以計(jì)算機(jī)博弈課程為基礎(chǔ)的專創(chuàng)融合教學(xué)改革與實(shí)踐

李媛 王靜文 王博

摘? 要：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要基石，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育相結(jié)合能有效提升學(xué)生對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)的積極性，計(jì)算機(jī)博弈是一項(xiàng)易于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的課程，以計(jì)算機(jī)博弈作為切入點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合，既有效提升學(xué)生的實(shí)踐能力，也有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，進(jìn)一步豐富專創(chuàng)融合、課賽結(jié)合教學(xué)實(shí)踐的內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)博弈;專創(chuàng)融合;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)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(chuàng)融合教學(xué)旨在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、符合社會(huì)需求的高素質(zhì)人才[1]，在專業(yè)課程的教學(xué)過程需找到適合的切入點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)，在各個(gè)階段進(jìn)行連續(xù)性培養(yǎng)，以達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)博弈是人工智能的一個(gè)重要分支，自2011年以來，我國開展了全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈大賽和計(jì)算機(jī)博弈錦標(biāo)賽，在組織學(xué)生參加比賽的初期主要采用單獨(dú)輔導(dǎo)的方式輔導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)博弈軟件，從而參與競賽，該方式的輔導(dǎo)效率較低，受益學(xué)生較少，為能使更多學(xué)生參與計(jì)算機(jī)博弈競賽，在數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)和信息與計(jì)算科學(xué)教學(xué)大綱修訂過程中增加了計(jì)算機(jī)博弈課程[2]，并在全校選修課中也增加計(jì)算機(jī)博弈競賽選修課，有效提高了參與學(xué)生的總量。

通過計(jì)算機(jī)博弈課程以及參加各項(xiàng)計(jì)算機(jī)博弈競賽，有效提高了學(xué)生的就業(yè)競爭力，參加計(jì)算機(jī)博弈競賽的學(xué)生的就業(yè)率接近100%。

計(jì)算機(jī)博弈課程教學(xué)不是一個(gè)獨(dú)立的教學(xué)過程，需要在不同教學(xué)階段進(jìn)行連續(xù)性培養(yǎng)，逐步達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)過程設(shè)計(jì)中，將基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課等逐步融入計(jì)算機(jī)博弈課程的內(nèi)容，并為后續(xù)創(chuàng)新教育打下基礎(chǔ)。

一、教學(xué)模式改革

專創(chuàng)融合教學(xué)需要以專業(yè)知識作為基礎(chǔ)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育作為有力補(bǔ)充，才能達(dá)到有效的專創(chuàng)融合教學(xué)目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)博弈課程的改革主要從兩方面入手，其一是將計(jì)算機(jī)博弈課程和計(jì)算機(jī)博弈競賽相結(jié)合，其二是將計(jì)算機(jī)博弈課程和計(jì)算機(jī)博弈競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯等相結(jié)合[3]。這些過程的實(shí)施則需要學(xué)生具有較為扎實(shí)的基礎(chǔ)，因此，在教學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)過程中，有效利用各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，逐步將計(jì)算機(jī)博弈的相關(guān)知識融合到相關(guān)的課程中。以計(jì)算機(jī)博弈競賽為主體的專創(chuàng)融合教學(xué)模式的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（一）基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的改革

計(jì)算機(jī)博弈的關(guān)鍵是開發(fā)有效的計(jì)算機(jī)博弈軟件，是一項(xiàng)需要將各項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用的工作，如果僅靠集訓(xùn)或?qū)W生自己摸索，很難開發(fā)出較好的博弈軟件。計(jì)算機(jī)博弈軟件需要用到計(jì)算機(jī)語言、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)博弈等各方面的知識。

計(jì)算機(jī)博弈課程的教學(xué)，首先在數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)進(jìn)行改革試驗(yàn)，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的計(jì)算機(jī)課程較少，主要有C語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等課程，如何有效利用較少的課程將計(jì)算機(jī)博弈技術(shù)融合在這些課程中就成為了計(jì)算機(jī)博弈課程教改的關(guān)鍵[4]。

