论文部分内容阅读
摘要：从本校ACM/ICPC现状出发，总结了ACM/ICPC的特点与参赛的经验，结合所在学院“卓越工程师计划”的实施，研究了ACM/ICPC模式对程序设计课程专业能力培养的作用，提出了抽象思维和逻辑思维是程序设计的基础，并进行了基于ACM/ICPC的程序设计语言的教学与实践改革。经过实际验证，这种改革能够推动计算机程序设计基础课程群的建设，有助于培养学生的抽象思维、逻辑思维、心理素质、团队合作和协同能力。
关键词：ACM/ICPC；程序设计；课程体系；卓越工程师计划；课程群
作者简介：金保华（1966-），男，河南郑州人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院副院长，副教授；闫红岩（1975-），男，河南三门峡人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）
基金项目：本文系国家“十一五”科技支撑计划项目（项目编号：2006BAK01A38）、郑州轻工业学院2009年校科研基金项目（项目序号：24）和郑州轻工业学院第八批教学改革成果获奖项目（项目序号：17）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）20-0079-02
ACM/ICPC（ACM International Collegiate Programming Contest，国际大学生程序设计竞赛）是ACM（Association for Computing Machinery，国际计算机协会）主办的竞赛，有分区赛和总决赛两个阶段，现已发展为世界公认的最具影响力和规模最大的国际顶级赛事，俗称计算机“奥林匹克”。[1]
近年来，ACM/ICPC在我国得到了大规模的推广。赛场是大学生展示水平与才华的大舞台，也是高等学府计算机教育成果的直接体现，更是IT企业与世界顶尖计算机人才对话的最佳机会。因而吸引了越来越多的高校参赛，使得参赛队伍的水平上升很快，赛题的难度也在不断提高。2008年起河南省计算机学会主办一年一次的河南省大学生程序设计竞赛。我们于2008年组建了120台的竞赛专用机房，搭建了学校的ACM在线测评平台，组队参加省赛和亚洲赛。获奖情况如下：在过去的三届河南省大学生程序设计竞赛上共获得了4枚金奖、2枚银奖、1枚铜奖；2009年参加亚洲区赛现场赛获得优秀奖；2010年参加第35届亚洲区赛，通过预赛，获得天津赛区、杭州赛区和成都赛区的决赛资格，并在成都赛区获得1枚铜牌，排名第59名，是河南省该项赛事最好成绩。2009年我们开始组织举办一年两次的郑州轻工业学院“瑞琪杯”大学生程序设计大赛，至今已经组织了四次校级竞赛。
由于C语言系ACM/ICPC的主流语言，我们把C语言程序设计课程的教学目标定位为培养有创新精神的高素质人才。C语言程序设计以往的教学法效果欠佳，不能培养人的自我决定能力，不能唤醒学生的力量，无法培养其自我性、主动性、抽象的归纳力和理解力。
为此，我们进行了基于ACM/ICPC模式的程序设计语言课程体系改革，并经过实践的检测，取得到了非常好的效果。
一、基于ACM/ICPC的程序设计语言的课程体系改革
通过研究，我们认为ACM/ICPC比赛的赛题有如下特点：有实际背景，趣味性和实用性较强；考查的知识范围较全面；层次性较好，分不同水平的题；灵活、新颖。绝大部分题没有定解，留有广阔的思维空间，有益于培养创造性。
在与高手过招的竞赛中可以把知识运用的综合性、灵活性和探索性发挥到极致，体验和感受数学思维与算法艺术之美，提升科学思维能力，而科学思维能力的提高是成就事业的一个非常重要的因素。因而要求参赛选手具备以下能力：很强的数学建模功底；扎实的英语阅读理解功底；广博的算法知识；超强的编程能力；良好的心理素质；很强的团队合作与协同能力。
ACM/ICPC涉及学科知识面广，对学生多方面能力的培养有着积极的意义，可以提高学生自主学习能力、创新能力，也有利于团队精神的培养。但是，ACM/ICPC主办目的不单是培养参赛选手的创造力、团队合作精神以及他们在软件程序开发过程中的创新意识，同时也是检测选手们在竞争压力下进行开发活动的能力。[2]
