以ACM-ICPC為核心的學生培養(yǎng)體系實踐

張 仕，吳 聞，嚴宣輝

（福建師范大學 數(shù)學與計算機學院，福建 福州 350007）

0 引 言

ACM 國際大學生程序設(shè)計競賽（ACM international collegiate programming contest,簡稱ACM-ICPC或ICPC）是由美國計算機協(xié)會(ACM) 主辦的，是一項旨在展示大學生創(chuàng)新能力、團隊精神和在壓力下編寫程序、分析和解決問題能力的年度競賽[1]。隨著計算機專業(yè)的快速發(fā)展，計算機專業(yè)學生人數(shù)的急劇增加，就業(yè)競爭壓力也越來越大。學生為了能夠更好地提升自己的能力，提高就業(yè)競爭力，以ACM-ICPC為代表的程序設(shè)計類競賽越來越為計算機相關(guān)專業(yè)學生、老師和學校所重視。福建師范大學從2003年開始組織學生參加ACM-ICPC，并逐步參與了各類省級和國家級程序設(shè)計類競賽，逐漸摸索出一套適應(yīng)于自身學生、學校層次的以程序競賽為核心的學生培養(yǎng)體系。

1 研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)部分院校進行了以競賽為驅(qū)動的軟件人才培養(yǎng)，利用程序設(shè)計競賽拓展培養(yǎng)思路，深化課程改革[2-4]。然而，現(xiàn)有的教學實踐改革并沒有形成一套較為完整的，涵蓋基礎(chǔ)培養(yǎng)、選拔、訓練、競賽考核、集訓、退役的管理和培養(yǎng)體系。特別對于一些國內(nèi)非985、211院校，其學生素質(zhì)、自覺性和基礎(chǔ)都無法與頂尖院校相比，因此，有必要針對特定的學生層次，制定完整的以競賽為驅(qū)動的軟件人才培養(yǎng)方法、方案。我們對該方面發(fā)展現(xiàn)狀歸納為以下幾點：

（1）重視與ACM-ICPC為代表的程序設(shè)計類競賽相關(guān)課程的建設(shè)，但輕視與后繼課程的銜接。在現(xiàn)有的一些以競賽為驅(qū)動的教學改革中，著重關(guān)注于如何為ACM-ICPC為代表的程序設(shè)計類競賽提供支持，以及如何提高學生在競賽中解決問題的能力。競賽與課程教學的銜接主要體現(xiàn)在課程為競賽提供支持，以便學生能夠盡早介入，而對于競賽后繼培養(yǎng)課程的銜接，對學生如何由程序設(shè)計能力轉(zhuǎn)向工程創(chuàng)新能力的討論則略顯不足。

（2）重視隊員的選拔和訓練，輕視隊員后繼的培養(yǎng)。在現(xiàn)有一些對ACM-ICPC為代表的程序設(shè)計類競賽的討論中，各個學校老師都非常重視隊員的選拔和訓練。然而，在實際的操作中，由于各種競賽的規(guī)定，有許多學生最后是沒有機會參加現(xiàn)場比賽的。這些二線隊員參加了整個訓練，程序設(shè)計能力、解決問題的能力均得到了極大提高，但是缺少退役后的職業(yè)規(guī)劃、后繼培養(yǎng)。

（3）沒有把ACM-ICPC為代表的程序設(shè)計類競賽和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新競賽加以貫通。程序設(shè)計類競賽項目與創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新類競賽項目的側(cè)重點不同，其中，程序設(shè)計類競賽培養(yǎng)學生解決某一具體局部問題的能力，也就是學生的程序設(shè)計能力、對軟件算法的理解；而創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新類競賽則要求學生具有一定的工程實踐、軟件應(yīng)用和創(chuàng)新能力。現(xiàn)有培養(yǎng)體系和研究缺少這兩者之間的銜接，特別對學生的指導方面缺少一個連貫的安排。

2 以ACM-ICPC為核心的學生培養(yǎng)體系

以ACM-ICPC為核心的學生培養(yǎng)體系建設(shè)主要從4個方面展開，主要包括重視基礎(chǔ)課程教學銜接、團隊的組建（隊員選拔）、訓練和考核、教學培養(yǎng)體系的支持、工程創(chuàng)新能力等方面展開敘述。這4個方面與現(xiàn)有競賽相互促進，圍繞競賽展開，具體關(guān)系如圖1所示。

