程序設(shè)計(jì)課程“以賽促學(xué)”教學(xué)模式的探究

［摘 要］在信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，程序設(shè)計(jì)在高等教育中占據(jù)著重要的地位。然而，傳統(tǒng)教學(xué)模式存在著教學(xué)缺乏針對性、考核方式單一等問題，可能無法全面激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。本文以天梯賽為例，通過深入研究“以賽促學(xué)”教學(xué)模式，為教學(xué)改革提供了新的思路和方法，也促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和技能提升。這種模式是以案例式教學(xué)為主，充分結(jié)合競賽知識點(diǎn)教學(xué)，以“以賽促教，以賽促學(xué)和以賽促改”為訓(xùn)練目標(biāo)。在實(shí)施過程中，采用適當(dāng)?shù)恼n程設(shè)計(jì)和考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和競爭意識。同時，詳細(xì)介紹這種基于競賽模式的C程序設(shè)計(jì)課程改革方案的設(shè)計(jì)理念、具體教學(xué)模式的設(shè)計(jì)過程以及課程改革的效果。這種模式不僅將理論知識與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，還大大提高了學(xué)生的專業(yè)競賽成績。

［關(guān)鍵詞］天梯賽；以賽促學(xué)；C語言；教學(xué)模式

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2024.21.060

［中圖分類號］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］1673-0194（2024）21-0213-04

0" " "引 言

為培養(yǎng)大學(xué)生的編程能力，各大高校在大學(xué)一年級開設(shè)了程序設(shè)計(jì)類課程，如C語言、Python等，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和操作性。學(xué)生通過學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語言，培養(yǎng)自身的計(jì)算思維能力，完善自身對專業(yè)領(lǐng)域問題的抽象理解能力。隨著國家對高校教育改革的深入，“以賽促學(xué)”這種教學(xué)方式越來越凸顯優(yōu)勢。參加全國性的軟件競賽，可以從多個層面培養(yǎng)計(jì)算思維、提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力和水平，但是國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽要求比較高，一般本科院校很難參與其中。在這種情況下，?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院積極開展綜合素質(zhì)教育，組織學(xué)生參加中國高校計(jì)算機(jī)大賽——團(tuán)體程序設(shè)計(jì)天梯賽。

本文以C程序設(shè)計(jì)課程為教學(xué)研究對象，以案例式教學(xué)為基礎(chǔ)，以提高競賽水平為目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課以PTA平臺輔助，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入競賽真題，鼓勵學(xué)生積極參與課堂討論和學(xué)習(xí)活動。這種教學(xué)模式旨在幫助學(xué)生更好地理解編程知識，提高編程水平，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作能力。

1" " "天梯賽簡介

團(tuán)體程序設(shè)計(jì)天梯賽是面向全國高校學(xué)生的高水平計(jì)算機(jī)類競賽，是中國高校計(jì)算機(jī)大賽的競賽板塊之一，旨在提升學(xué)生計(jì)算機(jī)問題求解水平，增強(qiáng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。該比賽以算法設(shè)計(jì)、編程技巧和解決問題的能力為側(cè)重點(diǎn)。比賽重點(diǎn)考查參賽隊(duì)伍的基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法應(yīng)用能力，并通過團(tuán)體成績體現(xiàn)高校在程序設(shè)計(jì)教學(xué)方面的整體水平。浙江大學(xué)的在線評測系統(tǒng)發(fā)展出一個可支持在線教學(xué)的良好平臺——PTA輔助教學(xué)平臺。2023年比賽共有來自全國480所高校的1 624支代表隊(duì)，共16 167名選手參加，參賽規(guī)模創(chuàng)歷史新高。

2" " "傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

傳統(tǒng)C語言教學(xué)模式存在一系列問題，主要包括以下三個方面。

2.1" "大學(xué)生現(xiàn)有基礎(chǔ)參差不齊，教學(xué)缺乏針對性

隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展，各級院校都在逐漸擴(kuò)招，因此，這就在某種程度上導(dǎo)致學(xué)生本身的能力素質(zhì)水平參差不齊，加上對于該專業(yè)的學(xué)生來說，在高中階段對計(jì)算機(jī)專業(yè)知識內(nèi)容接觸得較淺，所以本身能力素質(zhì)水平有限。