为了达到C语言程序设计课程的教学目标，我们进行了基于ACM/ICPC的程序设计语言的课程体系改革。
1.调整教学环节
把原计划一学期的教学时间调整为一学年：第一学期进行C语言程序设计基础的教学，第二学期进行C语言程序设计的进阶教学，在学年末进行该门课的实训。
2.修改培养目标，修订大纲，改革考核评价方法
把本课程的教学改革与本学院的“卓越工程师计划”相结合，组织老师外出考察、研讨，然后重新修订了教学大纲、实验大纲、实训大纲、实习大纲。相应地，对考核方式也做了调整：基础教学由笔试转向机试，进阶教学由考试转向考查，实训由過去模拟转向实际项目的二次开发。
3.完善教学资源
组织编写了《C语言程序设计基础及进阶教程》，被评为十一五国家级规划教材，编印了上机实验教程，制作了配套的课件，使用ACM/ICPC在线测评平台作为实验计划外的练习。
4.丰富教学方法
组织课题组老师外出学习参观，取长补短，把好的教学方法用在课堂上。同时，不断总结教学过程中的好方法，加以推广，比如课题组观摩讨论法、融合教学法。
二、基于ACM/ICPC的程序设计语言的教学改革
通过三年来ACM/ICPC竞赛的实践及多年程序设计语言的教学经验总结，展开了对程序设计语言教学的改革。
1.搭建ACM/ICPC在线测评平台
为了做到基于ACM/ICPC的程序设计语言的改革，首先必须保证ACM/ICPC在线测评平台能稳定运行。ACM/ICPC在线测评平台如图1所示。并且安排学生轮流对系统监管，老师还要保证后台数据库的负载和数据存储的安全，以便全校学生使用。
2.教学模式改革
教学模式解决“怎么教”的问题，这是教学改革中最核心的问题，因为在一定程序上“怎么教”就决定了“怎么学”，正像NBA一样，只有优秀的教练才能指挥上演精彩的比赛。[3]我们根据C语言程序设计课程的教学要求和培养目标，在不断探索和总结的基础上，结合应用性工科院校的培养计划，制订了基于ACM/ICPC的程序设计语言的教学模式。[4]如图2所示。
3.精心备课，寻找恰当的教学设计切入点
学生的学习不是听会的，也不是自己看会的，而是上机练习、课下上机实践练会的。程序设计语言不像数据结构，上课没有听不懂的，自己看也没有看不懂的，关键是上机练习，练得多了才能掌握，光纸上谈兵没有用。因此，我们安排有一系列的上机要求，引导学生做一系列的练习。
教材是按程序结构来分章节，我们得揣摩大一初学编程者的感受，难点在哪？怎样讲才能使之顺其自然地接受概念？可以通过ACM/ICPC竞赛的题目寻找合适的教学切入点，有时也可以引入离散数学中的逻辑推理知识，或者构造一种教学情境，让学生感兴趣又能被吸引住，使其一步步跟着往前走。比如抽几名学生前来排队来讲排序算法。
4.建设省级、国家级精品课程
目前程序设计语言已经成为了校级精品课程，下一步积极研究建设省级和国家级精品课程。
5.运用丰富多采的教学法，处理好两个关系
在教学中运用任务贯穿分解法、课堂现场编程陷阱法、课题组观摩讨论法、融合比较法等，教学效果较好。同时，在实际教学过程中，要特别处理好两个关系：
一是ACM/ICPC竞赛与程序设计语言课程教学的关系：ACM/ICPC是实现程序设计语言课程教学目标——提供培养有创新精神的高素质人才的一种有效平台，程序设计语言课程的教学是参加ACM/ICPC的前提与基础，二者相互促进，相互作用，辩证统一；
二是ACM/ICPC竞赛与其他学科的关系：不能过分强调竞赛，导致一些学生其他学科挂科。甚至有的老师误导，对学生说只要参加比赛或者获奖了就保证其他课程及格，这是一种不负责的态度，一定要加以纠正，因为大学是培养学生全面发展的良性环境。
三、基于ACM/ICPC的程序设计语言的实践环节
实践环节是直接提高学生动手编程动力的途径。
1.奖励获奖学生
通过奖励为学校争取荣誉凯旋归来的学生激发大家的学习兴趣，也能够起到“学-帮-带”的作用，特别是与一些重点高校的参赛队同场竞争，提高了自信，增长了见识。同时，可安排获奖学生给其他同学做报告，鼓励更多的同学通过ACM/ICPC平台交流学习。
2.与就业结合
从大一第一学期就让学生思考自己将来的出路：工作或考研。要是工作就必须学好知识，重视实践，提高动手能力；要是考研就在数据结构等考研课程上涉猎面广一些。[5]
