赛教结合的程序设计课程改革与实践

范江波+张学辉

摘要：针对程序设计类课程实践教学模式单一、教学手法单一、考核模式纸上谈兵等教学实际，分析问题存在的原因，通过程序设计在线评测平台支撑，引入了赛教结合的教学模式，学生学习积极性得到极大提高，学习效果显著，能力明显提升。

关键词：赛教结合；程序设计；在线评测

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）39-0126-02

程序设计课程是国内高校理工科学生必修的课程。程序设计是一门实践性很强的课程，无论采用哪种教学语言，课程的主要目的是培养学生的程序设计、实现、测试用例编写及程序调试能力。通过课程的学习，使学生学会用计算机处理问题的思维方法，增强解决问题的编程实践能力，为将来解决工程问题、科学技术问题或者从事软件开发及后继课程的学习奠定基础。为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》，提高学生自主创新意识和工程实践能力，促进高校就业指导工作，需要加快高等院校计算机类课程的教学创新与改革。赛教结合的教学模式有利于提高学生学习的兴趣和积极性，提高学生运用基础知识来解决实际问题的能力。

一、程序设计课程现状及问题分析

1.学生对课程的学习目的和意义不明确。受课时及教学培养方案所限，授课时急于追赶进度，按照教材的章节顺序将各个知识点逐一教授给学生。学生对于一些知识点似懂非懂，一知半解，甚至许多学生并不明白学习该课程的目的和意义。这样就造成了学生只是机械地学习，而不是自主学习，因而难以将整个知识体系融会贯通，导致应用计算机解决实际问题的能力较弱，大多只停留在应付课程考试或者国家计算机等级考试阶段。

2.实践教学模式单一。现在的教学模式一般都采取先进行理论教学，后进行上机实践。学生对于理论知识消化程度不同，就容易造成学生在理论课中感到语法枯燥乏味，而算法抽象、内容难度大，同样对课程学习难以产生兴趣。引入了Funcode趣味游戏实践教学，虽然在一定程度上提高了学生兴趣，但还需要继续研究，提高学生的应用能力和创新能力。

3.教学方法单一。知识点讲解前后衔接不够，旧知识与新知识衔接不够，学生对于新概念的理解比较困难，讲解例题过于注重算法方面的讲解。课程与学生专业背景结合不紧密，学生学习兴趣不高，学习积极性差。给学生训练的题目缺乏背景描述，公式一目了然，导致遇到实际问题时不知道如何分析。

4.考核模式纸上谈兵。程序设计课程的考核以笔试为主，早期考察语法的选择、填空还占据较大比重。近年来虽然转向了程序阅读（程序填空和程序改错）和程序设计类型，但是仍然是学生纸上写代码。只能根据解题思路对代码进行评判，90%代码都无法上机直接运行。

二、赛教结合的课程改革

目前与程序设计相关的竞赛种类较多，比如美国计算机学会举办的世界上公认的水平最高的ACM国际大学生程序设计竞赛、谷歌的Codejam、微软的编程之美、百度的百度之星、腾讯的编程马拉松等。但是不是所有的学生都能参加上述竞赛，竞赛成为少数人的精英游戏。但是竞赛模式的训练，可以让学生实现在压力情况下编写程序、分析和解决问题能力。

1.赛教结合的引入。传统的程序设计课程，在上机实践环节，大多都是学生自行完成课后练习。在高校扩招之后，每个课堂人数倍增，单纯由老师来逐个检测的方式已经无法满足教学的基本要求。学生编写的程序无法得到即时反馈，学习效果将大打折扣。而现在的程序设计类竞赛，所有的程序代码评判都是机器实时进行的。学生编写完程序后，直接提交到评测机器上，就可以反馈回程序是否正确。反馈回的结果一般有如下几种。①Accepted（AC）：代码正确，能够通过全部的测试用例。②Wrong Answer（WA）：代码错误，代码不能通过全部的测试用例，部分代码有错误。③RunTime Error（RTE）：程序运行出错，意外终止，一般遇到除数为0等情况。④Time Limit Exceeded（TLE）：超时，程序没在规定时间内出答案，一般是算法效率比较低，需要进行优化和改进。⑤Presentation Error（PE）：输出格式错，程序没按规定的格式输出答案。⑥Memory Limit Exceeded（MLE）：超内存，程序没在规定空间内出答案。⑦Compile Error（CE）：编译错，程序存在语法错误，编译不过。学生即时查看提交程序的反馈结果，如果错误，可以针对提示有针对性查找，或者寻求老师帮助。而老师，有了在线评测之后，只需要将精力集中到题目和测试用例设计上，不需要对程序代码进行批改。这样工作量可以减少很多，也可以集中查找学生容易出错的地方，并对出错较多的知识点进行讲解。

