疫情下应用型高校程序竞赛培训的混合多元式教学改革

李欣 付丹丹 李宏博 刘春 贾美娟

摘要：在新型冠状病毒爆发期间，为了响应教育部“停课不停学”要求，保障疫情防控期间的教学工作正常进行，针对疫情前期在线教学中存在的问题，提出混合多元式教学模式。该模式充分考虑了应用型人才培养要求以及程序竞赛培训特点，将流行的慕课教学、翻转课堂和在线判题系统进行结合，构建了完善立体的混合多元式程序竞赛在线教学体系。最终，通过该模式顺利地完成疫情期间程序竞赛的在线教学任务，并使学生在竞赛中获得优异成绩。

关键词： 程序竞赛;混合多元式教学;慕课;翻转课堂;应用型人才

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0116-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Blended-learning Reform for Program Competition Training of Application-oriented University During the Outbreak

LI Xin， FU Dan-dan， LI Hong-bo， LIU Chun， JIA Mei-juan

（Daqing Normal University， Daqing 163712， China）

Abstract： In response to the ministry of Education's request—"Suspend classes but No suspension” during the period of novel Coronavirus outbreak， the blended-learning model is  proposed to solve problems which have existed in online teaching in the pre-epidemic period. The model fully considers the requirements of applied talents and the characteristics of program competition training.  By combining the popular MOOC， Flipped Classroom and Online Judge system， a perfect three-dimensional online teaching system is constructed for program competition. Finally， through this model， teachers have successfully completed the online teaching task of the program competition during the epidemic， and students have obtained excellent results in competition.

Key words： program competition; blended-learning; MOOC; flipped classroom; applied talents

1 引言

近年来，随着中国经济的快速发展、科技的迅速应用，产业结构发生了深刻的变化。

我国IT行业和领域的发展都需要大量的高素质应用型人。应用型高校以培养多层次应用型人才为目标，计算机科学与技术、软件工程等计算机相关专业特别重视培养学生的程序设计能力和创新能力[1]。程序竞赛的主要目标为培养学生的编程实践能力和创新实践意识[2]，其实质就是培养社会需求的，具有实践开发能力的应用型人才，包括软件的开发、测试及运维等岗位。不难看出，程序竞赛天然符合应用型本科高校人才培养定位。然而，随着新冠疫情的爆發，很多高校都无法正常开展程序竞赛培训与集训工作，导致学生无法同往常一样掌握编程技能与学习算法。大庆某应用型高校计算机科学与技术学院在分析总结早期专业课线上教学存在的问题后，结合程序竞赛培训的特点，通过 “超星学习通”平台探索并实践了程序竞赛培训的混合多元式教学模式。

2 程序竞赛现状

近年来，为了培养计算机相关专业学生的计算思维、创新能力和编程解决问题的实践能力，进而提升学生的综合素质，国内外众多高校都对程序竞赛给予了重视和支持。程序竞赛涉及的诸多知识点与《面向对象程序语言》《数据结构》《算法设计与分析》等计算机专业课程关系紧密。因此，应用型本科高校积极鼓励教师指导该类科技竞赛，动员学生参加到各类的竞赛中。竞赛指导教师一方面选取适合的题目作为教学案例、另一方面灵活结合竞赛的机制与理念探索人才培养模式与相关教学改革。由于程序竞赛自身的挑战性、趣味性及成绩的社会认可性，也对广大在校生具有强烈吸引力。

程序竞赛一般分为国际竞赛和国内竞赛。国际上著名的程序竞赛是国际大学生程序竞赛（International Collegiate Programming Contest，ICPC）。该竞赛由美国计算机协会（Association for Computing Machiner，ACM）1977年发起并组织，是目前世界上历史最悠久、 规模最大、 影响最深远的全球性程序设计竞赛，其基本宗旨是为高校的大学生提供一个展示自己在计算机编程解题方面才能的机会， 并为信息学科的发展不断注入新的活力。[3]该赛事等级划分比较多，主要包括总决赛、区域赛、各省选拔赛及各学校的校内赛。应用型本科院校因学生知识基础与自身实力原因，参赛多以省赛、区域赛层次居多。

