摘要：PG大賽(Programming Contest)是日本高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)生參加的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)大賽，每年舉行一屆。本文通過(guò)介紹近年來(lái)PG大賽的題目，分析日本高等專(zhuān)科學(xué)校對(duì)于計(jì)算機(jī)類(lèi)學(xué)生各項(xiàng)能力的培養(yǎng)要求和水平，為我國(guó)高等職業(yè)教育提供啟示和借鑒。
　　關(guān)鍵詞：日本；PG大賽；高等專(zhuān)科學(xué)校；學(xué)生能力
　　
　　作者簡(jiǎn)介：董瑋，女，教授，研究方向?yàn)榍度胧杰浖_(kāi)發(fā)；李緒成，男，副教授，研究方向?yàn)閃eb技術(shù)應(yīng)用；楊勇虎，男，副教授，研究方向?yàn)樗惴ǚ治雠c設(shè)計(jì)。
　　
　　PG大賽(Programming Contest)是日本高校的兩大賽事之一，是高等專(zhuān)科學(xué)生參加的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)大賽，比賽分為課題組、競(jìng)技組和自由組。該賽事每年一屆，從4月份開(kāi)始籌備，10月份進(jìn)行公開(kāi)比賽，迄今已經(jīng)是第20屆了。起初，參加PG大賽的只有日本本國(guó)的學(xué)生，從2005年開(kāi)始邀請(qǐng)外國(guó)學(xué)校組隊(duì)參加。大連東軟信息學(xué)院有幸從2006年開(kāi)始受邀參加PG大賽，歷年都能取得不錯(cuò)的成績(jī)。本文作者曾經(jīng)帶隊(duì)赴日參加PG大賽，對(duì)日本高等專(zhuān)科學(xué)校培養(yǎng)計(jì)算機(jī)類(lèi)學(xué)生的能力有了一些粗淺的認(rèn)識(shí)。
　　1PG大賽題目舉例
　　課題組的題目每?jī)赡暌粨Q，2006和2007年的主題是“孩子的心與計(jì)算機(jī)”，2008與2009年的主題是“創(chuàng)造優(yōu)雅生活的計(jì)算機(jī)”。課題組要求可以自由使用獨(dú)創(chuàng)的周邊裝置，但是規(guī)格大小上要符合展示空間，并且決賽時(shí)要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(40分鐘)完成設(shè)置。主要以作品的獨(dú)創(chuàng)性作為重點(diǎn)審核，編程技術(shù)的實(shí)用性和完成程度以及如何有效利用周邊裝置進(jìn)行編程也作為評(píng)估對(duì)象。
　　競(jìng)技組的題目每年都不一樣，先看一下具體的例子。
　　1.12006年競(jìng)技組題目
　　1) 比賽規(guī)則。
　　(1) 比賽現(xiàn)場(chǎng)有5×5到7×7這樣的格子，也可能
　　
　　會(huì)有5×6的情況。
　　(2) 格子中放一定數(shù)量的乒乓球，數(shù)目是隨機(jī)生成的，從1到10，每次都不一樣，類(lèi)似圖1所示的范例。
　　
　　圖1比賽開(kāi)始場(chǎng)地范例（格子中的數(shù)字表示乒乓球數(shù)量）
　　(3) 比賽的過(guò)程中，雙方交替收拾格子中的乒乓球，最后清空某個(gè)格子的一方擁有這個(gè)格子。
　　(4) 比賽開(kāi)始之前，裁判會(huì)給先開(kāi)始的一方一個(gè)空格子，并放上此方的標(biāo)志，后開(kāi)始的一方給兩個(gè)空格子，也放上彼方的標(biāo)志。
　　(5) 雙方的格子都分為兩類(lèi)：占有的普通格子和陣地格子，陣地只有一個(gè)。開(kāi)始時(shí)候指定的格子就是陣地(后開(kāi)始一方的兩個(gè)格子中只有一個(gè)是陣地)，陣地可以移動(dòng)，只能在自己占有的格子中移動(dòng)，移動(dòng)的距離沒(méi)有限制。
　　(6) 比賽之前會(huì)給每個(gè)隊(duì)一個(gè)容器，用于放乒乓球，并指定每次能夠收拾的乒乓球數(shù)量。數(shù)量隨機(jī)生成，從1到10。
　　(7) 比賽開(kāi)始之前還會(huì)給每個(gè)隊(duì)幾個(gè)物體，比賽的時(shí)候可以把這些物體放在對(duì)方占有的格子中，這樣會(huì)取消對(duì)方對(duì)格子的占有權(quán)。放進(jìn)去的物品雙方都可以收，回收之后不能再使用。