圖1 研究內(nèi)容的關(guān)系

3.1 重視程序設(shè)計基礎(chǔ)教學

程序設(shè)計類競賽團隊隊員來自于廣大學生，因此，我們首先需要重視程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學工作。對于程序設(shè)計類的基礎(chǔ)性課程，我們將以提高學生動手實踐能力為主要抓手，為此，專門開發(fā)了程序設(shè)計訓練平臺。通過程序設(shè)計訓練平臺為學生提供平時作業(yè)、實驗測試、實驗考核等形式多樣的相關(guān)試題，增加學生動手實踐的機會，從而培養(yǎng)和提高學生的實戰(zhàn)能力。此外在訓練平臺上設(shè)置賽課結(jié)合模塊，內(nèi)含豐富的訓練題庫，為學有余力的學生提供更多的實踐機會。

而平時課程考核的方式在實際教學中起到指揮棒的作用，若沿用原有的以理論考核和期末考核為主的學生考核評價機制，那勢必會對學生動手能力、創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)起反作用。因此，通過和任課教師共同商議優(yōu)化相關(guān)課程的考核方式，轉(zhuǎn)變軟件人才培養(yǎng)過程中的考核方式，改革學生學業(yè)評價制度，建立過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的課程考核方式，逐步加大過程性考核、階段性考核力度，提高平時成績在課程成績中的權(quán)重。

從2013級學生開始，我校計算機專業(yè)部分學生的“程序設(shè)計I——C語言程序設(shè)計”便通過學校的OJ平臺布置作業(yè)，每周還額外布置兩題供學生練習使用。對2013級使用和未使用OJ平臺學習“程序設(shè)計I——C語言程序設(shè)計”的學生進行橫向比較發(fā)現(xiàn)，無論是實踐考核還是后續(xù)課程體現(xiàn)出來的動手能力，使用OJ平臺的學生普遍優(yōu)于未使用OJ平臺的學生。

3.2 隊伍選拔、考核及訓練

選拔隊員除了要注重其平時課程的考核成績外，還設(shè)置多重選拔的方式，特別增設(shè)實踐動手能力選拔上的一票否決權(quán)。

為了能夠促進學生廣泛參與，我們每年至少舉行一次高年級（主要針對二、三年級）程序設(shè)計競賽和一次低年級（針對一年級）程序設(shè)計競賽，為程序競賽人才的選拔提供良好的支撐。從2003年開始組織學院的程序設(shè)計競賽，到后面發(fā)展為學校的程序設(shè)計競賽，該競賽已經(jīng)開展了13屆。對于初次選拔進入培養(yǎng)預備隊伍的學生，則通過設(shè)置多次選拔的方式，讓學生時刻緊繃不上則下、不進則退的神經(jīng)。例如，通過設(shè)置季度賽等方式為預備隊員提供晉級機會，同時也給正式隊員危機感，從而實現(xiàn)能上能下的用人機制。

對于隊員的考核，除了需要考核日常訓練任務(wù)的完成情況外，還要求其參加各個季度的晉級賽，從一定程度上實現(xiàn)以賽代考。對于各類競賽，也將通過設(shè)置積分的方式，作為日后代表學校參加高級別競賽的重要依據(jù)，避免大賽前一次性選拔的偏頗性。

日常訓練則以隊員為主，指導教師和領(lǐng)隊老師為輔的方式展開，包括講座、定期討論等方式，同時對一些典型題目、典型知識點通過專題訓練的形式展開。此外，在日常的訓練中讓老隊員和新隊員結(jié)對幫扶，從而充分利用老隊員在實際訓練和比賽中所積累的經(jīng)驗。

