，由老師來評判程序的正確與否。這種形式的實踐教學既缺乏激勵機制，難以引起學生的興趣；又因為需要人工評判程序，評判結果不及時且帶有主觀性，難以調動學生的學習積極性。教師手工評閱程序和指導學生實驗是一項繁重的工作。

程序設計競賽的廣泛開展和OJ（Online Judge，在線評測）網站的涌現給程序設計課程提供了一種新的實踐教學方法。我們在實踐課上根據教學的需要選取國內外著名OJ網站上的試題作為例題、討論題、練習題等，以培養學生獨立分析問題、解決問題的能力，以及分組討論、團隊協作、文檔組織等能力。學生在線提交程序，OJ網站的在線評測系統實時反饋評判結果。OJ網站上的試題一般都具有較強的趣味性和挑戰性，而且評判過程公正、評判結果反饋及時，能引起學生的極大興趣。在課程的最后階段，我們通過課程設計強化學生的學習效果，以及檢驗學生的程序實踐能力。

利用程序在線評測系統代替教師人工評測，不僅減輕了教師的工作負擔，實現了對學生編寫程序源代碼評測的自動化，而且促進了學生進行自主、自覺地學習和訓練，把枯燥的編寫代碼變成一種樂趣，幫助學生真正提高編程技能；還實現了作業及時、客觀、公正的評測。

1 在線評測系統的實踐

1.1 課下自主練習

任課教師可以根據實際情況，提供自己的POJ服務，加入自創的更貼近教學內容的練習題。學生在完成OJ網站上的題目時，程序正確與否完全由評判系統客觀地判定。學生編寫的程序即使通過了題目中給出的樣例輸入數據，也未必正確。為了驗證程序的正確性，學生必然要多擬一些測試數據進行測試。

ACM/ICPC題目對輸出要求是極其嚴格的，只要程序考慮不全面或者格式不對，程序就不可能通過。這種評判方式保證了評判結果客觀、公正。程序提交后，系統將給出程序提交結果。結果信息主要有： Accepted（接受）、Unaccepted（不接受）、Compile Error（編譯錯誤）、Wrong Answer（答案錯誤）、Runtime Error（運行錯誤）、Time Limit Exceeded（超時）等。學生在OJ上提交程序時，可以根據OJ系統反饋回來的評判結果反復修改程序，一直到最終收獲 AC（Accept，程序正確）。這個過程不僅能培養學生獨立分析問題、解決問題的能力，而且每成功解決一道題目都能給學生帶來極大的成就感。這種新穎的實踐形式能較大程度上引發學生的興趣。學生在掌握這些程序設計思想和方法后，可以完成OJ上一些簡單的題目，并從中獲得程序設計實踐的快樂和動力。

1.2 作業提交

批改作業對教師而言是一項繁重的工作，尤其是對程序設計課程.通常作業中的語法錯誤較容易檢查，而邏輯性錯誤則很難發現，需要對程序進行認真的分析，這使得教師的工作量大大增加。現在班級人數都比較多，要做到能夠準確快速地判斷每一個學生設計出的程序的優劣和是否抄襲，并給出合理的成績，教師通過人工的方式是很難完成的。教師在網上抽查學生作業，及時發現問題，如代碼風格，算法、實現手段等，在線評測系統就能夠極大地減少教師花費在檢查學生代碼的正確性、算法性能、抄襲情況、作業的完成率和正確率統計方面的工作，使教師有更多的時間與學生交流和答疑，教師通過查看學生提交的代碼長度、執行時間、占用內存值和提交時間等信息，能快速地發現代碼拷貝現象，同時通過觀察學生提交的正確的和錯誤的代碼，總結出一般性問題，在隨后的課堂上予以有針對性地講解，以達到更好的教學效果。

1.3 測驗考核

現在很多大學開設了OJ系統，大部分學校都把系統放在網站上，同時對公眾開放。如：北京大學POJ現在擁有二十萬余用戶和將近四千道題，每個月都有月賽；杭州電子科技大學的HOJ具有公有和私有兩種類型的比賽，還提供DIY contest，可以讓用戶自己出題和授權來組織一次內部競賽；天津大學的TOJ具有Virtual Contests（虛擬競賽）板塊，它通過把歷年真實的現場比賽過程再現，使用戶可以親身感受到激烈的現場比賽。對于不具備相應硬件條件的學校，POJ也提供網上考試服務。OJ能夠方便地進行考核和組織競賽。將這種考核的平臺和形式貫穿于整個學習過程，對學生的全面提升作用顯著。

2 對實驗環節的改進

實驗教學在教學中所占的比例非常大，尤其是在學分制和開放式實驗教學的改革形勢下，更是培養創新性人才的重要手段。提高學生的程序實踐能力是程序設計課程的目標，我們基于以在線評測為導向的教學思路，通過重新設計這門課程的實踐教學內容，采用分組討論、習題講解、強化課程設計的方式，激發了學生的學習興趣，改變了傳統的教學模式，加強了學生的上機實踐能力，拓展了學生的知識面和學習能力，提高了C++的教學質量。

引入在線評測系統重在將程序設計的實踐有效進行下去，在學習過程中，培養學生興趣，建立考試標準之外的學習動機。他們在學習過程中可以互相討論交流，看到其他人對問題的解決方案，培養起來興趣，由此引出自信。

基于的教學模式符合教學型本科院校培養滿足社會需要、創新型、應用型人才的目標，可以培養團結協作、自主創新、開拓性思維人才，為傳統計算機程序設計類課程的教學模式、實驗室建設提出了改革思路。

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[責任編輯：劉展]