　　(8) 比賽開(kāi)始后雙方交替執(zhí)行，每次可以進(jìn)行下面的操作之一：收拾乒乓球；放物體；移動(dòng)陣地，也可以什么都不做。收乒乓球只能收自己陣地周?chē)?上下左右4個(gè))的評(píng)判球，放物體也只能在自己的陣地周?chē)?上下左右)。
　　(9) 雙方在游戲中的總時(shí)間分別為3分鐘，但是游戲的總時(shí)間為5分鐘。每一次操作的時(shí)間沒(méi)有限制。如果一方時(shí)間用完，就不能再操作，對(duì)方還可以操作。
　　(10) 格子全部被收拾完，或者游戲時(shí)間到，游戲結(jié)束。
　　(11) 每次比賽進(jìn)行兩場(chǎng)游戲。
　　2) 勝負(fù)判定。
　　
　　(1) 在一次游戲中占有的格子多的一方贏(yíng)，如果兩次游戲都贏(yíng)則勝。
　　(2) 如果一勝一負(fù)，兩次游戲占有的格子總數(shù)多的一方勝。
　　(3) 如果格子相同，使用時(shí)間少的一方勝。
　　(4) 如果時(shí)間相同，抽簽決定勝負(fù)。
　　1.22008年競(jìng)技組題目
　　用卡車(chē)高效率的回收放置在圖形上的各類(lèi)產(chǎn)品，幾個(gè)小組在同樣的圖形上移動(dòng)卡車(chē)，以最少的油耗收集到最多產(chǎn)品的小組將獲勝。
　　1) 比賽規(guī)則。
　　(1) 對(duì)參賽各組公開(kāi)比賽圖形。
　　(2) 賽場(chǎng)上準(zhǔn)備了帶格子的圖形，如圖2所示。圖形上設(shè)有起點(diǎn)、終點(diǎn)，放有貨物及障礙物，起點(diǎn)、終點(diǎn)各一處，物品及障礙物多處，放置物品的地方放置了寫(xiě)有數(shù)量的物品。
　　
　　
　　圖2賽場(chǎng)圖形示例
　　
　　(3) 在同一圖形上，各小組同時(shí)開(kāi)始移動(dòng)卡車(chē)，移動(dòng)一次為一個(gè)操作段。
　　(4) 各小組移動(dòng)卡車(chē)，從起點(diǎn)開(kāi)始巡回所有的放置物品地點(diǎn)，將物品收集后進(jìn)入終點(diǎn)。
　　(5) 當(dāng)各小組全部抵達(dá)終點(diǎn)或者超過(guò)了規(guī)定的時(shí)間時(shí)，比賽結(jié)束。
　　2) 勝負(fù)排列順序。
　　(1) 到達(dá)終點(diǎn)并且單位物品的油耗最少的小組。
　　(2) 到達(dá)終點(diǎn)收集到很多物品的小組。
　　(3) 同樣條件下到達(dá)終點(diǎn)的小組，猜拳定勝負(fù)。
　　(4) 沒(méi)有到達(dá)終點(diǎn)，巡回放置物品位置最多的小組。
　　(5) 沒(méi)有到達(dá)終點(diǎn)，單位物品油耗最少的小組。
　　(6) 沒(méi)有到達(dá)終點(diǎn)但是收集到很多物品的小組。
　　(7) 同樣條件下沒(méi)有到達(dá)終點(diǎn)的小組，猜拳定勝負(fù)。
　　3) 卡車(chē)的移動(dòng)及油耗。
　　一個(gè)操作段可以沿著上下左右方向的一個(gè)方向移動(dòng)，圖形外和有障礙物的格子不能移動(dòng)。各組卡車(chē)可以同時(shí)進(jìn)入相同的格子，也可以停車(chē)不動(dòng)。移動(dòng)方向的指定可以按5～15操作段集中進(jìn)行。如果在某個(gè)操作段指定了不能移動(dòng)的格子時(shí)，這個(gè)操作段的移動(dòng)指令將被視為無(wú)效，視為停車(chē)指令。
　　卡車(chē)移動(dòng)和停車(chē)都將產(chǎn)生油耗，油耗將根據(jù)操作段來(lái)計(jì)算。在一個(gè)操作段停車(chē)沒(méi)有移動(dòng)到其他方位時(shí)，也會(huì)消耗汽油。到達(dá)終點(diǎn)后不產(chǎn)生油耗。比賽當(dāng)中不用擔(dān)心缺油的問(wèn)題。
　　一個(gè)操作段汽油的消費(fèi)量，是基本油耗和載貨量成比例的載重油耗之和。載重油耗是相對(duì)于載重量，根據(jù)既定的一個(gè)貨物所消耗的油量來(lái)加算。
　　4) 物品。
　　物品以石炭、海產(chǎn)品、水果等作為假設(shè)，根據(jù)物品種類(lèi)不同，重量也不同，單位所產(chǎn)生的油耗也不一樣。同樣的比賽當(dāng)中會(huì)使用同樣的相同種類(lèi)、相同重量的物品。
　　當(dāng)卡車(chē)到達(dá)放置貨物的位置時(shí)，就可以裝貨，一次裝載量不能超過(guò)比賽規(guī)定的最大裝載個(gè)數(shù)，也可以不裝貨。如果同時(shí)有其他組的卡車(chē)到達(dá)同一位置裝貨時(shí)，將根據(jù)各自需求量按照比例來(lái)分配。
