从程序设计大赛看计算机公共课程建设改革

洪 雄

(重庆理工大学计算机科学与工程学院，重庆 400054)

2012年10月，由重庆计算机学会、重庆市经济和信息化委员会联合主办，重庆理工大学承办的重庆市第三届大学生程序设计大赛在重庆理工大学花溪校区圆满落下帷幕。总的来看，参加比赛的高校和学生越来越多，学生参与比赛的热情和积极性很高，表明学生增强实践动手能力的要求越来越强烈，都想借助比赛充分展示自己的创新能力，进一步强化团队精神和协作能力，在比赛中印证自己所学的理论知识。而与之密切相关的计算机公共课程为比赛提供了理论基础和实践基础。从程序设计大赛对学生的要求来看，计算机公共课程建设尤其是实践环节的建设显得更为迫切和重要。学校计算机公共课程建设取得了丰硕的成果和长足的进步，如何进一步加强计算机公共课程实践环节的建设和改革是大家共同关注的热点问题。在介绍程序设计大赛概况和计算机公共课程建设现有成果的基础上，针对建设中的不足，提出了以现有网络考试系统、基于IC3的网络在线辅助教学和管理平台、在线程序设计比赛平台相结合的校内外考核学习评价机制，并以培养学生“计算思维”能力为目标进行计算机公共课程的建设改革。

1 程序设计大赛概况

国际大学生程序设计竞赛(ACM-ICPC)是由美国计算机协会(ACM)主办的，一项旨在展示大学生创新能力、团队精神和在压力下编写程序、分析和解决问题能力的年度竞赛［1］。ACM-ICPC以团队的形式代表各学校参赛，各队最多由3名参赛队员组成，每位队员必须是在校学生。竞赛中至少命题6题，至多命题10题，试题描述为英文，比赛时间为5 h。预赛可以使用的语言有C++、C、Java和Pascal，但总决赛只能使用C语言或C++。选手可携带任何非电子类资料，包括书籍和打印出来的程序等。评委负责将结果(正确或出错的类型)通过网络尽快返回给选手，除此之外不提供任何额外帮助。最后的获胜者为正确解答题目最多且总用时最少的队伍。和其他的程序设计大赛相比，ICPC每队只使用1台电脑，题量大，时间显得更为紧张。因此要求学生除了有扎实的专业水平外，良好的团队协作和心理素质同样是获胜的关键。程序设计大赛考题涉及的范围较广，如高等数学、组合数学、初等数论、图论、几何、运筹学等，要求参赛选手全面发展，重点考查选手的算法和程序设计能力。因此，计算机公共课在建设过程中，需要强化学生实际解决问题的能力(算法)，在理论上进行指导，在实践环节加强动手能力(程序设计能力)的培养。

2 计算机公共课程的建设现状

大学计算机公共课程包括“大学计算机基础”“数据结构”“图像处理基础与应用”“计算机网络基础”“程序设计语言”等。计算机公共课程教学是培养大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节。

1)目前重庆理工大学计算机公共课程建设取得了以下成果:

师资队伍建设:担任计算机公共课教学任务的教师70%以上拥有教授、副教授的高级职称，其余的为高级讲师，形成老、中、青搭配合理的教学队伍。他们长期战斗在教学第一线，教学经验丰富，授课技巧精湛，年度教学质量评价排名均名列前茅。

精品课程建设:教研室整合教学资源，积极参与教学质量工程建设，着力打造计算机公共课精品课程，如将“数据结构”建设成为市级精品课程，校级精品课程有“计算机文化基础”“C语言程序设计”“Visual FoxPro6.0程序设计”等。

教材建设:在总结多年的课程讲授经验和指导学生实践的基础上，自2006年开始，组织教学经验丰富和知识广博的一线教师，自主编写计算机公共课程主教材和实验指导教材，先后由中国铁道出版社、清华大学出版社等国家级出版社出版。改变了以前使用他人主编教材的现状，为进一步提高教学质量打下了坚实的基础。

考核方式的改革:自2010年开始，学校的计算机公共课程开始全面实施无纸化网络考核考试改革，彻底实现了教考分离的目标，把一线教师从繁重的琐碎的教学工作中解放出来，集中精力进行教学改革，巩固课程建设成果，将更多的精力投入到教学质量工程建设中来。

2)课程建设目前还存在一些不足之处:如开放式的网络教学平台没有真正实现开放，学生在宿舍或放寒暑假期间无法利用学校的开放网络平台进行自主学习;现有的网络教学平台无法完成教师对每个学生的学习状态跟踪，不能进行在线答疑，还需借助QQ或Email等方式答疑;无纸化网络考试课程的题库建设还需进一步加强和完善;学生在课程学习结束后没有一个合适的平台验证自己理论知识掌握的程度，欠缺增强学生实践动手能力的平台。

3 计算机公共课程建设改革

计算机公共课程建设改革的内容涉及到很多方面，如教学内容、教学方法、教学目标、教学大纲、考核目标等。随着信息化和网络化的不断普及与深入，社会动态变化的速度和规模已经提高到一个前所未有的水平，大家都将面临更多的问题和困难。计算思维概念的提出对计算机教学工作提出了挑战，同时也为公共课程的教学指明了方向。程序设计大赛是计算思维教学过程中的一个体验环节，学生通过参加比赛找到学习的成就感和乐趣，了解自己能用什么样的思维方法和工具去解决哪些问题，总结在解决问题的过程中有哪些创新，同时找出自己学习的不足。针对学校计算机公共课程建设存在的不足，特提出以下改进方案:

