基于ACM/ICPC程序設計競賽驅動的信息類專業計算思維課程改革探討

敬超 范培

摘要：本文主要探討了如何通過對國際ACM/ICPC程序設計大賽課程的改革培養信息類專業學生計算思維。先分析了西部主要高校ACM競賽開展情況，并以西部某高校信息類專業為例，展示了一整套完整的結合西部特色的ACM程序設計實踐課程。該實踐課主要是以程序設計類課程和ACM競賽為核心，培養學生的獨立思考及創新實踐動手能力，并使得學生具備較好的團隊協作精神及英語水平。最后本章指出了目前課程開設遇到的問題以及未來擬采取的解決方案。

關鍵詞：ACM/ICPC程序設計大賽;計算思維;信息類專業;實踐課程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）33-0094-02

1概述

隨著信息技術的迅猛發展，人們可以隨時隨地通過計算服務（如移動計算，社會計算）獲取到相關信息，計算思維幾乎無處不在，因此如何加強信息類學生計算思維的培養，構建計算思維體系框架是值得探索的課題。學科競賽是培養信息類專業學生計算思維的有效途徑之一。通過參與學科技能競賽學生的動手能力會得到提高，并掌握解決問題的合理方法，提供實踐動手的創新能力。ACM國際大學生程序設計競賽（ACM/ICPC）是一項具有展示大學生創新能力、團隊精神協助、分析和解決問題能力競賽，為大學生鍛煉自身能力和展示才華提供了舞臺，也為提高計算機教育水平和計算機課程改革指明了方向。

ACM/ICPC程序競賽已經在全球多個國家舉辦，具有一定的影響力，之前多為歐美等高校壟斷。近些年來隨著信息技術的發展及國內高校的重視，上海交通大學、浙江大學等名校多次獲得了該項賽事的最高榮譽。目前在全國多個城市都承辦過ACM/ICPC亞洲區域賽事。然而，目前廣西的高校參與度不高，因此結合廣西地域地方特色，如何更好地發揮ACM/ICPC競賽的作用，如何加強學生計算思維的培養，如何提高學生的實踐創新能力是值得探索的課題。

2基于ACM競賽驅動的實踐課程

目前的廣西高校中，由于桂林電子科技大學其在電子信息領域的突出表現，每年都會組隊參賽并獲得過優異的成績。桂林理工大學則是結合信息類專業學生的能力及程序設計類課程的特點，將ACM程序設計競賽的核心知識融人教學大綱。并專門設計了ACM程序設計實踐課程，主要內容為數據結構、程序設計方法、算法設計與分析學以及相關課程中典型問題的編程實現。數據結構中稍微復雜一些的算法設計中可能同時要用到多種技術和方法，如算法設計的構思方法，動態變量及鏈表，算法的編碼，遞歸技術，與特定問題相關的技術等。通過實驗內容的訓練，突出構造性思維訓練的特征，提高學生組織數據與進行編寫大型程序能力。上機實習是對學生的一種全面綜合訓練，是與課堂聽講、自學和練習相輔相成的必不可少的一個教學環節。一方面，實習題中的問題比平時的習題復雜得多，也更接近實際。實習著眼于原理與應用的結合點，使學生學會如何把書上學到的知識用于解決實際問題，培養軟件工作所需要的動手能力;另一方面，能使書上的知識變“活”，起到深化理解和靈活掌握教學內容的目的。平時的上機練習較偏重于如何編寫功能單一的“小”算法，而通過ACM程序設計實踐，可以提高問題分析，總體結構設計，用戶界面設計，程序設計基本技能和技巧。

每個實習題采取了統一的格式，由問題描述、基本要求、測試數據、實現提示等幾部分組成。問題描述旨在為學生建立問題提出的背景環境，指明問題“是什么”;基本要求則對問題進一步求精，劃出問題的邊界，指出具體的參量或前提條件，并規定該題的最低限度要求;測試數據部分旨在為檢查學生上機作業提供方便，在完成實習題時應自己設計完整和嚴格的測試方案，當數據輸入量較大時，提倡以文件形式向程序提供輸入數據;實現提示則是對實現中的難點及其解法思路等問題做出了簡要提示。

實習題目分為三大部分：第一部分為基礎問題、第二部分為經典算法問題、第三部分為ACM實踐題。考核方式是第一部分為基礎必做題，要求每人從若干個道題目中任選10道題完成;第二部分是選做題，可以選做其中幾題，完成情況作為學生總評成績優秀的參考;第三部分ACM實踐題來自杭電、北大等ACM線上系統，要求必做至少10題，除了要完成基本的分析外，需要在實踐報告中注明自己的賬號，程序AC截圖等，并將題目翻譯成流暢易讀的中文格式鼓勵多選題目。

3課程開設存在的問題及解決方案

3.1存在的問題

自2015級起我校開設ACM程序設計類課程，雖然在一定程度上加強了學生計算思維的培養，達到了以賽促學的目的，但是在這些課程中仍然存在：

（1）“重理論、輕實踐”，教師在教學過程中過多地強調“模型化編程”即套用模板，當出現了新的問題時學生無從下手，另外過多的時間花費在編程理論知識的教授，導致實踐上機與學生的溝通不足;

（2）考核形式單一，缺乏過程控制，雖然專門安排了為期2-3周的ACM程序設計實踐課程，但是部分學生主動學習的積極性不高，只是在要驗收前一周才開始抓緊學習挑選簡單實習題目完成，所以如何完善全面彌補考核方式也是亟待解決的問題之一;

（3）課程過多的是放在學生編程能力培養，學生團隊協助和英語能力的培養沒有得到充分體現。

3.2解決方案

目前針對以上問題，可以采取的措施主要有以下幾種解決方案：

（1）全面提高教師的素質，引進高水平人才，鼓勵教師去名校進修，學習先進的教學理念。

（2）進一步修改教學大綱細化每門相關課程的教師職責，制定新的獎勵激勵機制，鼓勵教師在教學過程中創新。

（3）重視課外第二課堂，鼓勵和督促學生在課外多讀多看多動手實踐，牢固基礎概念。

（4）組織學生參與大型程序設計類賽事，增長大賽經驗和見識。

（5）進一步修訂考核方案，突出加強團隊精神協助，將專業英語課程與ACM程序設計實踐課結合提高學生英語理解能力。

4結論

本文的主要是以ACM競賽為核心思想驅動培養學生計算思維，提高學生創新能力及實踐動手能力。首先描述了ACM/ICPC在國際上的重要地位及業界認可度，并且闡述了該賽事在國內的發展情況，并結合廣西區高校的特色簡述了ACM程序設計賽事在區內開展情況。接著詳細說明了我校桂林理工大學針對信息類專業學生開設的ACM程序設計實踐課程，最后指出了目前該課程開設遇到的問題及解決方法。

相信通過不斷的努力，我們將會摸索出一條結合廣西特色培養創新類人才的道路，主要是依托ACM競賽模式培養學生的團體合作能力，引導和培養正確的計算思維，同時強化學生的溝通協作能力，并通過專業英語學習提高學生專業英語閱讀理解能力。