　　2對(duì)PG大賽題目的分析及啟示
　　日本的高等專(zhuān)科學(xué)校以招收初中畢業(yè)生為主，實(shí)施五年一貫制教育，教育的目標(biāo)是“培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的實(shí)踐型技術(shù)者”或“實(shí)踐性的開(kāi)發(fā)型技術(shù)者”，以培養(yǎng)“愛(ài)迪生式”的技術(shù)型人才為己任[1]。從近幾年日本PG大賽的題目分析，可以看出日本計(jì)算機(jī)高等專(zhuān)科學(xué)校重視計(jì)算機(jī)類(lèi)學(xué)生以下能力的培養(yǎng)。
　　1) 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　課題組的題目都僅僅只有一個(gè)大范圍的主題，鼓勵(lì)學(xué)生自擬題目、自由發(fā)揮，并將作品的創(chuàng)新性作為重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于課題組要求在特定的展位先進(jìn)行展示，再參加有評(píng)委的自述和答辯，因此，展示現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)眾的參與度和人氣將成為決定名次的關(guān)鍵因素。如果作品沒(méi)有創(chuàng)新，就不能夠吸引眾多的觀(guān)眾，自然也就不能引起評(píng)委的足夠關(guān)注。這種評(píng)判是公平和透明的，是對(duì)作品創(chuàng)新性的充分考驗(yàn)，也恰恰體現(xiàn)出眾多日本高等專(zhuān)科學(xué)校培養(yǎng)“創(chuàng)新性的實(shí)踐人才”的辦學(xué)宗旨。
　　2) 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)。
　　無(wú)論是課題組還是競(jìng)技組，都是由2~3名隊(duì)員組成的，要求各組隊(duì)員之間有著充分的協(xié)作。特別是競(jìng)技組，往往是一名隊(duì)員操作電腦進(jìn)行運(yùn)算，另外一名隊(duì)員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。因此，隊(duì)員之間的高效協(xié)作絕對(duì)是影響比賽勝負(fù)的關(guān)鍵。整個(gè)團(tuán)隊(duì)之間榮辱與共，每一個(gè)人都擔(dān)任著重要的角色，要在比賽中全身心投入。而這種團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也是軟件開(kāi)發(fā)人員必須具備的基本素質(zhì)，同時(shí)也是學(xué)生在校期間比較難以訓(xùn)練的一種能力。
　　
　　3) 系統(tǒng)綜合能力的培養(yǎng)。
　　在課題組的比賽中，參賽的項(xiàng)目決不僅僅是軟件程序，而是一個(gè)系統(tǒng)的集成。一般說(shuō)來(lái)，這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)小型的嵌入式系統(tǒng)，使用上位機(jī)和下位機(jī)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)整體功能，對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力要求很高。在近年學(xué)生參賽的作品中，技術(shù)層面上的應(yīng)用有電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)、通信技術(shù)、三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)，甚至還有控制算法的應(yīng)用，對(duì)高專(zhuān)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力是一個(gè)綜合考驗(yàn)。
　　4) 程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。