随着赛事的深入发展、规模的不断扩大，以ACM-ICPC名义开展程序设计竞赛多有不适之处，“贴牌”模式的弊端日益突出。中国大学生程序设计竞赛协借鉴ACM-ICPC的规则与组织模式，规范和完善赛事体系，开展具有中国特色的大学生程序设计竞赛，把竞赛融入中国高校人才培养体系，规范办赛，高水平办赛，维护赛事的公平公正，促進高校教学改革，丰富高校人才培养内涵。

3 疫情期间线上教学存在问题

2020年初新冠疫情暴发，为了防止病毒在师生中传播，国内高校多次延期开学，导致程序竞赛春季培训、集训工作无法如往常一样开展，学生们在提高编程能力和理解算法方面存在较大困难。为了保证疫情期间程序竞赛培训工作有序开展，大庆某应用型高校计算机学院对开学初的专业课线上教学进行了调研摸底。调研坚持以学生为中心的调查原则， 围绕应用型本科高校学生的学习条件、思想和心理情况开展。调查对象主要为计算机科学与信息技术学院2018级、2019级与部分2017级学生。通过“问卷星”网站发放回收调查问卷，发放问卷923人，实际收回840份，参评率91%。调研组根据调查问卷获取数据，进行统计分析后，发现其专业线上教学存在如下问题：

3.1教学条件保障仍需优化

通过调研分析发现，大多数学生家庭均有光纤、宽带或者4G网络，但是受天气、供电等因素影响，网络不稳定。学生通过半个月的线上学习，大多数都能熟练使用学习平台与工具。但学习平台与工具存在功能不完善、操作界面不友好，人机交互差，高峰期服务器不稳定等问题。在学习过程中，半数以上学生存在视频观看不流畅、卡顿现象，影响课程学习、签到、互动等环节，教学支持服务较为薄弱。

3.2 学生学习态度消极问题

疫情期间学生居家学习心理上存在不同程度的烦躁、焦虑现象。部分学生缺乏学习主动性，学生到课率低于课堂教学。教师无法对学生实施有效监管，签到、提问、抢答等互动方式覆盖不全面，难以调动全部学生。由于师生不处于同一实体空间，存在“教师直播，学生离线”的情况。随着对在线学习新鲜度消退，而课程难度逐渐增大，学生对学习产生厌倦情绪。

3.3 教学实施中存在问题

由于疫情突然，众多教师对线上课程准备不充分，存在将课堂教学内容直接的搬到线上教学平台的情况，没有对教学资源和内容组织再造。在引用其他学校教学资源时，教师没有精心的筛选、编辑，很多课程资源并不适合应用型本科高校。

前期调研工作是十分有必要的，通过调研工作可以摸清学生的学习时间、学习设备和对教学平台的使用等基本情况，也能及时掌握疫情期间学生思想、心理状态，为开展线上程序培训的实施提供参考。

4 教学模式改革

针对以上存在的问题，结合应用型本科院校自身人才培养要求及疫情期间线上教学

实际情况，竞赛培训采用一种混合多元式教学模式。混合式教学的能把传统学习方式的优势和电子化学习的优势结合起来[4]。既能发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[5]。程序竞赛培训的混合多元式教学模式主要由“慕课教学”+“线上翻转课堂”+“ACM实验模式”三个模块构成。

