以計算機博弈課程為基礎的專創融合教學改革與實踐

李媛 王靜文 王博

摘? 要：創新創業教育是國家戰略發展的重要基石，將創新創業教育與專業教育相結合能有效提升學生對創新創業學習的積極性，計算機博弈是一項易于提升學生學習興趣的課程，以計算機博弈作為切入點，與計算機課程、創新創業教育相結合，既有效提升學生的實踐能力，也有效提高學生的創新能力，進一步豐富專創融合、課賽結合教學實踐的內涵。

關鍵詞：計算機博弈;專創融合;創新創業

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）14-0130-04

Abstract： Innovation and entrepreneurship education is an important cornerstone of national strategic development， combining innovation and entrepreneurship education with professional education will effectively enhance students' enthusiasm for innovative entrepreneurship learning， and computer game is an easy course to enhance students' interest in learning， so we take Computer Game as the starting point， combined with computer curriculum， innovation and entrepreneurship education， which not only effectively enhances students' practical ability， but also effectively improves students' innovation ability， and further enriches the connotation of creative integration， curriculum combined with teaching practice.

Keywords： Computer Game; integration of specialty and innovation; innovation and entrepreneurship

專創融合教學旨在培養具有創新精神、符合社會需求的高素質人才[1]，在專業課程的教學過程需找到適合的切入點，并以此為基礎，在各個階段進行連續性培養，以達到培養目標。

計算機博弈是人工智能的一個重要分支，自2011年以來，我國開展了全國大學生計算機博弈大賽和計算機博弈錦標賽，在組織學生參加比賽的初期主要采用單獨輔導的方式輔導學生設計計算機博弈軟件，從而參與競賽，該方式的輔導效率較低，受益學生較少，為能使更多學生參與計算機博弈競賽，在數學與應用數學專業和信息與計算科學教學大綱修訂過程中增加了計算機博弈課程[2]，并在全校選修課中也增加計算機博弈競賽選修課，有效提高了參與學生的總量。

通過計算機博弈課程以及參加各項計算機博弈競賽，有效提高了學生的就業競爭力，參加計算機博弈競賽的學生的就業率接近100%。

計算機博弈課程教學不是一個獨立的教學過程，需要在不同教學階段進行連續性培養，逐步達到教學目標，在教學過程設計中，將基礎課、專業基礎課等逐步融入計算機博弈課程的內容，并為后續創新教育打下基礎。

一、教學模式改革

專創融合教學需要以專業知識作為基礎，創新創業教育作為有力補充，才能達到有效的專創融合教學目標。

計算機博弈課程的改革主要從兩方面入手，其一是將計算機博弈課程和計算機博弈競賽相結合，其二是將計算機博弈課程和計算機博弈競賽、創新創業大賽、挑戰杯等相結合[3]。這些過程的實施則需要學生具有較為扎實的基礎，因此，在教學專業基礎課的教學過程中，有效利用各個教學環節，逐步將計算機博弈的相關知識融合到相關的課程中。以計算機博弈競賽為主體的專創融合教學模式的基本結構如圖1所示。

（一）基礎課程教學模式的改革

計算機博弈的關鍵是開發有效的計算機博弈軟件，是一項需要將各項計算機技術進行綜合應用的工作，如果僅靠集訓或學生自己摸索，很難開發出較好的博弈軟件。計算機博弈軟件需要用到計算機語言、算法與數據結構、計算機博弈等各方面的知識。

計算機博弈課程的教學，首先在數學與應用數學專業進行改革試驗，數學與應用數學專業的計算機課程較少，主要有C語言程序設計、數據結構與算法等課程，如何有效利用較少的課程將計算機博弈技術融合在這些課程中就成為了計算機博弈課程教改的關鍵[4]。

在數學與應用數學的教學過程中，采用了計算機博弈教學一條龍的教學方式，在C語言程序設計、數據結構與算法的教學過程將各項關鍵知識點與計算機博弈技術有效結合在一起。

計算機博弈競賽的項目主要以一些比較常見且有樂趣的棋牌項目為主，例如：中國象棋、圍棋、橋牌、德州撲克、麻將、斗地主、軍棋等，這些項目的特點是大多數學生都會其中的一些游戲，對這些項目都有一些直觀的了解，在將這些項目轉化為計算機博弈軟件時，學生更容易接受，對于教師來說，所需解決的主要問題就是將這些項目的核心技術如何逐步與相關的計算機課程有機地結合在一起。

計算機博弈課程不同于一般的基礎課或專業基礎課，課程所占的學時數一般較少，以數學與應用數學專業為例，計算機博弈課程所占的學時數僅為32學時，其中還包括8學時的上機，真正可用于教學的課時數僅為24學時，如果在C語言程序設計和數據結構與算法中，將相關的知識有效地與計算機博弈課程相結合，那么，將為計算機博弈課程的教學提供極大的便利，因此，在這些課程的教學過程中，將一些知識的應用與計算機博弈軟件開發進行了有效的結合，各個教學環節與計算機博弈軟件開發的關系如圖2所示。

