程序設計類競賽對教學質量的作用及分析

陳英 鄭巍 楊豐玉 段喜龍

摘 要：針對高校計算機專業人才培養的現狀，首先介紹目前國內可參加的程序設計競賽的特點；然后說明以程序設計競賽為依托，對提高教學質量所產生的積極影響；最后以我院的改革與實踐為例，從多方面論證程序設計競賽進一步促進了老師和學生綜合素質的提高。

關鍵詞：程序設計競賽；教學質量；綜合素質

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）09-0092-04

Abstract： In view of the present situation of the training of computer professionals in colleges and， this paper first introduces the characteristics of the program design competition which can be attended in China， and then explains the positive influence on improving the quality of teaching based on the program design competition. Finally， taking the reform and practice of our hospital as an example， the paper further proofs that the competition can improve the comprehensive quality of teachers and students from many aspects.

Keywords： programming competition； teaching quality； comprehensive quality

近年來，隨著科學技術的快速發展，各大公司相對以往更加關注畢業生的綜合素質。在此要求下，各個高校應該適應這種變化，更加有針對性加強在校大學生綜合素質的培養，以期提高大學生畢業找工作的競爭力。而對于計算機專業相關的學生而言，程序設計類競賽能夠有效地提高學生學習的主動性、思考的創造性、團隊的合作性。本文將以我學院過去幾年學生參加競賽的結果來討論程序設計競賽對提高教學質量以及培養計算機學科專業創新性人才的作用。

一、計算機學科專業人才培養的現狀

1. 程序設計類課程定位和課程目標不夠明確。雖然每個高校針對每門課程都會制定教學大綱，但是，大綱修訂的實效性不夠，有部分高校的教學大綱往往多年都沒有進行修改，無法適應當今社會對相關課程所要求達到的目標，同時，學校的教務部門卻要求任課老師嚴格按照教學大綱進行教學活動，這樣導致各個任課老師對如何培養學生的能力、培養學生的哪些能力無法達成共識。

2. 教學方法仍側重理論教學而忽視實踐教學。雖然現在部分高校采用了翻轉課堂、MOOC等新的教學方法，但是，對于一般的高校而言，依然是教師灌輸理論知識為主，學生被動接受，實際的效率不甚理想。尤其是擴招后，大多數的課堂都是大班上課，學生數多的可達一百多人，即使老師想兼顧到每個學生也基本變得不可能了。再者，雖然大部分的課程除了理論課外，還有實驗課，但是實驗課多以驗證型為主，學生上機時更多的只是按照實驗指導書將內容輸入一遍，并沒有真正掌握所對應的知識點，其結果是只要實驗內容稍有變化，學生則不知道該如何完成實驗。因此，忽視實踐教學導致學生解決問題能力較差，不利于培養創新思維能力[1]。

3. 教學過程中忽視對學生學習興趣的培養。對于程序設計類課程，學生因為新鮮感在開始階段對這些課程是比較感興趣的。但是，不可否定的事實是程序設計類的課程內容均比較多，同時難度也相對較大，因此，隨著所講課程內容的增多和深入，學生會感覺到越來越吃力，如果此時老師在講解課程時仍然只是采用枯燥的語法講解，而沒有實例演示的話，則結果只能是學生死記硬背語法，等到編寫程序時則無從下手，這樣學生學習的興趣則慢慢地消失了，只剩下被動地為了應付考試而痛苦地學習，效果會很差。

4. 考核方式不注重編程能力測評。對于程序設計類課程，雖然部分高校采用上機考試，但是，對于一般高校而言，卻依然采用了紙質版的考試方式，這種考試方式更側重對內容的記憶，而缺少對思考能力、實際解決問題能力、動手編程能力、調試程序能力的考核，其結果可能導致部分學生高分低能。更加嚴重的事實是部分高校的考試試卷越出越簡單，考核的知識點也越老越少，這樣導致部分學生只在考試前幾天突擊備考，真正學到的知識少之又少。

