陶小梅++黎辛曉

摘 要：為培養(yǎng)學生較高水平的程序設計能力和創(chuàng)新能力，該文探討了將ACM競賽引入程序設計類課程教學的方法，以ACM賽題為案例，驅(qū)動理論課講授，培養(yǎng)學生的抽象建模思維和邏輯思維，通過使用ACM在線評判系統(tǒng)OJ，將教學實踐環(huán)節(jié)從實驗課堂延伸到課外，加強學生在綜合運用知識解決實際應用問題方面的編程訓練。

關鍵詞：ACM競賽 程序設計 教學教改

中圖分類號：TP3-4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（a）-0146-02

程序設計類課程是計算機專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中一系列與程序設計相關的核心課程，主要有C語言程序設計、C++面向?qū)ο蟪绦蛟O計、Java程序設計、數(shù)據(jù)結(jié)構和算法設計與分析等，一般以專業(yè)基礎課或?qū)I(yè)課的形式開設。程序設計類課程的教學效果，直接影響了人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，在一定程度上決定了所培養(yǎng)的專業(yè)人才素質(zhì)水平的高低，因此，各個學校普遍都很重視程序設計類課程的教學和教學建設。

然而，程序設計類課程由于理論性和實踐性都比較強、學習難度大等特點，使得在教學過程中一直存在著較多的問題。一方面，程序設計教材偏重于語法和小型例題講解，使得學生在根據(jù)實際問題建立模型和設計算法方面的抽象思維訓練不夠，很多學生能掌握程序設計的基本方法，但程序設計的水平并不高。另一方面，模塊式實驗項目的實踐環(huán)節(jié)設置，使學生在綜合運用知識解決實際問題方面的鍛煉不足，加上實驗課時的限制，因練習和投入時間的不夠，也影響了學生程序設計能力的培養(yǎng)和提高。

在程序設計類課程教學中引入ACM競賽模式，可以彌補傳統(tǒng)教學方式的這些不足，促進學生程序設計能力和創(chuàng)新能力的提高。

ACM / ICPC （Association for Computing Machinery / International Collegiate Programming Contest）國際大學生程序設計競賽，由計算機界具有悠久歷史的權威性組織機構ACM學會主辦，是世界上公認的規(guī)模最大、水平最高、參與人數(shù)最多的大學生程序設計類競賽[1]。

1 以ACM競賽題目驅(qū)動理論教學

首先，教師在課堂上將ACM賽事活動推介給學生。通過對競賽的了解、練習和參與，讓學生體會到學習的成就感，激發(fā)學生對程序設計的學習興趣和學習動機，并且更明確課程的學習目標，以高水平的程序設計能力標準要求自己。

其次，教師在理論課授課時，引入ACM競賽內(nèi)容，可以挑選與授課內(nèi)容知識點相關的典型競賽題作為案例驅(qū)動教學，進行教學設計。ACM的賽題，題目類型廣泛，涉及的知識面相對較廣，一般是針對實際應用問題而設計[2]，有一定的問題背景描述，對算法和程序的要求隱藏在背景中，因此，需要對實際問題進行分析建模，才能明確問題和梳理出算法思路。通過賽題的分析和算法設計過程的講解，引導學生在抽象思維方面的訓練，使學生把程序設計學習的重點更多地放在分析問題、抽象建模和算法設計等方面，而不是僅僅關注語法的學習。

通過將典型競賽題目嵌入到理論教學，既帶動相關語法的講解，也引導學生進行抽象建模和邏輯思維方面的鍛煉。同時，以有實際問題背景的ACM賽題做授課案例，讓學生看到通過編程得到了實際問題的解決結(jié)果，看到了程序設計的廣闊應用前景，增強了學生對它的學習興趣和學習動力，變被動學習為發(fā)自內(nèi)心的渴望求知的主動學習。

在作為教學案例的賽題選取上，一方面注重賽題的有趣性和實用性；另一方面，要注意題目對知識點的覆蓋，以及難度適中。應當選取中等難度或難度稍微偏上的例子，以此向?qū)W生展示，相對復雜問題的分析建模和算法設計過程，既強化學生在程序設計思維方面的訓練，也激發(fā)學生的好奇心和挑戰(zhàn)困難的學習興趣。

除了抽象思維和邏輯思維方面的訓練，也注意引導學生在猜想與驗證和逆向思維方面的訓練。每道ACM賽題都有嚴格的題目形式，包括問題描述、輸入樣例和輸出樣例[2]。詳細的題目輸出樣例，方便用于向?qū)W生展示逆向思維的問題求解分析方法，引導學生可以根據(jù)輸出結(jié)果要求，逆向推理及猜想可能的算法，并對設計的算法進行靜態(tài)運行的結(jié)果驗證。這些都是高水平程序設計者需要鍛煉和培養(yǎng)的基本能力和素質(zhì)，要在這方面對學生進行引導和認識上的意識強化。

