依托程序設計競賽的大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式研究

李玉華　申紅雪　陳明　孫玉勝

摘要：隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，當今社會對著重培養(yǎng)大學生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力已形成共識。本文通過分析程序設計競賽的特點，探討了依托程序設計競賽的程序設計課程的教學改革，以培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、具備創(chuàng)新能力的應用型、復合型IT人才。關(guān)鍵詞：程序設計競賽；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)模式中圖分類號：TP311

文獻標志碼：A

文章編號：1674-9324（2018）20-0154-02 一、引言十九大報告提出了科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略等。每一項戰(zhàn)略都與高等教育密切相關(guān)。同時，國家近幾年實施的以信息化帶動工業(yè)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整，都對計算機相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。目前，國內(nèi)很多高校對計算機專業(yè)也很重視，采取各種方式來提升教學質(zhì)量。有的學校采用校企聯(lián)合的方式，探索產(chǎn)學合作培養(yǎng)的方式[1]，也有的學校采用基于項目驅(qū)動的教學。這種模式要求教師在教學的過程中引入一個項目，教師將項目分解為涵蓋各個知識點的子任務，學生通過對子任務的解決來掌握相應的知識點。另外，也有一些高校意識到程序設計競賽對提高學生培養(yǎng)質(zhì)量的作用，紛紛組織學生參加各種競賽。本文探討現(xiàn)有計算機相關(guān)專業(yè)程序設計課程現(xiàn)有教學模式下存在的問題，然后深入探討如何依托程序設計競賽，提高在校大學生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力。二、現(xiàn)狀與不足作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，程序設計類課程是計算機相關(guān)專業(yè)如計算機科學與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)普遍開設的。程序設計類課程的目的除了教給學生基本的程序設計理論外，更重要的是培養(yǎng)學生的程序設計開發(fā)能力、邏輯推理能力，最終用來解決實際問題。學習程序設計需要一定的基礎(chǔ)，如程序設計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學等。學習的整個過程有一定的難度，這些問題在剛開始學習程序設計的同學身上特別表現(xiàn)明顯。另一方面，按照統(tǒng)計數(shù)字，中國幾乎有500所以上大學都設有計算機相關(guān)專業(yè)，但與其形成對比的是軟件人才尤其是高級人才的不足。當然，這背后有很多原因，但高校教學模式存在問題，確是不爭的事實。具體有如下幾個方面。1.教學內(nèi)容過細。程序設計學習的過程中，通常是和具體的一門程序設計語言聯(lián)系起來的，每一門語言都有其各自的語法體系，所用的教材也基本上是按照語法組織起來的。這樣的好處是大而全，講解起來也相對容易，但問題也在這兒。由于一些語法知識比較細碎，初學者很容易就陷入到細節(jié)里出不來，因而學起來比較困難。同時由于受教材影響，課程的教學大綱往往也都是大而全。在有限的學時內(nèi)，為了完成教學任務，老師每次課都是新內(nèi)容，結(jié)果期末學生只記憶了一大堆語法碎塊，很難靈活運用，因此這種方式難以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。2.過于依賴卷面考試?，F(xiàn)在對學生的評價還是主要通過卷面考試，對學生的動手能力要求相對比較低，從而對學生的實踐能力培養(yǎng)造成限制。雖然考試題包含有一定的編程題，但大部分同學還都是依靠理論部分得分才能過關(guān)。程序設計課程是實踐性很強的課程，僅僅是紙面上培養(yǎng)出來的學生，很難成為社會需要的合格人才。3.缺乏學生主動學習能力及團隊精神的培養(yǎng)。軟件開發(fā)需要一個過程，整個過程需要軟件工程方法學的指導。軟件產(chǎn)品從需求分析，設計開發(fā)，到測試并交付用戶使用，在整個產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，往往需要多人配合，因而軟件工程方法學通常需要主動學習精神及團隊協(xié)作。現(xiàn)在的課堂教學主要是一對多的模式，難以組織有效的多人團隊合作模式。另外，囿于有限的師資力量，也難以因材施教。因此這種方式難以培養(yǎng)學生的主動學習能力及合作精神。4.實驗內(nèi)容單一。現(xiàn)在實驗教學大綱的內(nèi)容基本上是圍繞教學內(nèi)容展開的，也就是說，實驗的內(nèi)容基本上都是為了驗證語法知識，其內(nèi)容相對獨立。