　　這是計(jì)算機(jī)類(lèi)學(xué)生要具備的主要能力，但是絕對(duì)不止是寫(xiě)多少行代碼的訓(xùn)練方法，而是重在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)程序解決實(shí)際問(wèn)題的能力。特別是在競(jìng)技組，由于各組之間存在競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)于學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力有著更高的要求。
　　(1) 程序的高效性。
　　競(jìng)技比賽都有時(shí)間限制，因此，程序設(shè)計(jì)的效率對(duì)勝負(fù)起著至關(guān)重要的作用。除去計(jì)算機(jī)硬件的影響，在程序設(shè)計(jì)中必須考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等因素，還有可能涉及到運(yùn)籌學(xué)、博弈論等深層次的理論知識(shí)；其次，對(duì)于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇也是要考慮的問(wèn)題。這些知識(shí)的融入有些已經(jīng)超出了高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)生所能接受的范疇，最終能夠獲得勝利的參賽隊(duì)學(xué)生所具有的一名優(yōu)秀程序設(shè)計(jì)人員的非凡功力，確實(shí)令人嘆為觀(guān)止。
　　(2) 程序的應(yīng)變性。
　　雖然比賽的題目是事先公布的，但是題目確實(shí)是聞所未聞的。例如，2006年的題目中就有著中國(guó)傳統(tǒng)象棋、圍棋甚至五子棋的精髓，如果要在短期內(nèi)找到一個(gè)最優(yōu)解法，也實(shí)在不是一件容易的事。何況，比賽最終的圖形以及一些條件在比賽的現(xiàn)場(chǎng)才能真身得現(xiàn)，而且每場(chǎng)比賽又有所不同，這對(duì)使用程序應(yīng)對(duì)各種隨機(jī)情況提出了較高要求。同時(shí)，賽場(chǎng)上還有對(duì)手的參與，這種干擾可絕對(duì)是不能忽略不計(jì)的。
　　(3) 程序的容錯(cuò)性。
　　除去比賽對(duì)手的干擾外，同一組隊(duì)員之間的溝通失誤也可能產(chǎn)生人為的錯(cuò)誤操作，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)程序的運(yùn)算結(jié)果與實(shí)際操作不一致的情況。解決的辦法只能是及時(shí)更改程序的輸出，在實(shí)際操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步的運(yùn)算。因此，在程序設(shè)計(jì)時(shí)，這種錯(cuò)誤的處理也必須要充分考慮。
　　由此可見(jiàn)，競(jìng)賽對(duì)于編程能力的培養(yǎng)與實(shí)際更加接軌，突破了那種紙上談兵的課堂練習(xí)和作業(yè)的訓(xùn)練手段，是真刀真槍的實(shí)戰(zhàn)，是真正高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求學(xué)生的編程能力。
　　3結(jié)語(yǔ)
　　PG大賽靈活的命題可以真正考察學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的活學(xué)活用能力，也是對(duì)專(zhuān)科學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的
　　
　　綜合考驗(yàn)。除此之外，由于是現(xiàn)場(chǎng)比賽，參加PG大賽對(duì)于學(xué)生的語(yǔ)言能力、心理承受能力等綜合素質(zhì)也有著較高要求。通過(guò)分析PG大賽的題目以及日本學(xué)生的參賽表現(xiàn)，我們可以對(duì)日本高等專(zhuān)科學(xué)校的教育有所了解。日本對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、系統(tǒng)綜合能力和程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，對(duì)我國(guó)的高等職業(yè)教育也有著一定的啟示作用。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 李春生. 日本五年一貫制高等專(zhuān)科學(xué)校的地位和作用[J]. 世界教