3.3 培養(yǎng)體系的支持

當前，計算機類基礎(chǔ)能力培養(yǎng)課程由“程序設(shè)計I——C語言程序設(shè)計”“程序設(shè)計II——C++語言程序設(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“算法設(shè)計與分析”“高級程序員選講”形成了一個有效的體系，但是對于ACM隊員而言，若待這些課程都學習完成再參與至少需要一年時間的訓練和競賽，那么在工程能力的培養(yǎng)和開拓上必定會有所滯后。為了解決這一問題，從2013級學生開始，在學生學習完程序設(shè)計I后，在大一下學期便開設(shè)程序設(shè)計競賽入門級選修課程“程序設(shè)計與問題求解”，為有興趣在程序設(shè)計上提高并參與競賽的學生提供一個利用程序求解實際問題的拔高課程。

此外，程序競賽指導團隊在暑假期間還申請學院機房，為有興趣的新生講授一些競賽中常用的知識和方法，例如STL、遞歸、分治、歸納、動態(tài)規(guī)劃、搜索算法、圖論等。具體實現(xiàn)由指導老師講授一個上午，接著一天半時間由老隊員輔導專題訓練。“程序設(shè)計與問題求解”和暑期的課程通常是一個大浪淘沙的過程，也就是開始時有大量學生參與，最后真正堅持下來的也就剩下30%～50%。

程序設(shè)計競賽是一項具有相當難度的賽事，并不是所有的同學都可以通過努力獲得認可，為此，我們形成一個專門指導學生項目開發(fā)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類競賽指導小組。該小組專門針對經(jīng)過嚴格程序設(shè)計訓練、退役不再參與程序設(shè)計類競賽的學生。這些學生有良好的編程能力和解決問題能力，容易掌握Java EE、.Net程 序設(shè)計、軟件工程等課程，通過進一步地深入學習，培養(yǎng)和提升這部分學生的工程能力和實踐創(chuàng)新能力。

具體到課程體系的優(yōu)化上（如圖2所示），著重于合理設(shè)置課程，使之能夠為程序設(shè)計類競賽提供支持，并且通過參與訓練和競賽促進相關(guān)課程的學習；對于經(jīng)過嚴格程序設(shè)計訓練未取得參與競賽資格的學生，或退役不再參與程序設(shè)計類競賽的學生，我們將著重研究如何為這些學生設(shè)置工程訓練類課程，從而使課程的學習和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類競賽互相促進。從2016年開始，我們又陸續(xù)開設(shè)了大數(shù)據(jù)、人工智能等方面的課程。

由于有了良好的程序設(shè)計訓練，這些學生在學習具體的項目開發(fā)類課程時也就有了更強的動手能力。近兩年來，從我們程序競賽團隊轉(zhuǎn)入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類競賽的學生獲得了很好的比賽成績，如2016年的華為杯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類競賽，我校2013級學生獲得了二、三等獎共5項。

3.4 創(chuàng)新和工程能力培養(yǎng)

計算機科學與技術(shù)專業(yè)是一個飛速發(fā)展的學科領(lǐng)域，其源動力來自于不斷創(chuàng)新。因此，創(chuàng)新能力是高質(zhì)量人才的靈魂。基于此，培養(yǎng)體系還包括加強對經(jīng)過程序設(shè)計類競賽培養(yǎng)和競賽退役的優(yōu)秀軟件人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，從根本上提高這部分學生的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力。對此，培養(yǎng)體系主要從以下幾個方面考慮并付諸實施。

圖2 課程設(shè)置與競賽的關(guān)系

（1）建立導師制，由導師在專業(yè)學習和科技創(chuàng)新方面對學生進行指導。鼓勵教師結(jié)合自己的科研課題，指導學生進行科技創(chuàng)新活動。該方面措施已經(jīng)在2012年全面推廣，從二年級開始，學生便可參與教師的相關(guān)課題，實現(xiàn)了導師制和畢業(yè)設(shè)計指導的統(tǒng)一。該措施讓學生的專業(yè)學習和能力拓展具有持續(xù)性，目標明確，可以更早介入課題，提高自身實踐能力。避免因盲目性學習或頻繁更換指導老師和畢業(yè)指導老師帶來的無所適從。

