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        程序設計類競賽集訓模式探討及作用分析

        2019-05-09 13:33:36楊豐玉段喜龍
        計算機教育 2019年4期
        關鍵詞:學生

        陳 英,鄭 巍,楊豐玉,段喜龍

        (南昌航空大學 軟件學院,江西 南昌 330063)

        0 引 言

        隨著科學技術的快速發(fā)展,各大公司相對以往更加關注畢業(yè)生的綜合素質(zhì)。在此要求下,各高校應適應這種變化,更有針對性地加強在校大學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),以期提高大學生畢業(yè)找工作的競爭力[1]。而對計算機專業(yè)的相關學生而言,程序設計類競賽能夠有效提高學習的主動性、思考的創(chuàng)造性、團隊的合作性[2]。

        近年來,國內(nèi)高校學生可以參加的程序設計類競賽主要有以下幾種[3-4]:①ACM國際程序設計競賽,中國區(qū)域賽網(wǎng)絡賽的時間為9-10月,現(xiàn)場賽的時間為10-12月;②“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽,初賽時間約為4月初,國賽時間為5月底;③團體程序設計天梯賽,比賽時間為3月底4月初;④中國大學生程序設計大賽(CCPC),網(wǎng)絡賽時間為9月,現(xiàn)場賽的時間為10-12月。從以上幾種比賽的時間看,基本跨越了全年。如何保證學生以好的狀態(tài)把握上述比賽的機會,是各個高校教練要面對的事情。分析各個取得好成績的高校實踐結果表明,組織集訓隊是一個不錯的措施。

        1 集訓模式

        1.1 嚴格選拔優(yōu)秀學生

        學生是比賽的主體,選拔優(yōu)秀的學生是形成集訓隊的先決條件。然而對一般高校而言,絕大多數(shù)學生都是零基礎的,即高中階段沒有接受過系統(tǒng)程序設計競賽的訓練,這是一個短時間內(nèi)無法改變的事實。針對這種情況,學院主要采用三步走的學生選拔策略:①廣撒網(wǎng):在PAT平臺上布置200道基本題目(以C語言和簡單的數(shù)據(jù)結構為主),為每一個剛?cè)雽W的大一新生分配一個賬號,通過入學宣講說明參加程序設計競賽的重要性,并告知他們兩個月后根據(jù)做題數(shù)量的多少進行淘汰;②重點捕魚:根據(jù)做題數(shù)量以及完成的質(zhì)量,淘汰大多數(shù)新生,只留下積極性比較高的學生;③多輪次考核淘汰:制定每兩個月一次的淘汰機制,進行末位淘汰,淘汰后的學生將無法再次進入集訓隊。

        1.2 認真梳理集訓內(nèi)容

        程序設計類競賽的知識點非常多,且難度非常大,對于學生而言,不可能期望知識點全覆蓋。因此,按照從簡到難對知識點梳理排序,同時結合學生的特點,選擇其中的部分知識點進行專題講解和訓練,通過對部分例題的講解,讓學生掌握知識點的特點、解題的思路、多知識點的結合等。在此基礎上,布置難度稍高的題目,讓學生自行解答,做到對知識點的真正掌握。例如,對于動態(tài)規(guī)劃(Dynamic Programming,DP)這個知識點,操作如下:①講解該知識點的理論基礎;②在杭電OJ(Online Judge)上布置2~3道針對DP的題目,要求學生在2個小時內(nèi)完成;③對集訓隊員完成情況進行點評,并講解題目;④在此基礎上,布置10道DP題目,要求學生在5個小時內(nèi)完成。

        1.3 制訂集訓制度

        針對參加集訓的學生,制訂詳細的集訓制度,主要包括:①出勤制度,規(guī)定簽入、簽出的時間,要求每位學生保證其出勤時間,不能遲到,有事請假,不能無故缺勤;②考核制度,要求學生做到出工出力,不能出現(xiàn)“身在曹營心在漢”的情況;③遞補制度,任何學生違反了制度,都將被淘汰出集訓隊伍,轉(zhuǎn)而由候補隊員加入,給學生一定的威懾力。

        1.4 合理安排集訓計劃

        對普通院校而言,學生生源質(zhì)量一般,基本都是零基礎,學院采用循序漸進、分步走的策略,要求學生在掌握基本知識點的基礎上,逐步提升難度,做到一步一個腳印,穩(wěn)扎穩(wěn)打。例如,按照如下的順序制訂計劃:①在學生自學的基礎上,強化計算機語言(C、C++等)的使用能力;②要求學生熟練掌握數(shù)據(jù)結構的基本操作;③要求學生熟練掌握基本算法的設計與實現(xiàn);④要求學生掌握一定的數(shù)學知識(如數(shù)論、組合代數(shù)、計算幾何等);⑤要求學生掌握更高難度的算法。