1)用“计算思维”武装计算机公共课程建设。“计算思维”(computational thinking)的概念是美国卡内基·梅隆大学计算机科学系周以真教授于2006年3月在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》上提出的。她认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题阐释为如何求解它的思维方法。计算思维是一种递归思维，是一种采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计;是一种选择合适的方式陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法;是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法;是利用启发式推理寻求解答，即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。计算思维是一种根本技能，是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。她认为，计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考，它被人们用来求解问题、管理日常生活以及与他人进行交流和互动［4－6］。

因此，坚持把“计算思维”这一基本理念的教育和传播工作融入计算机公共课程建设是十分必要的。如用“计算思维”指导大学计算机基础课程和程序设计语言课程的建设，使学生从计算机使用能力提升为计算机认知能力，对计算机产生浓厚的兴趣，并利用计算机进行思维，达到用“计算思维”武装计算机公共课程建设的目的。如姚天昉等［7］在程序设计课程中引入“计算思维”进行了实践，在课程内容、实践环节等环节进行了全方位的改革与试验。培养“计算思维”能力的方式还有很多，譬如各种学科竞赛、兴趣小组、学生科研立项等。

2)基于IC3网络教学管理平台的推广。随着网络技术的普及，学生自主学习已经成为计算机基础教育的发展趋势。e-Learning(电子学习)概念正在成为全球企业、教育机构和政府机构认真对待的新事物。IC3(internet and computing core certification，简称IC3)，即计算机综合能力考核全球标准认证［8－9］，是由微软办公软件全球认证管理中心思递波公司(Certiport)推出的数字化评测与学习国际标准系统。基于IC3的在线辅助教学与管理系统目前在中国大陆由中国铁道出版社引进，该系统能够将测评、学习、练习、管理与考核等各个教学环节高度集成，有助于实现教考分离、因材施教等教育理念，并可以帮助教师提升教学管理的效率和科学性，进而进行可定量分析的教学质量控制及改进［10－11］。IC3符合教育改革，与国际接轨，可以让更多的老师和学生了解、接触国外的先进理念和教育成果，为我们的教育改革行动提供借鉴。该平台的使用突破了学校现有网络教学平台或考试平台的范围限制，学生可以在宿舍、家里使用计算机和网络进行在线学习，为学生自主学习提供了方便。同时，学生通过在线考试还能获得一张国际通用的计算机综合应用能力证书!

3)建立在线OPC平台。针对程序设计大赛的需求，进一步提高学生参与实践教学的积极性，增强学生解决实际问题的能力和强化计算机编程的能力。引入ICPC竞赛机制建立网上在线OPC(open programming contest)平台，让学生在程序设计课程结束后能自发组织各种规模的比赛，如以宿舍、班级、年级为单位进行比赛，或由学校组织的全校范围内的比赛。在比赛中，学生查找自己的不足之处，根据实际问题提出的要求进行补充，对自己感兴趣的问题进行探索和大胆创新，培养“计算思维”的能力。比赛的题目由教师定期更新，把握题目的难度和知识点的广度。

4)改革考核评价方式。目前，重庆理工大学计算机公共课程虽然摒弃了传统的笔试考核方式，实现了无纸化上机考试，但是对学生的考核评价方式还须进一步改革。如程序设计试卷中加强编程能力的考核内容，主观题分数占总分的比例增大，强化学生实际动手编程的能力。

4 结束语

计算机公共课程建设涉及面广，程序设计大赛只是课程建设过程中的一个参照物。程序设计大赛和课程建设之间是相辅相成的，程序设计大赛中发现的问题会促使教师在教学中的改进和提高，加强课程建设力度;反之，课程建设和改革的效果将直接影响和作用于大赛，指导大赛获得更好的成绩。大赛不但为学生提供了展示自己的平台，加强了实践动手能力的培养，同时也培养了大学生的“计算思维”能力，促使计算机公共课程在教学实践方面的进一步改革，对质量工程建设也大有裨益。

当然，关于如何将“计算思维”融入到课程建设中还需讨论和试验，加快计算思维的教学体系建设和教学方法的改革，将随着整个高等教育教学体系与教学方法的改革和人才培养质量问题而逐步凸显出来。

［1］百度百科.ACM国际大学生程序设计竞赛［OB/OL］.［2012 －11 －05］.http://baike.baidu.com/view/201684.

［2］冯伟昌.高校公共计算机课程建设研究［J］.潍坊学院学报，2009(2):138－139.

［3］何静媛，朱征宇.高校计算机专业实践教学改革研究［J］.计算机教育，2010(2):25 －27.

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

［5］陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育［J］.中国大学教学，2011(1):7 －11.

［6］李廉.计算思维——概念与挑战［J］.中国大学教学，2012(1):7－12.

［7］姚天昉.在程序设计课程中引入“计算思维”的实践［J］.中国大学教学，2012(2):61 －62.

［8］侯冬梅，张海丰.IC3国际标准应用［J］.计算机教育，2010(12):9－14.

［9］思递波.MOS认证－MTA－IC3－Typing－VQC－认证介绍［EB/OL］.［2012 －11 －18］.http://www.certiport.com.cn/channels/1044.html.

［10］华亦雄，徐聪.数字媒体技术泛化背景下构成课的应变与改革［J］.重庆邮电大学学报:社会科学版，2012(3):133－135.

［11］佘东.以项目式为核心的“三元式”人才培养方案改革［J］.重庆三峡学院学报，2011(4):146 －149.