在教學過程中，由于課時限制，不可能結合所有博弈項目進行講解，只能結合其中一部分項目進行講解，因此必須對其中的項目進行篩選。計算機博弈項目雖然很多，但從形式上可以分為兩類，一類是棋盤類游戲，如圍棋、中國象棋等;一類是撲克類游戲，如德州撲克、橋牌等;從信息處理角度也可以分為兩類，完備信息，如圍棋、中國象棋等;非完備信息，如軍棋、橋牌等。

（二）課程設計方案的改革

計算機博弈軟件的開發是一項較大的工程，如果僅依靠計算機博弈課程的教學，很難達到較好的效果，為此，需要有效利用計算機相關課程的各個環節。

計算機博弈軟件的開發，主要由三個重要的環節組成：生成所有可下位置、搜索獲得最佳位置和對局面的評估，在先序課程中引入一些相關內容，將有效降低計算機博弈課程的負擔，并為計算機博弈課程打下良好的基礎。

在C語言程序設計和數據結構與算法的教學過程中，在課程設計這個環節，將計算機博弈所需的各部分內容，引入到課程設計環節，例如，在C語言課程設計中，選擇的課程設計題目以計算機博弈競賽項目為主，既包含了棋盤類游戲，也包含了撲克類游戲，學生可以根據各自的興趣愛好進行選擇，課程設計的重點為完成可行下法生成環節，以完成自動對弈為基本目標，這些題目的特點是：復雜度不太高、娛樂性較強、易于實現等。在學生執行選擇題目過程中，體現出學生對這類題目的興趣較高。

在數據結構與算法課程設計中，題目的選擇則注重搜索算法，課程設計題目的選擇同樣是與計算博弈相關聯、重點解決博弈樹的問題，同時也設計了一些特殊博弈項目的題目，例如：專門設計了以“圖”為基礎的點格棋、海克斯棋等項目，供參加課程設計的學生進行選擇，為后續計算機博弈課程打下基礎。

（三）專創融合方案的實現

以競賽為引導，以創新教育為目標，是計算機博弈課程教學的基本指導方針[3]。在實現過程中，主要引入了三項競賽作為基礎，分別是大學生計算機博弈大賽、大學生創新創業大賽和大學生“挑戰杯”大賽，同時根據學生興趣，還指導學生參加類似的大賽，例如：全國大學生計算機程序設計大賽、“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業人才大賽等，實現以專業知識為基礎，創新創業教育為目標的教學、實踐模式。

在實施過程中，開設了計算機博弈課程，專門介紹計算機博弈基本原理、計算機博弈中使用的各種算法，以及計算機博弈軟件的開發，課程目標是使學生具有獨立開發計算機博弈競賽所需的軟件，為后續大學生計算機博弈競賽、大學生創新創業大賽、大學生“挑戰杯”大賽打下基礎。

在計算機博弈課程的教學過程中，采用了理論與實踐相結合的教學方式[5]，并根據博弈競賽的項目，選擇具有代表的案例進行教學，重點解決可行下法生成、搜索算法、估值算法、學習算法，在各類算法教學中均以實際案例出發進行講解，將復雜的計算機博弈問題分解成若干小問題，逐步解決計算機博弈中各個環節的問題，使得學生更容易掌握。

由于計算機博弈相關技術的發展速度較快，學生要在相關競賽中獲得較好成績，就需要學生具有較好的創新能力。在課程教學過程中，根據當前國內外計算機博弈技術的發展，不斷引進新技術，培養學生在文獻查閱、算法理解、算法實現等各個環節的能力，同時，也起到了教學相輔的作用。

全國大學生計算機博弈大賽是計算機博弈課程的直接后繼，通過參加全國大學生計算機博弈競賽，能夠很好地檢驗教學效果，同時，競賽過程產生的樂趣可以進一步激發學生的學習興趣。在多屆比賽中，絕大多數學生都會參加一屆以上的比賽，以首次參賽的經驗為基礎，進一步學習、研究、開發具有更好功能的計算機博弈軟件，自覺投入到創新學習過程中。

計算機博弈競賽又分為遼寧省大學生計算機博弈競賽和全國大學生計算機博弈競賽，通常，省賽是在6月左右進行，國賽是在8月中旬進行，通過省賽，參賽學生可以發現所開發的計算機博弈程序的不足，暑期集訓則成為提高博弈軟件水平的最佳時間，也讓學生充分利用暑假階段，專門從事計算機博弈軟件的提高，有效利用了暑假時間，這段時間也是提高學生創新能力的最佳時間。