在數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中，采用了計(jì)算機(jī)博弈教學(xué)一條龍的教學(xué)方式，在C語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教學(xué)過程將各項(xiàng)關(guān)鍵知識點(diǎn)與計(jì)算機(jī)博弈技術(shù)有效結(jié)合在一起。

計(jì)算機(jī)博弈競賽的項(xiàng)目主要以一些比較常見且有樂趣的棋牌項(xiàng)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(xiàng)目的特點(diǎn)是大多數(shù)學(xué)生都會(huì)其中的一些游戲，對這些項(xiàng)目都有一些直觀的了解，在將這些項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)博弈軟件時(shí)，學(xué)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(xiàng)目的核心技術(shù)如何逐步與相關(guān)的計(jì)算機(jī)課程有機(jī)地結(jié)合在一起。

計(jì)算機(jī)博弈課程不同于一般的基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，課程所占的學(xué)時(shí)數(shù)一般較少，以數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)為例，計(jì)算機(jī)博弈課程所占的學(xué)時(shí)數(shù)僅為32學(xué)時(shí)，其中還包括8學(xué)時(shí)的上機(jī)，真正可用于教學(xué)的課時(shí)數(shù)僅為24學(xué)時(shí)，如果在C語言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法中，將相關(guān)的知識有效地與計(jì)算機(jī)博弈課程相結(jié)合，那么，將為計(jì)算機(jī)博弈課程的教學(xué)提供極大的便利，因此，在這些課程的教學(xué)過程中，將一些知識的應(yīng)用與計(jì)算機(jī)博弈軟件開發(fā)進(jìn)行了有效的結(jié)合，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)與計(jì)算機(jī)博弈軟件開發(fā)的關(guān)系如圖2所示。

在教學(xué)過程中，由于課時(shí)限制，不可能結(jié)合所有博弈項(xiàng)目進(jìn)行講解，只能結(jié)合其中一部分項(xiàng)目進(jìn)行講解，因此必須對其中的項(xiàng)目進(jìn)行篩選。計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)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(shè)計(jì)方案的改革

計(jì)算機(jī)博弈軟件的開發(fā)是一項(xiàng)較大的工程，如果僅依靠計(jì)算機(jī)博弈課程的教學(xué)，很難達(dá)到較好的效果，為此，需要有效利用計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的各個(gè)環(huán)節(jié)。

計(jì)算機(jī)博弈軟件的開發(fā)，主要由三個(gè)重要的環(huán)節(jié)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(guān)內(nèi)容，將有效降低計(jì)算機(jī)博弈課程的負(fù)擔(dān)，并為計(jì)算機(jī)博弈課程打下良好的基礎(chǔ)。

在C語言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教學(xué)過程中，在課程設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)，將計(jì)算機(jī)博弈所需的各部分內(nèi)容，引入到課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，例如，在C語言課程設(shè)計(jì)中，選擇的課程設(shè)計(jì)題目以計(jì)算機(jī)博弈競賽項(xiàng)目為主，既包含了棋盤類游戲，也包含了撲克類游戲，學(xué)生可以根據(jù)各自的興趣愛好進(jìn)行選擇，課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為完成可行下法生成環(huán)節(jié)，以完成自動(dòng)對弈為基本目標(biāo)，這些題目的特點(diǎn)是：復(fù)雜度不太高、娛樂性較強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)等。在學(xué)生執(zhí)行選擇題目過程中，體現(xiàn)出學(xué)生對這類題目的興趣較高。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)中，題目的選擇則注重搜索算法，課程設(shè)計(jì)題目的選擇同樣是與計(jì)算博弈相關(guān)聯(lián)、重點(diǎn)解決博弈樹的問題，同時(shí)也設(shè)計(jì)了一些特殊博弈項(xiàng)目的題目，例如：專門設(shè)計(jì)了以“圖”為基礎(chǔ)的點(diǎn)格棋、?？怂蛊宓软?xiàng)目，供參加課程設(shè)計(jì)的學(xué)生進(jìn)行選擇，為后續(xù)計(jì)算機(jī)博弈課程打下基礎(chǔ)。