        1.5 強力保障執(zhí)行計劃

        為了讓學生有良好的集訓環(huán)境,應給予硬件和軟件的保證,在硬件方面,有獨立的集訓教室、人手一臺高配置電腦,高速暢通的網(wǎng)絡環(huán)境,高清的投影儀、空調(diào)等。在軟件方面,配備了有經(jīng)驗的教師和高年級學生給學生輔導,也積極參加第三方的暑假多校賽,例如杭電的多校賽、??途W(wǎng)的多校賽、亞洲訓練聯(lián)盟的多校賽等。

        1.6 疏導學生心理問題

        高強度的集訓會讓學生在身體上感覺累,“攻堅克難”也會使學生在心理上壓力較大,而壓力的持續(xù)性會使學生感覺“身心俱?!?。這種狀態(tài)將降低學生學習的積極性,使其集訓狀態(tài)下降,而單個學生的消極狀態(tài)將傳染給其他人,讓整個集訓團隊的效率降低。面對這種可能出現(xiàn)的狀況,教師需要不定期地對學生進行心理輔導,從各方面教育他們正確面對集訓過程中遇到的困難和問題,例如講勵志故事、玩真心話大冒險游戲等,更重要的是教師要成為學生的朋友,讓學生愿意傾訴他們的心里話。

        2 對學生的作用

        為了對比分析,選用兩組學生作為分析樣本:其中一組學生為集訓隊隊員,人數(shù)為56人,其中2015級13人、2016級18人、2017級25人;另一組學生為學院對應的同年級學生,人數(shù)為300人,其中2015、2016、2017級各100人。為了說明方便,本文稱后一組學生為非集訓隊。同時,為了使對比結果更加科學,兩組樣本的對比數(shù)據(jù)為相對數(shù)。

        2.1 培養(yǎng)學生編程興趣

        興趣是最好的老師,學生從集訓隊的“傳幫帶”氛圍中,體會到了相互幫助、共同提升的樂趣,也培養(yǎng)了編程的興趣。“三人行必有我?guī)熝伞?,在集訓隊的氛圍中,每位隊員都充分和教師、隊員進行溝通交流,各種思想碰撞會產(chǎn)生思維的靈感,而這些靈感有助于解決編程過程中的困惑,讓隊員們充分感受編程帶給他們的快樂;采用循序漸進、由淺入深的策略,集訓隊員每做出一道題都會有很大的成就感,久而久之隊員對編程的熱情就越來越濃。以“你對編程感興趣嗎”為題進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,統(tǒng)計的結果見圖1。該結果表明,集訓隊成員的編程熱情遠遠高于非集訓隊學生的編程熱情,其中,集訓隊員對編程非常感興趣的比例高達98%,而非集訓隊員只有50%;沒有集訓隊員對編程不感興趣,而對編程不感興趣的非集訓隊員占比6%。

        圖1 學生編程熱情對比

        2.2 養(yǎng)成編程習慣

        高效能的習慣意味著踏上了成功的快車,只有行動才能捕獲命運。養(yǎng)成良好的編程習慣,就要每天保持一定的編程時間,并持之以恒。集訓隊的隊員每天制定的小目標包括:①給自己規(guī)定學習算法知識點的數(shù)量;②明確查看并理解經(jīng)典算法的數(shù)量;③明確做算法題的數(shù)量;④相互講解題。每天結束時,隊員們均會總結每天的得失,也相互監(jiān)督這些目標是否完成。本文以“你每天有幾個小時用于編程”為題進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,統(tǒng)計的結果見圖2。該結果表明,集訓隊成員每天的編程時間遠遠大于非集訓隊學生。進一步分析可以發(fā)現(xiàn):集訓隊的成員每天都會主動編程,每天超過2小時的比例超過了35%,每天超過3小時的比例達14.29%;而非集訓隊的學生每天超過2小時的比例不足15%,每天超過3小時的比例只有5.43%。