5. 學生對本科教育的培養目標理解不夠。對于計算機專業的學生而言，其在學習的過程中接觸的各種軟件比較多，所以部分學生的興趣側重在對各種軟件產品的學生，而缺少對計算機學科經典理論知識的學習，總是自覺不自覺地把本科學生當成軟件公司的“崗前培訓”。再者，部分學生在學習理論知識的過程中，經常問的一句話是“學這個有什么用”，他們對本科教育的培養目標培養不夠，眼界相對短視。

二、相關程序類設計競賽簡介

近年來，國內高校學生可以參見的程序設計類競賽主要有以下幾種[2]。

1. ACM國際程序設計競賽（ACM International Collegiate Programming Contest）：由美國計算機協會主辦，每支參賽隊伍由三名隊員組成，每只隊伍只能使用一臺計算機，突出團隊協作能力，比賽時間一般為5個小時，每次提交不通過時則罰時20min，比賽截止時，正確完成題目數越多、用時越少的隊伍為勝者。

2. “藍橋杯”全國軟件和信息技術專業人才大賽：由教育部高校學生司導，工業和信息化部、教育部等部門聯合主辦，面向全國高校在校大學生。大賽分為軟件類和電子類，參賽大學生先參加各個省份的省賽，只有在省賽取得好成績的學生才有參加國賽的資格。該賽事的宗旨是向軟件行業和信息產業輸送具有創新能力和實踐能力的高端人才[3]。

3. 團體程序設計天梯賽：由浙江大學主推，教育部高等學校計算機類專業、軟件工程專業、計算機課程教學指導委員會主辦，于2016年舉辦了第一屆，賽事的影響力正在逐年擴大。每支參賽隊伍由10名隊員組成，比賽題目分為基礎級、進階級和等頂級三個難度等級，只有前一個等級的分數達到一定要求時，后面等級的分數才能計入總分數，比賽以團隊分數進行排名。該比賽重點考察參賽學生對數據結構、算法設計能力，但難度相對ACM難度要低，因為參賽人數較多，通過該賽事的高校排名則可以體現各個高校在程序設計類課程的教學水平。

4. 百度之星程序設計大賽：由百度公司發起，創辦于2005 年，該賽事為個人賽，其宗旨旨在為廣大程序設計愛好者搭建切磋交流的平臺，在比賽中獲得好成績的選手將自動進入到“百度人才庫”。

5. TopCoder大學生程序設計挑戰賽：創辦于2001年，參賽選手在規定的時間內完成三道不同難度的題目，完成的時間將決定該題所得到的分數。

6. iGoogle中國大學生創新設計大賽：由Google舉辦，包括小工具，背景主題以及點子大賽，旨在依循其API標準，為用戶提供更加豐富的內容和用戶體驗。

三、程序設計競賽的積極作用

以程序設計競賽為載體，能夠有效地提高教學質量，也能更好地培養計算機專業大學生的各種能力。

（一）對提高教學質量的作用

程序設計競賽對教學質量的作用主要體現在提高師資、有利于學科建設、更新教學內容、加大實踐教學環節、改變教學模式、改變考試模式以及打通多課程等方面，具體的內容如下所示：

1. 有助于加強師資隊伍和學科建設：首先，競賽對知識點的廣度和深度都有更高的要求，這就要求指導老師除了掌握基本的知識點以外，還要努力拓展和程序競賽相關的知識點，更要求指導老師具有“授之以漁”的能力，以便能更好地教導競賽的學生；再者，程序設計競賽所涉及的知識點不僅僅是屬于某一門課程，而是一個體系，這樣就要求各個高校在開展程序設計競賽時，以點帶面，堅持計算機學科的建設。

2. 有助于更新教學內容，調整課程體系：程序設計類競賽所涉及的知識面廣且深，且要求學生具有較高的綜合設計和實際操作水平。這就要求老師在實際的教學中，把在程序競賽中出現過、涵蓋多個知識點、且時效性強的題目作為例題，講解解題的整個過程，引導學生一起思考，以做到以點帶面，讓學生充分綜合運用所學的知識，也進一步知道解決問題所用到的方式方法。