另外，現(xiàn)在有些學校過分強調(diào)教學過程的可監(jiān)督性，要求留下大量的實驗報告，這樣學生在有限的時間內(nèi)把大量的精力放在這些格式化的報告上面，反而對工程不那么重視，報告完成即視作任務完成，缺少進一步探索的動力。上機僅僅是為了完成作業(yè)，長此以往，學生就會對上機失去興趣。上面的這些問題造成了程序設計課程的尷尬境地，一方面，學校很重視這些課程；另一方面學生雖然也很重視，但在學習一段時間以后，會感覺學得并不順利。作為任課老師，對這個結(jié)果也不滿意。這些問題引起大家的思考，該如何才能改變這樣的窘?jīng)r。三、依托程序設計競賽的大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式近年來，針對大學生舉辦的各種各樣的程序設計競賽越來越多，國內(nèi)學生可以參加的比較常見的有ACM國際大學生程序設計競賽（ACM-ICPC）、藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、百度之星等，其中以ACM競賽最為著名，受到的關(guān)注度最高。ACM要求參加者以組團的形式參賽，要求選手在規(guī)定的時間內(nèi)，采用C/C++、Java等程序設計語言，完成規(guī)定的題目。本文以ACM競賽為例來說明競賽對教學模式改革的促進作用。1.程序設計競賽的特點。①問題導向。ACM賽事的出題人往往是領(lǐng)域?qū)＜一蛘逫T領(lǐng)域一些世界知名公司的工程師出題，命題涉及到從計算機各個應用領(lǐng)域的一些實際工程問題、方法問題、理論問題，這些問題通常會和當前的計算機科學技術(shù)發(fā)展的研究動向及應用的熱點問題或算法有關(guān)，往往具有一定的引導性、前瞻性。②強調(diào)基礎(chǔ)與綜合。由于競賽的命題來源于一些實際的工程問題，又或者是方法方面或理論方面的問題，解決這些問題涉及的知識面很廣，像離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設計、算法分析與設計等課程都可能會涉及到。這些問題有些沒有統(tǒng)一的最優(yōu)解法，需要綜合利用所學過的知識進行研究分析、歸納、總結(jié)、抽象、建模。這些涉及的知識也正是大學所教授的知識，試題考查的是學生的算法及程序設計開發(fā)能力，解這類題目是學生大學所學知識的綜合運用。即使學生不參與比賽，通過此類問題的研究分析，也有助于程序設計類課程的學習提升。③開放性。專業(yè)競賽由于命題的廣泛性，其所用的解決方法、工具等都是開放的。傳統(tǒng)的教室、教材、教師模式已經(jīng)不足以解決競賽的內(nèi)容，需要參與者相互協(xié)作，積極主動地查資料來解決問題。這樣的場景可能會多次反復，過程需要教師站在不同的層次及多角度來指導學生[2]。 2.競賽對課程的教改促進作用。參加競賽的準備過程，本身就是一個開放學習的過程?，F(xiàn)在有很多高校提供了一些優(yōu)秀的網(wǎng)絡競賽平臺，提供大量的題目供學生練習，同時提供在線評判系統(tǒng)，學生可自主注冊，選用自己熟悉的語言提供程序代碼，系統(tǒng)從程序運行的正確性、效率、復雜度等多個方面進行評判。由此看出基于程序設計競賽的教學改革有下面幾點優(yōu)勢。①激發(fā)學生學習興趣的自主學習環(huán)境。通過在線評判系統(tǒng)，學生可以在豐富的題庫中任選自己適合的題目，制訂學習計劃并設定目標，提升程序設計開發(fā)能力。培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、綜合已有知識自主解決問題的能力，并最終解決問題，這正是創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。②基于項目的驅(qū)動的學習模式。ACM的命題大部分來自一些既有應用性又有啟發(fā)性的案例或工程項目。指導老師可以選擇一些符合教學目標和教學任務的一些案例或項目來完成程序設計課程的教學計劃，而這種教學模式，正是程序設計課程教學研究的基于項目的驅(qū)動的教學模式。③增加學生的團隊協(xié)作精神。類似ACM的賽制，需要多人協(xié)作。這類比賽，不但要求選手有較強的個人能力，還要能夠與別人協(xié)作完成任務。由于涉及的知識面很廣，除了上面提到的一些課程、算法及計算理論外，算法同樣具有一定的復雜度。如此廣泛的知識面需要小組成員分工合作，在最少的時間內(nèi)掌握相關(guān)的知識，這就需要學生之間有良好的協(xié)作。④對傳統(tǒng)教學模式的改進。依托程序設計競賽的程序設計課程教學模式，改變了傳統(tǒng)教師課堂上的授課方式[3]。四、結(jié)語綜上所述，通過引入依托程序設計競賽的學生培養(yǎng)模式，能夠滿足當前大學培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力及應用型人才的要求。以賽促學，提升學生的自主學習能力，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，增強學生的交流及團隊協(xié)作能力，為學生的將來進一步學習或進入社會打下堅實的基礎(chǔ)。參考文獻：[1]蔡琴，張凱.項目驅(qū)動教學模式在軟件工程教學中的應用[J].實驗科學與技術(shù)，2014，（4）：175-178.[2]葉楓，吳勝艷，張雪潔，等.依托學科競賽的計算機專業(yè)學生能力培養(yǎng)研究[J].計算機教育，2017，（3）：43-47.[3]劉晶，呂艷琳，李尤豐.基于ACM競賽平臺的程序設計課程教學模式改革的探索[J].江蘇第二師范學院學報：自然科學版，2010，（6）：73-75.