2.2" "C語言概念比較抽象，學(xué)生難以直觀理解

傳統(tǒng)的教學(xué)方法過于強(qiáng)調(diào)理論知識的灌輸，這種做法忽略了知識與實(shí)踐之間的密切聯(lián)系，限制了學(xué)生的全面發(fā)展。內(nèi)容通常過于抽象和枯燥，缺乏趣味性和互動性，這使得學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)C語言的興趣，學(xué)習(xí)積極性不高。

2.3" "考核方式過于單一

目前實(shí)踐課程的考核方式一般以學(xué)生在課堂上完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及學(xué)生完成實(shí)踐作業(yè)的情況來決定實(shí)踐教學(xué)的成績。這種考核方式過于單一，無法反映每一個學(xué)生的真實(shí)水平。而且這種考核方式存在很多弊端，學(xué)生的目標(biāo)就是通過考核，因此部分學(xué)生可能無法完成任務(wù)，就去復(fù)制基礎(chǔ)相對好些學(xué)生的成果[1]。

傳統(tǒng)案例式教學(xué)著重于教科書知識的傳遞，卻忽視了通過競賽式編程培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的技能。因此我們迫切需要改革創(chuàng)新課程體系、教學(xué)方法，以適應(yīng)?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院應(yīng)用型本科的轉(zhuǎn)型。

3" " "基于天梯賽的“以賽促學(xué)”教學(xué)模式設(shè)計(jì)

“以賽促學(xué)”是通過參與學(xué)科競賽的方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量。結(jié)合學(xué)科競賽的特點(diǎn)，海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院逐步建立并實(shí)施“以賽促學(xué)”計(jì)算機(jī)實(shí)踐的教學(xué)模式，具體做法如下。

3.1" "以賽促教，融入競賽知識點(diǎn)

程序設(shè)計(jì)大賽的題目一般是對實(shí)際應(yīng)用問題的求解，在語言描述上往往比較生動有趣?；诔绦蛟O(shè)計(jì)類學(xué)科競賽的需求，在傳統(tǒng)的理論教學(xué)基礎(chǔ)上，將學(xué)科競賽知識點(diǎn)和課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化，構(gòu)建項(xiàng)目化和模塊化的教學(xué)單元，將理論與學(xué)科競賽知識點(diǎn)進(jìn)行一體化融合[2]。?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院C程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)所授的教學(xué)內(nèi)容涵蓋了大賽的知識點(diǎn)，采用案例式教學(xué)模式，運(yùn)用邊講邊練的手段，學(xué)生練習(xí)的實(shí)際案例由真題構(gòu)成，引導(dǎo)帶動學(xué)生思考、討論解決問題的方法，分析該方法的實(shí)現(xiàn)原理，并逐步推導(dǎo)總結(jié)出解決此類問題的一般思路。

然而，算法競賽題目涉及領(lǐng)域非常廣，對學(xué)生要求較高，且在大三會開設(shè)對應(yīng)的算法分析與設(shè)計(jì)課程。競賽題目的難度可分為低難度、中等難度和高難度三個類型，主要包含窮舉、排序、搜索、遞歸、回溯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、動態(tài)規(guī)劃和圖、STL容器、迭代器等相關(guān)知識。為了幫助低年級學(xué)生提前打好編程競賽基礎(chǔ)，可在設(shè)計(jì)C程序設(shè)計(jì)課程案例時充分融入常見的中低層次的競賽知識點(diǎn)[3]。

傳統(tǒng)案例式教學(xué)過于注重教材內(nèi)容，忽視了培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的編程能力。為彌補(bǔ)這一不足，教師在日常教學(xué)中將競賽真題穿插到相關(guān)章節(jié)，同時對知識點(diǎn)進(jìn)行梳理概括，幫助學(xué)生建立知識體系，提升他們的競賽水平。

案例教學(xué)：2020年天梯賽真題——誰是贏家

在娛樂節(jié)目中，觀眾投票和評委評審一直是決定藝人勝負(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2020年天梯賽的真題——誰是贏家通過表演賽制引發(fā)了觀眾的興趣。本文將深入解析該題，運(yùn)用選擇結(jié)構(gòu)的知識，幫助讀者更好地理解問題，并培養(yǎng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣。

