洪 雄

(重慶理工大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054)

2012年10月，由重慶計算機學(xué)會、重慶市經(jīng)濟和信息化委員會聯(lián)合主辦，重慶理工大學(xué)承辦的重慶市第三屆大學(xué)生程序設(shè)計大賽在重慶理工大學(xué)花溪校區(qū)圓滿落下帷幕。總的來看，參加比賽的高校和學(xué)生越來越多，學(xué)生參與比賽的熱情和積極性很高，表明學(xué)生增強實踐動手能力的要求越來越強烈，都想借助比賽充分展示自己的創(chuàng)新能力，進一步強化團隊精神和協(xié)作能力，在比賽中印證自己所學(xué)的理論知識。而與之密切相關(guān)的計算機公共課程為比賽提供了理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)。從程序設(shè)計大賽對學(xué)生的要求來看，計算機公共課程建設(shè)尤其是實踐環(huán)節(jié)的建設(shè)顯得更為迫切和重要。學(xué)校計算機公共課程建設(shè)取得了豐碩的成果和長足的進步，如何進一步加強計算機公共課程實踐環(huán)節(jié)的建設(shè)和改革是大家共同關(guān)注的熱點問題。在介紹程序設(shè)計大賽概況和計算機公共課程建設(shè)現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，針對建設(shè)中的不足，提出了以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)、基于IC3的網(wǎng)絡(luò)在線輔助教學(xué)和管理平臺、在線程序設(shè)計比賽平臺相結(jié)合的校內(nèi)外考核學(xué)習(xí)評價機制，并以培養(yǎng)學(xué)生“計算思維”能力為目標進行計算機公共課程的建設(shè)改革。

1 程序設(shè)計大賽概況

國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽(ACM-ICPC)是由美國計算機協(xié)會(ACM)主辦的，一項旨在展示大學(xué)生創(chuàng)新能力、團隊精神和在壓力下編寫程序、分析和解決問題能力的年度競賽［1］。ACM-ICPC以團隊的形式代表各學(xué)校參賽，各隊最多由3名參賽隊員組成，每位隊員必須是在校學(xué)生。競賽中至少命題6題，至多命題10題，試題描述為英文，比賽時間為5 h。預(yù)賽可以使用的語言有C++、C、Java和Pascal，但總決賽只能使用C語言或C++。選手可攜帶任何非電子類資料，包括書籍和打印出來的程序等。評委負責(zé)將結(jié)果(正確或出錯的類型)通過網(wǎng)絡(luò)盡快返回給選手，除此之外不提供任何額外幫助。最后的獲勝者為正確解答題目最多且總用時最少的隊伍。和其他的程序設(shè)計大賽相比，ICPC每隊只使用1臺電腦，題量大，時間顯得更為緊張。因此要求學(xué)生除了有扎實的專業(yè)水平外，良好的團隊協(xié)作和心理素質(zhì)同樣是獲勝的關(guān)鍵。程序設(shè)計大賽考題涉及的范圍較廣，如高等數(shù)學(xué)、組合數(shù)學(xué)、初等數(shù)論、圖論、幾何、運籌學(xué)等，要求參賽選手全面發(fā)展，重點考查選手的算法和程序設(shè)計能力。因此，計算機公共課在建設(shè)過程中，需要強化學(xué)生實際解決問題的能力(算法)，在理論上進行指導(dǎo)，在實踐環(huán)節(jié)加強動手能力(程序設(shè)計能力)的培養(yǎng)。

2 計算機公共課程的建設(shè)現(xiàn)狀

大學(xué)計算機公共課程包括“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“圖像處理基礎(chǔ)與應(yīng)用”“計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”“程序設(shè)計語言”等。計算機公共課程教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

1)目前重慶理工大學(xué)計算機公共課程建設(shè)取得了以下成果:

師資隊伍建設(shè):擔任計算機公共課教學(xué)任務(wù)的教師70%以上擁有教授、副教授的高級職稱，其余的為高級講師，形成老、中、青搭配合理的教學(xué)隊伍。他們長期戰(zhàn)斗在教學(xué)第一線，教學(xué)經(jīng)驗豐富，授課技巧精湛，年度教學(xué)質(zhì)量評價排名均名列前茅。

精品課程建設(shè):教研室整合教學(xué)資源，積極參與教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)，著力打造計算機公共課精品課程，如將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”建設(shè)成為市級精品課程，校級精品課程有“計算機文化基礎(chǔ)”“C語言程序設(shè)計”“Visual FoxPro6.0程序設(shè)計”等。