（三）專創(chuàng)融合方案的實(shí)現(xiàn)

以競賽為引導(dǎo)，以創(chuàng)新教育為目標(biāo)，是計(jì)算機(jī)博弈課程教學(xué)的基本指導(dǎo)方針[3]。在實(shí)現(xiàn)過程中，主要引入了三項(xiàng)競賽作為基礎(chǔ)，分別是大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”大賽，同時(shí)根據(jù)學(xué)生興趣，還指導(dǎo)學(xué)生參加類似的大賽，例如：全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)大賽、“藍(lán)橋杯”全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽等，實(shí)現(xiàn)以專業(yè)知識為基礎(chǔ)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為目標(biāo)的教學(xué)、實(shí)踐模式。

在實(shí)施過程中，開設(shè)了計(jì)算機(jī)博弈課程，專門介紹計(jì)算機(jī)博弈基本原理、計(jì)算機(jī)博弈中使用的各種算法，以及計(jì)算機(jī)博弈軟件的開發(fā)，課程目標(biāo)是使學(xué)生具有獨(dú)立開發(fā)計(jì)算機(jī)博弈競賽所需的軟件，為后續(xù)大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”大賽打下基礎(chǔ)。

在計(jì)算機(jī)博弈課程的教學(xué)過程中，采用了理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式[5]，并根據(jù)博弈競賽的項(xiàng)目，選擇具有代表的案例進(jìn)行教學(xué)，重點(diǎn)解決可行下法生成、搜索算法、估值算法、學(xué)習(xí)算法，在各類算法教學(xué)中均以實(shí)際案例出發(fā)進(jìn)行講解，將復(fù)雜的計(jì)算機(jī)博弈問題分解成若干小問題，逐步解決計(jì)算機(jī)博弈中各個(gè)環(huán)節(jié)的問題，使得學(xué)生更容易掌握。

由于計(jì)算機(jī)博弈相關(guān)技術(shù)的發(fā)展速度較快，學(xué)生要在相關(guān)競賽中獲得較好成績，就需要學(xué)生具有較好的創(chuàng)新能力。在課程教學(xué)過程中，根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)外計(jì)算機(jī)博弈技術(shù)的發(fā)展，不斷引進(jìn)新技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在文獻(xiàn)查閱、算法理解、算法實(shí)現(xiàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的能力，同時(shí)，也起到了教學(xué)相輔的作用。

全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈大賽是計(jì)算機(jī)博弈課程的直接后繼，通過參加全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈競賽，能夠很好地檢驗(yàn)教學(xué)效果，同時(shí)，競賽過程產(chǎn)生的樂趣可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在多屆比賽中，絕大多數(shù)學(xué)生都會(huì)參加一屆以上的比賽，以首次參賽的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究、開發(fā)具有更好功能的計(jì)算機(jī)博弈軟件，自覺投入到創(chuàng)新學(xué)習(xí)過程中。

計(jì)算機(jī)博弈競賽又分為遼寧省大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈競賽和全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈競賽，通常，省賽是在6月左右進(jìn)行，國賽是在8月中旬進(jìn)行，通過省賽，參賽學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)所開發(fā)的計(jì)算機(jī)博弈程序的不足，暑期集訓(xùn)則成為提高博弈軟件水平的最佳時(shí)間，也讓學(xué)生充分利用暑假階段，專門從事計(jì)算機(jī)博弈軟件的提高，有效利用了暑假時(shí)間，這段時(shí)間也是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的最佳時(shí)間。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”是一項(xiàng)大型的競賽項(xiàng)目，是一類既要考慮實(shí)現(xiàn)，又要進(jìn)行適當(dāng)深入研究的競賽，同時(shí)還需要撰寫報(bào)告、論文等，對學(xué)生的綜合能力要求比較高，學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)博弈競賽主要完成了項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)方面的訓(xùn)練，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和“挑戰(zhàn)杯”大賽，能進(jìn)一步提高學(xué)生的素質(zhì)和綜合實(shí)踐能力[6]。