3.1.1" "問題描述

某電視臺娛樂節(jié)目的規(guī)則是觀眾投票和評委投票兩部分決定勝負(fù)。規(guī)則包括：觀眾票數(shù)高且得到至少1名評委認(rèn)可，或者觀眾票數(shù)低但得到全部評委認(rèn)可。

3.1.2" "分析與解答

場景分析：

首先，觀眾人數(shù)為奇數(shù)，確保沒有平票的情況。這意味著一方必定能夠獲得多數(shù)觀眾的支持。

勝負(fù)條件：

如果一位藝人的觀眾票數(shù)高，且得到至少1名評委的認(rèn)可，該藝人勝出。

或者，藝人的觀眾票數(shù)低，但得到全部評委的認(rèn)可，也可以勝出。

關(guān)鍵點(diǎn)：

藝人需要至少在觀眾或評委中的一方占據(jù)優(yōu)勢，否則無法獲勝。

3.1.3" "案例教學(xué)的作用

該問題引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用選擇結(jié)構(gòu)的知識，通過觀眾票數(shù)和評委投票兩方面的條件進(jìn)行邏輯判斷。學(xué)生需要運(yùn)用邏輯思維，判斷何種條件下藝人能夠獲勝，培養(yǎng)他們的思辨能力。通過解答這一實(shí)際問題，學(xué)生不僅鞏固了選擇結(jié)構(gòu)的概念，還能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到實(shí)際生活場景，培養(yǎng)解決問題的能力。

3.2" "借助平臺，優(yōu)化課堂教學(xué)

PTA是一個開放的程序教學(xué)平臺，任何人都可以通過手機(jī)或者郵箱免費(fèi)注冊，用戶角色主要分為教師和學(xué)生角色。教師可申請開通教師權(quán)限，具備教師權(quán)限的賬號可創(chuàng)建和管理班級、建立（并分享）題目集、布置作業(yè)、考試及統(tǒng)計(jì)成績等。為了更好地提升學(xué)生自主探究的能力，?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院C程序設(shè)計(jì)課程是線上線下混合教學(xué)模式，借助PTA平臺發(fā)布課程預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在線上自主預(yù)習(xí)。課上，教師講授完理論知識后，學(xué)生就通過PTA平臺進(jìn)行練習(xí)，以此達(dá)到鞏固知識點(diǎn)的作用。課后，教師設(shè)置好每章的習(xí)題集，通過PTA平臺發(fā)布作業(yè)，教師也可以通過統(tǒng)計(jì)答題得分了解學(xué)生不足。

3.3" "增加技能競賽的專業(yè)素質(zhì)拓展課

為全面推進(jìn)素質(zhì)教育，有效強(qiáng)化素質(zhì)教育在培養(yǎng)應(yīng)用型人才、服務(wù)學(xué)生成長成才的功能和作用，海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)素質(zhì)拓展項(xiàng)目計(jì)算機(jī)類競賽培訓(xùn)。本課程是讓學(xué)生綜合運(yùn)用C語言、C++語言等相關(guān)技術(shù)知識，進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)比賽，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和程序設(shè)計(jì)實(shí)踐技能。

技能大賽為學(xué)生提供了一個培養(yǎng)創(chuàng)新能力的平臺，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。通過備賽、集訓(xùn)，提高學(xué)生算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼實(shí)踐的能力，并培養(yǎng)分析和解決問題的能力。學(xué)生積累項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，提升解決問題的能力，極大地提高了他們的就業(yè)競爭力。圖1為?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院部分同學(xué)的素質(zhì)拓展課的答題情況，通過增加專業(yè)素質(zhì)拓展課，對提高學(xué)生競賽成績具有積極的影響。這樣的實(shí)踐課程不僅有助于學(xué)生更深入地理解和掌握程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，還有助于培養(yǎng)他們更全面、更實(shí)際的專業(yè)素質(zhì)。