（2）積極組織課外科技活動，通過大學生創(chuàng)新實驗平臺的建設(shè)，以及學校、省級大學生創(chuàng)新實驗項目的申請立項等手段，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。通過加大對大學生課外科技創(chuàng)新活動的經(jīng)費投入和政策支持力度，積極組織學生參加各類大學生課外活動，獲得多項校級、省級大學生科技創(chuàng)新項目，形成了一個較為完整的省—校—院學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的支持體系。

（3）以學科競賽、課外科技創(chuàng)新活動培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。創(chuàng)造條件，積極組織、資助學生參加學科競賽，依托實驗中心，建立大學學生課外科技創(chuàng)新平臺、機器人實驗創(chuàng)新平臺、嵌入式開發(fā)創(chuàng)新平臺等。該方面措施從2016年暑期開始試行，特別是通過開放實驗室、暑期實驗室設(shè)備外借等為學生提供相關(guān)軟硬件設(shè)備的支持。

（4）通過校企合作培養(yǎng)學生實踐能力，將企業(yè)的技術(shù)應(yīng)用能力和項目開發(fā)經(jīng)驗與學校師資力量相結(jié)合，培養(yǎng)學生的實踐能力、應(yīng)用能力與項目開發(fā)能力。我們經(jīng)常性地聘請企業(yè)工程師參與學生實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)，還結(jié)合校外培訓企業(yè)的免費公開課為學生提供介入實際項目的機會。對企業(yè)而言，也希望通過這種方式發(fā)掘一些苗子，加以重點培養(yǎng)，為企業(yè)在人才爭奪中搶占先機。

（5）開展創(chuàng)業(yè)實踐活動，提供實踐平臺。在正常教學中增加實踐教學、創(chuàng)業(yè)實習環(huán)節(jié)，開展社會實踐活動，鼓勵學生參加社會和企業(yè)的調(diào)查，讓學生深入社會、深入企業(yè)，對就業(yè)市場和創(chuàng)業(yè)環(huán)境有初步的了解，培養(yǎng)自己的知識應(yīng)用能力；通過加強校企聯(lián)合和實踐基地建設(shè)，讓學生的創(chuàng)業(yè)活動與企業(yè)之間形成良好的互動，推動學生的創(chuàng)業(yè)成果盡快產(chǎn)業(yè)化。該方面措施已經(jīng)在2015、2016級的卓越工程師班開展，例如，組織學生參觀網(wǎng)龍公司的VR園區(qū)等。由于經(jīng)費的限制，還未能在全院所有計算機類學生中推廣。

（6）對于工程、創(chuàng)新類的課程，我們將通過引入公司實際工程項目、以競賽的方式提出更高的要求，從而鼓勵學生更加深入學習。而且，在相關(guān)考核上，將充分考慮參與競賽所獲得的成績，引入以賽代考的方式。從2014級學生開始，我們便允許學生利用競賽成績抵部分選修課程的成績，這也就給學生更多個性化的發(fā)展機會。

從已經(jīng)畢業(yè)的2013級學生的培養(yǎng)效果來看，ACM隊員的就業(yè)情況明顯好于其他學生。而2014級和2015級學生在這種培養(yǎng)體系下，有更多的學生對自己的學業(yè)和未來發(fā)展具有明確的目標，對競賽培訓和校內(nèi)外實踐的參與熱情和參與度都很高。

4 結(jié) 語

高素質(zhì)的工程技術(shù)人才對國家經(jīng)濟和科技進步起著巨大的推動作用，已成為影響一個國家核心競爭力的重要因素。結(jié)合社會需求、專業(yè)特色，開展以程序設(shè)計和創(chuàng)新競賽為驅(qū)動的軟件人才培養(yǎng)改革，提出一套以程序設(shè)計競賽和創(chuàng)新競賽為手段的、旨在提高學生軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)模式，并在我校ACM現(xiàn)任隊員、退役隊員以及ACM新晉人員中進行具體實施，取得了良好的效果。我校積極實施卓越工程師培養(yǎng)計劃，從2015級和2016級開始，系里專門針對上述模式設(shè)立了一個卓越工程師班，其課程設(shè)置和培養(yǎng)思路按照這套已經(jīng)實踐過的方式制定，如果能夠持續(xù)取得較好的效果，將在全院所有計算機類學生中加以推廣。

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