2 以ACM在線系統(tǒng)競驅(qū)動實踐教學

程序設計類課程是實踐性較強的課程，一般都包括了一定學時的實驗課時。但傳統(tǒng)的基于單元知識點設計的實驗題目，在實際應用價值、難度及綜合性等方面往往不夠，滿足不了一些基礎和水平較好的學生的學習需求，影響了學生在實踐環(huán)節(jié)高水平程序設計能力培養(yǎng)方面的鍛煉?？梢詮腁CM題庫中選取難度各異、知識點相關的、有一定實際應用價值的題目，讓學生上機時完成，以適應不同層次水平的學生的需求。

再者，傳統(tǒng)模式的實驗課，學生練習成果的檢查對教師是個問題。傳統(tǒng)實驗課中，教師主要靠查看程序運行結(jié)果和閱讀程序的方式檢查學生程序設計的正確性，不僅花費時間大，而且由于思維慣性，容易導致誤判與參考答案不同的程序設計算法。針對這些問題，可以在實踐環(huán)節(jié)引入ACM的在線評判系統(tǒng)做實驗實訓平臺。

ACM競賽經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)外出現(xiàn)了很多優(yōu)秀的Online Judge（簡稱OJ）系統(tǒng)。國內(nèi)比較知名的OJ系統(tǒng)有北京大學的POJ、哈爾濱工業(yè)大學的HOJ、浙江大學ZOJ等；國外比較知名的系統(tǒng)有OJ SGU、UVa Online Judge等。OJ系統(tǒng)集成實時評判、答題統(tǒng)計、排名等功能[3]。

教師要求每個學生在OJ系統(tǒng)上注冊自己的賬號，上課時，讓學生登錄系統(tǒng)，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定范圍內(nèi)的題目，并提交結(jié)果。OJ對提交程序的實時評判，包括程序結(jié)果的正確性、運行時間、占用內(nèi)存資源和輸出格式的判別。學生可以通過OJ系統(tǒng)，查看評判結(jié)果以及程序運行效率，以及根據(jù)這些反饋信息對程序進一步改進。教師也可以通過OJ系統(tǒng)查看學生做題數(shù)量和正確率，以了解學生的學習掌握程度。同時，通過ACM在線系統(tǒng)，可以將課程的實踐環(huán)節(jié)從課堂延伸到課外，鼓勵學生利用課余時間，多做競賽題目練習。

ACM在線系統(tǒng)還提供了針對賽題的討論交流功能，學生可以在上面找到對編程興趣愛好濃厚的“志同道合”者，對練習過程中碰到的難題能及時地交流和討論，或參考借鑒別人程序的思路，在一定程度上，降低了學習的難度。通過在程序愛好者中的交流與分享自己的學習成果，也讓學生收獲了成就感，增強了學生的信心，激發(fā)更濃厚的學習興趣。ACM在線系統(tǒng)的運用，也解決了傳統(tǒng)實驗課教學由于課時少，學生人數(shù)多，問題多，學生碰到難題被卡住時，不能及時得到老師指導的問題。

通過加入ACM競賽內(nèi)容的實踐環(huán)節(jié)訓練，使學生具備扎實的編程基礎和較高水平的編程能力，達到可持續(xù)發(fā)展的IT人才培養(yǎng)目標，在以后工作的實際應用中，碰到大型復雜程序設計問題時，能厚積薄發(fā)，自如地將所學專業(yè)知識綜合運用發(fā)揮，快速的解決問題，適應專業(yè)的工作需要。

3 結(jié)語

在程序設計類課程中引入ACM競賽內(nèi)容，可以激發(fā)學生的學習興趣和動力，變被動學習為主動學習。以ACM賽題驅(qū)動理論課講授和實踐環(huán)節(jié)，可改變傳統(tǒng)講授方式中對學生在抽象建模和邏輯思維方面訓練引導不足的問題。大量的賽題練習，促使學生打下扎實的編程基礎，對高水平的程序設計人才的培養(yǎng)有積極的促進作用。

參考文獻

[1] 于世華，王榮芝.ACM競賽探討與技能型人才的培養(yǎng)[J].大學教育，2015（2）：113-117.

[2] 朱月秀.基于ACM競賽的C++程序設計課程教學改革[J].漳州師范學院學報：自然科學版，2012（1）：113-117.

[3] 李環(huán).基于ACM 競賽的程序設計類課程教學改革研究[J].計算機教育，2016（3）：115-117.