教材建設(shè):在總結(jié)多年的課程講授經(jīng)驗和指導(dǎo)學(xué)生實踐的基礎(chǔ)上，自2006年開始，組織教學(xué)經(jīng)驗豐富和知識廣博的一線教師，自主編寫計算機公共課程主教材和實驗指導(dǎo)教材，先后由中國鐵道出版社、清華大學(xué)出版社等國家級出版社出版。改變了以前使用他人主編教材的現(xiàn)狀，為進一步提高教學(xué)質(zhì)量打下了堅實的基礎(chǔ)。

考核方式的改革:自2010年開始，學(xué)校的計算機公共課程開始全面實施無紙化網(wǎng)絡(luò)考核考試改革，徹底實現(xiàn)了教考分離的目標，把一線教師從繁重的瑣碎的教學(xué)工作中解放出來，集中精力進行教學(xué)改革，鞏固課程建設(shè)成果，將更多的精力投入到教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)中來。

2)課程建設(shè)目前還存在一些不足之處:如開放式的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺沒有真正實現(xiàn)開放，學(xué)生在宿舍或放寒暑假期間無法利用學(xué)校的開放網(wǎng)絡(luò)平臺進行自主學(xué)習(xí);現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺無法完成教師對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)跟蹤，不能進行在線答疑，還需借助QQ或Email等方式答疑;無紙化網(wǎng)絡(luò)考試課程的題庫建設(shè)還需進一步加強和完善;學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后沒有一個合適的平臺驗證自己理論知識掌握的程度，欠缺增強學(xué)生實踐動手能力的平臺。

3 計算機公共課程建設(shè)改革

計算機公共課程建設(shè)改革的內(nèi)容涉及到很多方面，如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)目標、教學(xué)大綱、考核目標等。隨著信息化和網(wǎng)絡(luò)化的不斷普及與深入，社會動態(tài)變化的速度和規(guī)模已經(jīng)提高到一個前所未有的水平，大家都將面臨更多的問題和困難。計算思維概念的提出對計算機教學(xué)工作提出了挑戰(zhàn)，同時也為公共課程的教學(xué)指明了方向。程序設(shè)計大賽是計算思維教學(xué)過程中的一個體驗環(huán)節(jié)，學(xué)生通過參加比賽找到學(xué)習(xí)的成就感和樂趣，了解自己能用什么樣的思維方法和工具去解決哪些問題，總結(jié)在解決問題的過程中有哪些創(chuàng)新，同時找出自己學(xué)習(xí)的不足。針對學(xué)校計算機公共課程建設(shè)存在的不足，特提出以下改進方案:

1)用“計算思維”武裝計算機公共課程建設(shè)?！坝嬎闼季S”(computational thinking)的概念是美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系周以真教授于2006年3月在美國計算機權(quán)威期刊《Communications of the ACM》上提出的。她認為，計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計，以及人類行為理解的涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個困難的問題闡釋為如何求解它的思維方法。計算思維是一種遞歸思維，是一種采用抽象和分解的方法來控制龐雜的任務(wù)或進行巨型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計;是一種選擇合適的方式陳述一個問題，或?qū)σ粋€問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法;是按照預(yù)防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式，并從最壞情況進行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法;是利用啟發(fā)式推理尋求解答，即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法。計算思維是一種根本技能，是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的。她認為，計算思維是人類求解問題的一條途徑，但決非要使人類像計算機那樣地思考，它被人們用來求解問題、管理日常生活以及與他人進行交流和互動［4－6］。

因此，堅持把“計算思維”這一基本理念的教育和傳播工作融入計算機公共課程建設(shè)是十分必要的。如用“計算思維”指導(dǎo)大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程和程序設(shè)計語言課程的建設(shè)，使學(xué)生從計算機使用能力提升為計算機認知能力，對計算機產(chǎn)生濃厚的興趣，并利用計算機進行思維，達到用“計算思維”武裝計算機公共課程建設(shè)的目的。如姚天昉等［7］在程序設(shè)計課程中引入“計算思維”進行了實踐，在課程內(nèi)容、實踐環(huán)節(jié)等環(huán)節(jié)進行了全方位的改革與試驗。培養(yǎng)“計算思維”能力的方式還有很多，譬如各種學(xué)科競賽、興趣小組、學(xué)生科研立項等。