        圖2 編程時長對比

        以“截止到5月1號,你在各個OJ上做題的數(shù)量為多少”為題進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,為了使統(tǒng)計結果更加集中,主要統(tǒng)計了杭州電子科技大學的OJ、計蒜客、??途W(wǎng)以及PTA這幾個OJ平臺上的做題數(shù)量,并對其求均值,統(tǒng)計的結果見圖3。該結果表明,集訓隊員均會主動在OJ上做題,并隨著習慣的養(yǎng)成,做題的數(shù)量均穩(wěn)步上升。進一步對比可以發(fā)現(xiàn),集訓隊和非集訓隊在做題的數(shù)量上差距是非常大的,當然這也可能與非集訓隊的學生平時沒有使用這幾個OJ平臺有關。

        2.3 提高學生編程能力

        圖3 編程數(shù)量對比

        “量變引起質(zhì)變”,學生持續(xù)努力做題,結果就是學生的編程能力水漲船高。本文統(tǒng)計2015級學生的數(shù)據(jù)結構和算法設計分析A這兩門課程的期末考試成績分布區(qū)間,對比結果見圖4和圖5。從圖4可以看出,集訓隊學生的數(shù)據(jù)結構這門課程分數(shù)分布在80~99這兩個區(qū)間的占比超過90%,而非集訓隊只有38.04%;集訓隊沒有學生成績不及格,而非集訓隊有4.35%的學生不及格。

        圖4 數(shù)據(jù)結構分數(shù)分布區(qū)間對比

        圖5 算法設計與分析A分數(shù)分布區(qū)間對比

        從圖5可以看出,集訓隊學生的算法設計與分析A這門課程分數(shù)分布在80~99這個區(qū)間的占比為84.62%,而非集訓隊只有35.37%;集訓隊沒有學生成績不及格,而非集訓隊有6.10%的學生不及格。綜合圖4和圖5可知,作為大學本科程序設計的兩門主要課程,集訓隊學生的成績遠遠高于非集訓隊學生的成績,這說明集訓起到了重要作用。

        為了進一步說明問題,筆者以學院2018年3月份參加“程序設計天梯賽”的30位學生作為樣本進行內(nèi)部對比。這30位學生分別由2015、2016和2017級組成,人數(shù)分別為7人、9人和14人。按照不同的年級,對比數(shù)據(jù)分別為各年級學生比賽所得分數(shù)的平均分和標準方差,統(tǒng)計對比結果見圖6。從該圖中可以看出,就平均分而言,2015級最高,2016級居中,2017級最低,這符合高年級學生分數(shù)更高的基本規(guī)律。但是,進一步分析后可以發(fā)現(xiàn),2017級相對2016級的平均分差為-18.26,而2016級相對2015的平均分差為-25.39,這種現(xiàn)象也更說明了集訓的重要性。再分析標準方差可以看出,雖然這是2017級第二個學期取得成績,但其成績的分布最穩(wěn)定。

        圖6 程序設計天梯賽的成績對比分析

        2.4 提高學生的團隊協(xié)作能力

        在軟件企業(yè)中項目開發(fā)都是以團隊為單位,沒有團隊協(xié)作能力將舉步維艱,每個成員都應該具有與其他成員協(xié)作的能力。ACM-ICPC、CCPC、程序設計天梯賽都是以3人或者10人作為一個團隊進行競賽的,而學院平時的集訓也要求學生以團隊形式進行。針對每個學生不同的特點,進行分工合作,這樣有效地提高了他們的溝通能力和團隊協(xié)作能力,具體表現(xiàn)為:①每個小組成員能夠包容其他成員的失誤;②解題思路能夠得到小組成員的支持;③獲得的資源能夠共享;④組員之間相互給予了最大程度的信任;⑤把自己當做集體的一員,評價和管理自己的行為,并承擔自己的責任。

        2.5 提高學生的自學能力

        作為相對本科教學難度更大的程序設計類競賽,其涉及的知識面廣且深,這就要求學生具備自學能力。通過集訓,學生的自學能力也得到很大的提升,具體表現(xiàn)為:①對程序設計有強烈的興趣愛好,經(jīng)常對某一類問題嘗試采用不同的算法進行解決;②有強烈的求知欲,能夠主動、自主進行學習;③能夠?qū)σ颜莆盏乃惴ㄟM行組織和歸類,舉一反三,解決新出現(xiàn)的問題。

        3 結 語

        程序設計類競賽,其考核的知識點不論是廣度還是深度,都遠遠超過了課程的一般要求。為了讓學生能夠在程序設計類競賽中取得一定的成績,學院采用在選拔學生的基礎上,集中進行培訓,并已經(jīng)取得成績,對比分析證明集訓是非常有效果的。

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