3. 有助于加大實踐環節教學的力度：學生們在學習和準備競賽的過程中，由于程序設計類競賽的題目的難度均比較大，所涉及的知識點也較多，這就要求學生不管做哪道題目，均要所有學過或未知的知識進行綜合匯總，反復認真求解認證才能得到解題思路。在將思路付諸實現的過程中，進一步要求學生具有較強的編程能力和查錯能力，而這些能力的提高將強化學生在自習情況下的實踐動手能力。

4. 有助于將課堂和課后練習相結合，改革課程教學模式：程序設計類競賽要求學生具有很強的自習能力。目前，國內外的部分高校和IT公司均提供了在線判題（Online Judge，OJ）競賽平臺，這些平臺提供大量的競賽題目，學生注冊成功后則可以自主答題。同時，各個平臺還提供BBS供大家討論各道題目的解法、各種算法的優缺點、學習的方法和比賽的經驗。

5. 有助于改革考試方式：課程考試可以采用機試，通過Online Judge平臺進行考試。考試前，教師導入學生的ID，然后學生登錄后按照要求在規定的時間內獨立完成，平臺會根據學生提交的代碼進行自行測試，并返回測試的結果給學生交互。在考試結束后，平臺系統將自動生成每道題的正確率、用時、提交率等統計信息。教師則可以根據這些數據，綜合評估學生的成績，并有的放矢修訂下一步教學的內容[4]。

6. 有助于打通程序設計類課程，例如程序設計基礎、數據結構、離散數學、算法分析與設計、組合數學、計算幾何、密碼學及算法復雜性等課程。這樣教師就可以不按部就班地順序講解這些課程的內容，而是采用螺旋式的方式培養學生在競賽的高壓環境下、在有限的時間內綜合運用知識對問題進行分析和研究，并通過抽象、建模和編程實現解決問題的能力，這對培養計算機學科創新性人才有其獨到的優勢[5-6]。

（二）對培養創新型人才的作用

將程序設計類競賽的模式引入到當前的本科教學中，將有助于提高學生的自學能力、培養學生的自律能力、團隊協作能力、創新思維能力、實際動手能力以及解決各種問題的能力，而這些能力的提高將有利于造就高素質的創新性人才。

通過參加程序設計類競賽，可以形成良好的競爭環境，為學生個人、學院、以及學校帶來好處，具體為：

1. 優秀的學生通過自己的努力，在競賽中取得好成績脫穎而出，這樣將給其它的學生樹立良好的榜樣，讓更多的低年級學生參與到競賽中，進而在學院里形成優良的學風和良性循環，極大地促進了學院、學校的學風建設，而好的學風又將為學生提供更理想的學習環境。所以，程序設計類競賽將深深地影響著一屆屆學生，也為我們培養創新型人才提供了良好的平臺。

2. 獲獎學生除了得到例如獲獎證書和獎學金以外，也將獲得更好的就業機會。當然，獲獎的過程是艱難的（尤其對于像ACM-ICPC這樣的比賽），但是，學生努力付出的過程也正是各大高校人才培養的過程，同時，因為有企業的參與，學生的培養就和IT行業的發展更加緊密，這樣就提高了畢業生的就業競爭力，該培養過程將夯實高校創新型人才培養的基礎[7-8]。

四、我院的改革與實踐

1. 課程教學充分和競賽的內容及模式相結合：將程序設計類競賽所涉及的相關內容及模式滲透到日常教學中，使競賽成為教學的有益補充。學院開設了與程序設計類競賽相關的選修課，以競賽促進教學。學院組建了自己的競賽團隊，積極對學生開展了課外輔導，為團隊的學生提供了各種平臺，使優秀的學生通過自己的努力和老師的幫助能夠脫穎而出。圖1為我院采用的課程教學改革路線圖。

2. 進一步加強了程序設計類競賽的高水平師資隊伍的建設：近幾年來，學院逐步完善了程序設計類競賽的獎勵制度，且成立了競賽委員會。積極鼓勵更多的年輕教師參與競賽的指導，加強對高水平指導教師的培養，鼓勵指導老師參與各種培訓和教練論壇，在精神上給予支持，在物質上給予獎勵。指導教師人數由初期的2位老師已經增至10位老師，同時，院系老師也積極參與程序設計大賽與程序類課程教學的改革，每年均有指導老師獲批省級或校級教改類項目。