大學生創新創業大賽和大學生“挑戰杯”是一項大型的競賽項目，是一類既要考慮實現，又要進行適當深入研究的競賽，同時還需要撰寫報告、論文等，對學生的綜合能力要求比較高，學生進行計算機博弈競賽主要完成了項目實現方面的訓練，通過創新創業大賽和“挑戰杯”大賽，能進一步提高學生的素質和綜合實踐能力[6]。

在計算機語言課程、數據結構與算法課程、計算機博弈課程以及相關課程設計的基礎上，一些同學已經真正具備參加創新創業大賽的基礎，避免了學生無的放矢地選擇一些項目進行創新創業大賽的情況，在實際運行過程中，采用了計算機博弈競賽與創新創業大賽和“挑戰杯”相結合的模式。計算機博弈競賽以實現具體內容為主，重點在于提高軟件的“AI”，而創新創業大賽和挑戰杯則偏重于研究，重點進行算法、效果等比較，將兩者有效結合，才能較好地完成創新創業大賽或挑戰杯。同時，通過創新創業大賽和挑戰杯的訓練進而將研究得到的成果撰寫成論文。上述的實踐過程，漸進地培養了參與學生的創新能力，并取得了良好的效果。

二、實施成效

采用上述專創融合的模式進行教學，歷時已經近10年，尤其是近5年來是獲得最佳效果的階段，自2016年至今，指導學生參加計算機博弈競賽7次，其中5次為全國大學生計算機博弈大賽，2次為遼寧省本科大學生計算機博弈競賽，參加各項創新創業大賽和挑戰杯（包括校賽）5次，指導學生參加“藍橋杯”遼寧省軟件與信息技術人才大賽2次，指導學生參加“藍橋杯”全國軟件與信息技術人才大賽1次。

近幾年來，組織學生參加各項省級及以上競賽，獲國家級一等獎11項、二等獎22項、三等獎24項，遼寧省一等獎11項、二等獎8項、三等獎8項。本科生以第一作者發表計算機博弈類論文5篇、獲批軟件著作權1項。

通過計算機博弈競賽、創新創業競賽、“挑戰杯”大賽的訓練，培養了一批具有良好素質的學生，有效提高了學生的就業競爭率，參與學生的就業率接近100%，部分成績較好的學生在就業、考研和保研中都取得很好的效果，例如在畢業生中不少學生被一些大型公司錄用為技術人員，其中包括：百度、阿里、微軟等國際、國內大型知名公司，同時，經過創新創業訓練的學生，由于其分析問題、解決問題的能力提高，在保研、考研中也更具有優勢，不少學生被國內一流大學錄取，其中包括東北大學、天津大學、東南大學和北京科技大學等。

在專創融合的教學過程中，對教師要求較高，不僅需要在課程教學中講授專業知識，同時還需要將創新理念融合到教學過程中，在指導學生進行各項競賽時，還需要教師能及時了解所需的最新知識、技術等，因此，專創融合的教學模式也督促教師不斷學習和實踐，這樣才能更好地指導學生進行創新實踐，同時也能有效提高教師的業務能力，達到了教學相長的效果。

三、結束語

專創融合教學模式是教學過程的一種凝練，需要教師對教學過程和目標有深入的理解，并根據課程結構選擇一條合適的線路，在與專業目標相符的條件下推進實行，將專業課程體系和創新教育有機融合。專創融合教學模式的方向選擇也需要與社會需求相結合，在本案例中選擇了人工智能方向，并以人工智能方向中的一個重要分支——機器博弈作為切入點，為參與學生在就業、考研、保研、創業等方面打下扎實的基礎。

參考文獻：

[1]楊峰，楊新娟，王艷花.專創融合的教育理念與實踐：基于綜合型人才培養的視角[J].高教學刊，2017（16）：41-44.

[2]馬愛軍，黃義武，宋述剛.應用數學專業創新型人才培養探討[J].長江大學學報，2008（3）：355-357.

[3]張佳景，李靜，劉小利，等.創新創業競賽與高校育人的思考與實踐[J].河北農業大學學報，2017（6）：92-95.

[4]李國祥.計算機應用型人才的創新意識和實踐能力培養探索[J].現代計算機，2016（28）：22-24.

[5]房秀榮.教學實踐中的培養與創新模式探索[J].高教學刊，2017（21）：47-49.

[6]屈慧潔.大學生創新創業大賽對高校人才培養模式的影響研究[J].教育現代化，2018（23）：34-35.

基金項目：2018年度省教改立項“基于綜合實踐教學基地的創新創業教育探索與實踐”（遼教函[2018]471號）;2020年沈陽工業大學教學改革重大項目“強基背景下‘2+X’拔尖人才培養模式的研究與實踐”（沈工大校發[2020]170號）

作者簡介：李媛（1974-），女，漢族，遼寧沈陽人，工學博士，教授，副院長，碩士研究生導師，研究方向為應用數學與控制優化。