2)基于IC3網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺的推廣。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，學(xué)生自主學(xué)習(xí)已經(jīng)成為計算機基礎(chǔ)教育的發(fā)展趨勢。e-Learning(電子學(xué)習(xí))概念正在成為全球企業(yè)、教育機構(gòu)和政府機構(gòu)認真對待的新事物。IC3(internet and computing core certification，簡稱IC3)，即計算機綜合能力考核全球標準認證［8－9］，是由微軟辦公軟件全球認證管理中心思遞波公司(Certiport)推出的數(shù)字化評測與學(xué)習(xí)國際標準系統(tǒng)?；贗C3的在線輔助教學(xué)與管理系統(tǒng)目前在中國大陸由中國鐵道出版社引進，該系統(tǒng)能夠?qū)y評、學(xué)習(xí)、練習(xí)、管理與考核等各個教學(xué)環(huán)節(jié)高度集成，有助于實現(xiàn)教考分離、因材施教等教育理念，并可以幫助教師提升教學(xué)管理的效率和科學(xué)性，進而進行可定量分析的教學(xué)質(zhì)量控制及改進［10－11］。IC3符合教育改革，與國際接軌，可以讓更多的老師和學(xué)生了解、接觸國外的先進理念和教育成果，為我們的教育改革行動提供借鑒。該平臺的使用突破了學(xué)校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或考試平臺的范圍限制，學(xué)生可以在宿舍、家里使用計算機和網(wǎng)絡(luò)進行在線學(xué)習(xí)，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了方便。同時，學(xué)生通過在線考試還能獲得一張國際通用的計算機綜合應(yīng)用能力證書!

3)建立在線OPC平臺。針對程序設(shè)計大賽的需求，進一步提高學(xué)生參與實踐教學(xué)的積極性，增強學(xué)生解決實際問題的能力和強化計算機編程的能力。引入ICPC競賽機制建立網(wǎng)上在線OPC(open programming contest)平臺，讓學(xué)生在程序設(shè)計課程結(jié)束后能自發(fā)組織各種規(guī)模的比賽，如以宿舍、班級、年級為單位進行比賽，或由學(xué)校組織的全校范圍內(nèi)的比賽。在比賽中，學(xué)生查找自己的不足之處，根據(jù)實際問題提出的要求進行補充，對自己感興趣的問題進行探索和大膽創(chuàng)新，培養(yǎng)“計算思維”的能力。比賽的題目由教師定期更新，把握題目的難度和知識點的廣度。

4)改革考核評價方式。目前，重慶理工大學(xué)計算機公共課程雖然摒棄了傳統(tǒng)的筆試考核方式，實現(xiàn)了無紙化上機考試，但是對學(xué)生的考核評價方式還須進一步改革。如程序設(shè)計試卷中加強編程能力的考核內(nèi)容，主觀題分數(shù)占總分的比例增大，強化學(xué)生實際動手編程的能力。

4 結(jié)束語

計算機公共課程建設(shè)涉及面廣，程序設(shè)計大賽只是課程建設(shè)過程中的一個參照物。程序設(shè)計大賽和課程建設(shè)之間是相輔相成的，程序設(shè)計大賽中發(fā)現(xiàn)的問題會促使教師在教學(xué)中的改進和提高，加強課程建設(shè)力度;反之，課程建設(shè)和改革的效果將直接影響和作用于大賽，指導(dǎo)大賽獲得更好的成績。大賽不但為學(xué)生提供了展示自己的平臺，加強了實踐動手能力的培養(yǎng)，同時也培養(yǎng)了大學(xué)生的“計算思維”能力，促使計算機公共課程在教學(xué)實踐方面的進一步改革，對質(zhì)量工程建設(shè)也大有裨益。

當然，關(guān)于如何將“計算思維”融入到課程建設(shè)中還需討論和試驗，加快計算思維的教學(xué)體系建設(shè)和教學(xué)方法的改革，將隨著整個高等教育教學(xué)體系與教學(xué)方法的改革和人才培養(yǎng)質(zhì)量問題而逐步凸顯出來。

［1］百度百科.ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽［OB/OL］.［2012 －11 －05］.http://baike.baidu.com/view/201684.

［2］馮偉昌.高校公共計算機課程建設(shè)研究［J］.濰坊學(xué)院學(xué)報，2009(2):138－139.

［3］何靜媛，朱征宇.高校計算機專業(yè)實踐教學(xué)改革研究［J］.計算機教育，2010(2):25 －27.

［4］Jeannette M Wing.Computational Thinking［J］.Communications of the ACM，2006，49(3):33 －35.

［5］陳國良，董榮勝.計算思維與大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2011(1):7 －11.

［6］李廉.計算思維——概念與挑戰(zhàn)［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2012(1):7－12.

［7］姚天昉.在程序設(shè)計課程中引入“計算思維”的實踐［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2012(2):61 －62.

［8］侯冬梅，張海豐.IC3國際標準應(yīng)用［J］.計算機教育，2010(12):9－14.

［9］思遞波.MOS認證－MTA－IC3－Typing－VQC－認證介紹［EB/OL］.［2012 －11 －18］.http://www.certiport.com.cn/channels/1044.html.

［10］華亦雄，徐聰.數(shù)字媒體技術(shù)泛化背景下構(gòu)成課的應(yīng)變與改革［J］.重慶郵電大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2012(3):133－135.

［11］佘東.以項目式為核心的“三元式”人才培養(yǎng)方案改革［J］.重慶三峽學(xué)院學(xué)報，2011(4):146 －149.