3.4" "舉辦校內(nèi)程序設(shè)計(jì)大賽

程序設(shè)計(jì)大賽是一種以程序設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)、以實(shí)際編程為手段的競賽形式。海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院連續(xù)6年成功舉辦了校內(nèi)程序設(shè)計(jì)大賽，這類比賽通常設(shè)有一系列挑戰(zhàn)性的題目，要求參賽學(xué)生在有限的時間內(nèi)完成程序設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)院先組織初賽，再到全國賽，安排了專門的老師對學(xué)生進(jìn)行賽前培訓(xùn)指導(dǎo)。賽后選拔出成績優(yōu)異的同學(xué)成為全國賽的正式隊(duì)員，再開始有計(jì)劃、有組織地進(jìn)行全國賽前培訓(xùn)。

培訓(xùn)階段，教練組老師共同設(shè)計(jì)一些有挑戰(zhàn)性的競賽題目，確保比賽內(nèi)容貼近實(shí)際應(yīng)用，促使學(xué)生更深入地理解和掌握知識。同時，學(xué)院讓參加過比賽、有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)長帶領(lǐng)低年級的同學(xué)，互幫互助。通過參加校內(nèi)程序大賽，學(xué)生能夠積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更好地應(yīng)對全國賽的挑戰(zhàn)。

4" " "課程教學(xué)改革的成效

近幾年，?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)學(xué)院每年組織相關(guān)專業(yè)的學(xué)生參加天梯賽，高度重視學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，并以天梯賽為契機(jī)，積極開展程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)改革。通過建立完善的獎勵機(jī)制，不僅激發(fā)了學(xué)生參賽的熱情，也調(diào)動了專任教師的教學(xué)積極性，為提升學(xué)生編程能力和教學(xué)質(zhì)量提供了有力保障。

在競賽中，?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)生展現(xiàn)了扎實(shí)的程序設(shè)計(jì)能力，取得了良好成績。學(xué)院師生團(tuán)隊(duì)連續(xù)5年榮獲全國總決賽“海南省高校一等獎（珠峰爭鼎）”。2023年，全校共7名教師及60名學(xué)生參賽，獲得“海南省高校一等獎（珠峰爭鼎）”一項(xiàng)、“海南省團(tuán)隊(duì)一等獎”一項(xiàng)、“海南省團(tuán)隊(duì)二等獎”兩項(xiàng)，所有參賽選手均榮獲“全國總決賽——成功參賽獎”。

學(xué)生積極參加競賽不僅提高了專業(yè)成績，更重要的是全面提升了他們的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，同時營造了積極向上的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)科競賽進(jìn)一步提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)合作和實(shí)踐應(yīng)用的綜合能力，也是構(gòu)建以“實(shí)踐應(yīng)用+專業(yè)認(rèn)證+校企融合+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識”為驅(qū)動的項(xiàng)目伴隨式教學(xué)體系成效的最好注解。

依托程序設(shè)計(jì)大賽的契機(jī)，學(xué)校對傳統(tǒng)的編程語言類課程進(jìn)行全面的改革。教師們將競賽知識與原有實(shí)踐項(xiàng)目有機(jī)融合，不斷更新和完善教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了競賽知識的普及化教育。同時，這一過程促進(jìn)了教師專業(yè)技能的提升，為教學(xué)質(zhì)量的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5" " "結(jié)束語

“以賽促學(xué)”的教學(xué)模式為C語言課程的教學(xué)改革提供了新的思路。本文以天梯賽為例進(jìn)行研究和分析，探究了“以賽促學(xué)”教學(xué)模式在大學(xué)編程課程的應(yīng)用。這種教學(xué)模式是通過參與比賽來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，在不斷地練習(xí)中提高了學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力。我們發(fā)現(xiàn)通過比賽的形式推動教學(xué)改革，學(xué)生們愿意投入更多時間和精力去學(xué)習(xí)?？傊耙再惔賹W(xué)”教學(xué)模式在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、專業(yè)成績和學(xué)生創(chuàng)新意識等方面具有積極的影響。

主要參考文獻(xiàn)

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［3］譚立興，姜楓.基于競賽模式的“C程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革研究［J］.科技與創(chuàng)新，2022（9）：145-148.