在計(jì)算機(jī)語言課程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程、計(jì)算機(jī)博弈課程以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，一些同學(xué)已經(jīng)真正具備參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的基礎(chǔ)，避免了學(xué)生無的放矢地選擇一些項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的情況，在實(shí)際運(yùn)行過程中，采用了計(jì)算機(jī)博弈競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和“挑戰(zhàn)杯”相結(jié)合的模式。計(jì)算機(jī)博弈競賽以實(shí)現(xiàn)具體內(nèi)容為主，重點(diǎn)在于提高軟件的“AI”，而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和挑戰(zhàn)杯則偏重于研究，重點(diǎn)進(jìn)行算法、效果等比較，將兩者有效結(jié)合，才能較好地完成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽或挑戰(zhàn)杯。同時(shí)，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和挑戰(zhàn)杯的訓(xùn)練進(jìn)而將研究得到的成果撰寫成論文。上述的實(shí)踐過程，漸進(jìn)地培養(yǎng)了參與學(xué)生的創(chuàng)新能力，并取得了良好的效果。

二、實(shí)施成效

采用上述專創(chuàng)融合的模式進(jìn)行教學(xué)，歷時(shí)已經(jīng)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(dǎo)學(xué)生參加計(jì)算機(jī)博弈競賽7次，其中5次為全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈大賽，2次為遼寧省本科大學(xué)生計(jì)算機(jī)博弈競賽，參加各項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和挑戰(zhàn)杯（包括校賽）5次，指導(dǎo)學(xué)生參加“藍(lán)橋杯”遼寧省軟件與信息技術(shù)人才大賽2次，指導(dǎo)學(xué)生參加“藍(lán)橋杯”全國軟件與信息技術(shù)人才大賽1次。

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

通過計(jì)算機(jī)博弈競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽、“挑戰(zhàn)杯”大賽的訓(xùn)練，培養(yǎng)了一批具有良好素質(zhì)的學(xué)生，有效提高了學(xué)生的就業(yè)競爭率，參與學(xué)生的就業(yè)率接近100%，部分成績較好的學(xué)生在就業(yè)、考研和保研中都取得很好的效果，例如在畢業(yè)生中不少學(xué)生被一些大型公司錄用為技術(shù)人員，其中包括：百度、阿里、微軟等國際、國內(nèi)大型知名公司，同時(shí)，經(jīng)過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的學(xué)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(yōu)勢，不少學(xué)生被國內(nèi)一流大學(xué)錄取，其中包括東北大學(xué)、天津大學(xué)、東南大學(xué)和北京科技大學(xué)等。

在專創(chuàng)融合的教學(xué)過程中，對教師要求較高，不僅需要在課程教學(xué)中講授專業(yè)知識，同時(shí)還需要將創(chuàng)新理念融合到教學(xué)過程中，在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行各項(xiàng)競賽時(shí)，還需要教師能及時(shí)了解所需的最新知識、技術(shù)等，因此，專創(chuàng)融合的教學(xué)模式也督促教師不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，這樣才能更好地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，同時(shí)也能有效提高教師的業(yè)務(wù)能力，達(dá)到了教學(xué)相長的效果。

三、結(jié)束語

專創(chuàng)融合教學(xué)模式是教學(xué)過程的一種凝練，需要教師對教學(xué)過程和目標(biāo)有深入的理解，并根據(jù)課程結(jié)構(gòu)選擇一條合適的線路，在與專業(yè)目標(biāo)相符的條件下推進(jìn)實(shí)行，將專業(yè)課程體系和創(chuàng)新教育有機(jī)融合。專創(chuàng)融合教學(xué)模式的方向選擇也需要與社會(huì)需求相結(jié)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(gè)重要分支——機(jī)器博弈作為切入點(diǎn)，為參與學(xué)生在就業(yè)、考研、保研、創(chuàng)業(yè)等方面打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡介：李媛（1974-），女，漢族，遼寧沈陽人，工學(xué)博士，教授，副院長，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閼?yīng)用數(shù)學(xué)與控制優(yōu)化。