3. 建立學科競賽的長效機制，使學科競賽具有延續性：學院以提高大學生培養質量為目標，努力營造學科競賽氛圍，定期舉行全院、全校性程序設計競賽，通過建立學科競賽的長效機制，最終形成校院級、省級、國家級的多級競賽機制。例如，軟件學院每年都會舉辦《C語言》和《程序設計基礎》的競賽，在各級學生中均取得了良好的反響。

4. 做好了組織宣傳工作，擴大了學生的參與面：通過組織多種形式的廣泛宣傳，讓更多的學生知曉并參與到競賽中來。同時，我們非常注意學生梯隊的建設，“老帶新”、“傳幫帶”，充分發揮老隊員的示范作用，形成互幫互學、互相趕超的學習氛圍。我院四個年級共有近1200名學生，每年的新生基數比較大，我們在新生入學之前就已經在新生群中積極宣講程序設計類競賽對學生成才的積極作用，讓新生積極參與其中。目前實施對象的范圍包括14級10%的學生，15級20%的學生，16級35%的學生，以后學生的比例將逐漸加大。

5. 提高學生的榮譽感和積極性：提高學生的團隊合作能力，每個參賽者把個人表現與小組榮譽、學校榮譽緊密聯系，這對培養學生的光榮感、使命感和責任感有很大的幫助。同時，參賽學生的優異成績和拼搏精神將產生榜樣的力量，為學院、學校形成一種積極進取、奮發向上的良好學風。平時，這些學生會充分利用好課余時間，主動學習，在各個OJ平臺上刷題；每年寒暑假，參加比賽的學生都以飽滿的熱情留在學校參加集訓。

6. 學院構建了更加良好的硬件支持：學院20余個實驗室為課題的實施提供了良好的軟件開發環境和教改實施平臺，購買了大量程序設計競賽類的書籍，提供學生參加各種程序設計競賽的經費，為學生提供了良好的硬件環境的支撐，專門為學生開辟機房以作為競賽訓練的場地。

7. 程序設計類競賽讓學生自上而下形成一種良好的學習氛圍，有效地促進了優良學風的形成。圖2和圖3是對我院部分學生就主干課程課堂出勤率和利用課余時間情況的調查結果，該結果表明，程序設計類競賽能夠激發學生的學生興趣，讓學生更加充分利用課堂時間的基礎上，進一步利用好課余時間。

8. 程序設計類競賽也讓學生的付出在一定程度上取得了良好的效果：近3年來，我院的學生共獲得“中國高校計算機大賽-團體程序設計天梯賽”團隊二等獎2次，江西省冠軍、亞軍各1次； “ACM國際大學生程序設計競賽”現場賽銅獎2次、現場賽資格6次；“CCF大學生計算機系統與程序設計競賽”總決賽銅獎1次；“藍橋杯”省級一等獎3項，二等獎5項，三等獎10項。江西省計算機協會主辦的相關賽事一等獎2項，二等獎11項，三等獎13項目。同時，學生對和程序設計競賽相關的主干課程的感興趣程度（以百分號記）和期末考試的成績（以百分制記）相對未參加程序設計競賽之前都有提高，具體的結果如圖4和圖5所示。

五、結束語

本文依據我院人才培養目標及社會對軟件程序設計人才的要求，通過以程序設計競賽為依托，對程序設計類課程的教學模式、教學內容的串聯、教學方法進行研究和改革。以期將學科競賽與課程教學相結合，建立學科競賽的長效機制，更好地增強學生所學知識的廣度和深度，增強了學生的團隊合作意識，促進創新型人才的培養。下一步我們將讓更多的學生參與程序設計競賽，也讓課程的設置更多地和程序設計競賽相關聯。

參考文獻：

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[5]楊玉軍，楊夷梅.計算機程序設計競賽思想融入“數據結構”課程教學的探索與實踐[J].科教文匯，2016，340：50-52.

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[8]張耀民.程序設計大賽對程序設計類課程改革的促進[J].中國教育技術裝備，2015，13：3-4.