2.赛教结合的实施。在上机实践课程中，首先利用程序设计在线评测系统（Online Judge，OJ）设置一个比赛，时间可以根据题目数自行设定。题目难度排列随机，学生可以在规定时间内对自己有把握的题目进行编程求解，提交，并且即时得到反馈结果。比赛过程中也可以查看自己的排名。排名会按照正确解答出的题目数目进行排名。正确解题数越多排名越靠前；如果多人解题数量相同，则根据总用时加上罚时进行排名。总用时和罚时由每道题目成功解答的用时加上罚时组成。每道试题用时将从考试开始到试题解答被判定为正确为止，其间每一次错误的运行将被加罚20分钟时间，未正确解答的试题不罚时。比赛结束后，辅导老师可根据学生对问题的解答情况进行有针对性讲解，并对出错的地方进行点评。为了提高学生的积极性，也可以让每个题目第一个解决出的同学对解题思路进行分享，并考虑适当的平时成绩奖励。

三、赛教结合的程序设计课程效果分析

1.学生学习态度的改变。程序设计课程引入赛教结合模式之后，学生课余刷题积极性极大提高。教育不是灌输，而是点燃火焰。只要学生对程序设计感兴趣，有了积极性，经过有针对性的训练，是可以学好程序设计的。上机实践环节的竞赛模式，学生可以实时看到自己的排名。排名靠前的有成就感，排名靠后的有追赶的目标。大家你超我赶，在比拼过程中实现内容的学习和巩固。OJ平台满足了学生“刷题升级”的需求，课程结束之后很多学生因学科竞赛、课程设计、创新实践和毕业设计等“重返”了课程网站。

2.学生的学习效果。将竞赛模式引入日常教学后，程序设计类课程不再纸上谈兵的试卷写代码，采用上机实战模式考核。利用OJ实现了考试过程可视化、竞技化，考试公平、公正、公开得到了学生的认可，考试题目不考死记硬背，题目内容趣味化、石油化得到校内专家的好评。以中国石油大学（华东）2015年秋季学期考试结果来看，总共有2992人参加了考试，最终在2个小时内成功解出6题及以上的占了70%。卷面及格率达到90.5%，及格率相比笔试大大提高。学生解题能力大大提高，十个考试题目最快的1分46秒被解出，8分05秒时十个题目全部被解出。

3.学生能力明显提升。据统计，中国石油大学（北京）计算机系80%的学生课外上机平均12小时/周，每个学生平均累计编程行数达到3000行，达到国内一流大学水平，考试不及格率也下降了67%。因为训练量饱满，学生利用程序设计解决实际问题的能力明显提升。以2015年为例，我校ACM程序设计大赛中的特、一、二等奖获得者9名，全部是按照ACM模式训练的计算机及计算机双学位班的本科生，其中甚至出现了2名2015级的新生。无独有偶，在第四届计算机技能大赛（C程序设计）的一等奖获得者10名同学中，除一名研究生获得了第7名之外，其余9名同学均是按照ACM模式训练的本科生。学生参加“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛获奖数量和获奖等级明显提高，近几年累计获得省部级奖励300多项。

四、结语

随着计算机技术的发展，程序代码自动评测系统已经成为程序设计课程实践教学的有效辅助。有了程序设计自动评测平台的支撑，赛教结合的教学模式是程序设计课程的有益尝试。这种模式提高了学生学习的主动性、积极性，课后学生投入时间明显增多。程序自动评测极大减轻了教师的工作量，能够让教师们有更多的精力和时间投入到教学研究中去。

参考文献：

[1]茅海军，叶海荣.在线评测在C程序设计实验教学中的研究与评价[J].中国校外教育，2012，（12）：162-163.

[2]周健，郑诚.立体化程序设计能力培养方法[J].計算机教育，2014，（4）：56-59.endprint