4.1慕课建设

自2012年兴起来，慕课经历了8年多的发展，大规模的MOOC建设已经开始在全国推广，很多计算机专业课也建设了相应的慕课。作为一种新型的教学模式和学习方式，慕课有着自身特点。首先，慕课学习时间可以宽松灵活，打破时间和地点的限制，适合学生在线异步学习。疫情期间教学都面临的一个共同问题——教学条件保障。很多学生的家庭地处偏远农村，所使用的网络状况不能有效的支持在线同步教学。在实施慕课时，通过给学生划分好合理的学习时间段，可以达到错峰学习，避免网络拥堵、卡顿问题。学生白天有专业课学习，程序竞赛的培训可以要求学生充分利用晚上或周末进行学习。其次，使用慕课方便教学资源多元化融合。在建设慕课过程中，可将原有的课件、动画、程序代码等培训资源导入平台，也可方便地将新制作的视频教学资源加入慕课设计。最后，慕课教学具有较高自主性。疫情期间，学生的学习任务很繁重，慕课模式可以使受教育者根据自己的需要随时随地学习，减轻其学习压力并提高学生的积极性[6]。根据前期问卷调查，学生线上学习接触超星学习通平台较多，能够熟练使用平台。该平台功能较为完备、稳定，其“统计”模块能有效监控学生的学习过程和效果，适合打造线上评价体系。因此，慕课建设平台选用了超星学习通。

4.2线上翻转课堂模式

近年来，“翻转课堂”在教育界日益走红，很多计算机专业课程也尝试探索了这种教学模式。该模式的典型特点为“课前传授+课上内化”。 [7] “课前传授”时，教师在课前将视个频等教学资源上传到网络平台，供学生自学。教师在建设程序竞赛线上培训课程中，需要在超星学习通平台设计相关章节，并上传制作好的视频。每个知识点的视频一般不超过15分钟，避免长时间观看导致学生注意力不集中。为了提高学生的学习积极性，选择部分算法、例题的视频由学生制作，使学生融入竞赛培训中，这也是课堂翻转的一种方式。学生可以根据学习导图完成视频学习、闯关测试、资料阅读等活动。“课上内化”时，教师与学生、学生与学生在课堂上完成答疑、提问、协同完成任务及拓展知识。通常情况下，该过程应在实体课堂进行翻转，但是鉴于疫情期间的特殊情况，教研组选择“腾讯极速课堂”这款在线授课软件模拟实体课堂，完成翻转教学。为了避免网络不稳定，翻转课堂一般在周末进行。

4.3线上实践教学

在应用型本科高校人才培养模式中，增强学生知识应用能力、提高学生动手编程是重要培养目标。疫情期间学生无法到课堂实验的情况下，可以采用在线判题系统（Online Judge，OJ）完成实践教学。OJ系统最早用于ACM程序竞赛训练，如今已经广泛应用于《C程序语言设计》《数据结构》《算法设计与分析》等课程的实验改革，与众多计算机专业课均有结合[8]。学生在线提交程序后，判题过程不用人工，既保证了判题的准确性，又节省了教师的时间，提高教学效率。杭州电子科技大学同为应用型本科大学，因此实验实践部分采用该校的OJ。

综上所述，超星学习平台可以为学生提供理论学习和过程管理，腾讯极速课堂能模拟实体课堂实现翻转课堂， OJ模式则解决了程序竞赛的实验问题，充分利用“慕课+翻转课堂+ACM模式实验”的混合多元式教学模式实现了程序竞赛的线上培训体系。

5 实施方案

5.1總体设计

程序竞赛培训与集训一般分为初级入门培训，中级进阶培训，高级提高培训和赛前冲刺培训四个阶段。下面以初级入门培训为例，介绍培训中各知识点的教学设计。结合人才培养方案和教学大纲，该部分一共40学时，5个知识点，其中每个知识点包含视频4-6个，总视频27个。为了提高学生的参与度，部分视频资源由优秀的竞赛队员按照规范制作，教师负责整理、剪辑和上传。详细设计如表1。

5.2实施步骤

5.2.1课程前分层次组织

程序竞赛培的训对象来自计算机科学与信息技术学院的不同年级（大一、大二、大三），不同专业（软件工程、计算机科学与技术、网络工程），学生的编程基础存在差异。因此，本着以学生为中心的目的，应根据学生自身的实际情况因人施教。教练组采用一种依据题目难度分级培养方案：将习题分为容易、一般和困难三级。学生可以根据自身情况挑战题目，感觉难度大的习题可以先跳过，仅完成最基础的知识掌握。这样可以保证整体知识的连贯性，避免产生较大脱节。对于未掌握的内容可以后期再回顾学习。表2以动态规划算法为例，对杭电OJ中题目进行分级。其中“★”数表示题目难度。一般推荐学生完成两星难度即可。如果学生学习困难或者时间精力不充裕，可以只完成1星难度。这种分层次的方式考虑了学生个体的差异性，最大限度保证了学习的灵活性，激发学生学习的主动性。由于所处同一层级的学生基础知识大致相同，所以学习进度基本能一致，也方便了教师组织集中答疑。

5.2.2课中采用慕课方式

慕课时利用超星平台的资源解决理论学习问题，完成翻转课堂的“课前传授”部分。教师做好导学工作，通过思维导图及导学视频，介绍本节课学习的目的、内容，提出问题，有目的的引导学生学习。学生根据导学提示，带着问题观看理论和例题视频。在此过程中，学生可以结合程序代码、动画、电子书和课件等资料帮助理解知识点。如学生存在问题，可以直接在讨论区留言。最后，完成闯关测试，检查学习中存在问题。学习理论之后，实践部分通过杭电OJ完成。

5.2.3课后多角色互动

课后通过师生间、学生间互动完成翻转课堂的知识内化。由于学生无法到实体课堂，教师通过腾讯极速课堂教学平台模拟课堂的一系列活动。其过程可以设计为：学生提问阶段、教师引导讨论阶段和知识拓展阶段。在学生提问阶段，教师针对以往教学中的重难点，引导学生提出自主学习阶段的问题，尽量让其他学生积极回答，最后教师进行完善与总结。在教师引导讨论阶段，教师抛出提前设计好且有针对性的问题让学生们有目的讨论，并充分考虑一题多解的情况。需要注意的是，前两环节应把握好时间分配。知识拓展阶段则根据课堂剩余时间灵活安排，未完成的剩余内容可以通过学习通发放资料或作业的形式布置给学生。

5.2.4线上考核

线上教学不同于以往的传统教学，其考核方式也不宜生搬硬套以往线下考核方式。

鉴于到学生不能返校的实际情况，采用了线上考核和监考。为了保证公平性，考核模拟竞赛机制使用OJ平台。OJ平台测试数据大，即可保证判题的客观性，也能体现公平性。为保证考试纪律，考生摄像头应不少于两部，使远程监考无死角。

6 结论

混合多元式在线教学是一种在疫情背景下设计的程序竞赛培训模式。该模式虽然是应急之举，但是解决了远程竞赛培训的难题，也对应用型本科高校教学改革的未来发展方向有较强的现实指导意义。该模式响应教育部“停课不停学”的要求，对前期线上教学存在的问题进行调研和总结，提出并实施了切实可行的培训计划，希望能为同类院校的教学工作提供参考。

参考文献：

[1] 陈志泊， 张海燕. 计算机专业应用型本科人才培养模式的研究与探索[J]. 计算机教育， 2010（5）：64-66.

[2] 孙大烈， 车万翔. ACM竞赛与学生综合实践能力培养[J]. 计算机教育， 2009（19）：12-14.

[3] 王宏， 吴文虎. 清华实践教学"赛课结合"新思路[J]. 计算机教育， 2006（7）：12-14.

[4] 刘思宏， 余飞. 线上线下一体化的"互联网+"混合式教学研究[J]. 电脑知识与技术， 2019，15（15）：127-128.

[5] 汪燕，郑兰琴.时间、反思与交流：聚焦国际混合式教学研究[J].现代远程教育研究，2010（5）：7-11

[6] 孟勋. MOOC课程教学的特点和影响[J]. 教育教学论坛， 2019 （4）：219-220.

[7] 李燕君. 翻转课堂模式下的计算机网络课程教学[J]. 计算机教育， 2014， 224（20）：230-230.

[8] 敬超，范培. 基于ACM/ICPC程序设计竞赛驱动的信息类专业计算思维课程改革探讨[J]. 电脑知识与技术：学术版， 2019，15（33）：94-95

【通联编辑：王力】