3.指导大学生创业中心做实际开发
让学生参与大学生创业中心的项目，激发学生创新精神，提高了实际创新能力。
4.带领竞赛学生参加河南省科技文化艺术节
除了每年2次的大学生程序设计竞赛外，鼓励竞赛班的学生参加学校、河南省的科技文化艺术节的专业组竞赛等各种竞赛。
5.介绍学生参加教师的项目
我们在授课的同时，一边有心培养一些勤于思考的学生，介绍他们参与到老师的实际项目开发中，引导学生自学C++和Java、jsp等工具，让他们从实践中得到锻炼，积累经验。
6.跨学科的实训
在实训环节上，除了让学生做一些大一点的题目，比如：C语言语法分析模拟器、BIOS模拟器、科学型计算等，同时安排C语言课题组的老师指导学生接受数据结构、JAVA、C++等其他课程的实训。
四、结论
从ACM/ICPC三年来的经验总结中，研究了ACM/ICPC模式的特点及对程序设计课程专业能力培养的作用，进行了基于ACM/ICPC的程序設计语言的教学与实践的改革。经过每年学校督导组的评价、学生的评教和2010年精品课程的验收等考核，证明了这种改革能够推动计算机程序设计基础课程群的建设，有助于培养学生的抽象思维、逻辑思维、心理素质、团队合作和协同能力。
参考文献：
[1]徐本柱,王浩,胡学钢.ACM/ICPC的教学与实践[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,(6):133-137.
[2]杨松涛,王斌.从ACM/ICPC竞赛探讨大学生的能力培养[J].计算机教育,2010,(24):16-18.
[3]徐小青,李晓东.“高级语言程序设计”课程教学改革与实践[J].计算机教育,2009,(13):46-48.
[4]孙宣东,路璐,明俊峰.从ACM/ICPC看计算机算法设计教学改革[J].广东工业大学学报(社会科学版),2005,(9):228-227.
[5]武建华.基于ACM模式的数据结构实践教学改革与探索[J].计算机教育,2009,(13):114-116.
（责任编辑：刘辉）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：ACM/ICPC；程序设计；课程体系；卓越工程师计划；课程群
作者简介：金保华（1966-），男，河南郑州人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院副院长，副教授；闫红岩（1975-），男，河南三门峡人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）
基金项目：本文系国家“十一五”科技支撑计划项目（项目编号：2006BAK01A38）、郑州轻工业学院2009年校科研基金项目（项目序号：24）和郑州轻工业学院第八批教学改革成果获奖项目（项目序号：17）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）20-0079-02
ACM/ICPC（ACM International Collegiate Programming Contest，国际大学生程序设计竞赛）是ACM（Association for Computing Machinery，国际计算机协会）主办的竞赛，有分区赛和总决赛两个阶段，现已发展为世界公认的最具影响力和规模最大的国际顶级赛事，俗称计算机“奥林匹克”。[1]
近年来，ACM/ICPC在我国得到了大规模的推广。赛场是大学生展示水平与才华的大舞台，也是高等学府计算机教育成果的直接体现，更是IT企业与世界顶尖计算机人才对话的最佳机会。因而吸引了越来越多的高校参赛，使得参赛队伍的水平上升很快，赛题的难度也在不断提高。2008年起河南省计算机学会主办一年一次的河南省大学生程序设计竞赛。我们于2008年组建了120台的竞赛专用机房，搭建了学校的ACM在线测评平台，组队参加省赛和亚洲赛。获奖情况如下：在过去的三届河南省大学生程序设计竞赛上共获得了4枚金奖、2枚银奖、1枚铜奖；2009年参加亚洲区赛现场赛获得优秀奖；2010年参加第35届亚洲区赛，通过预赛，获得天津赛区、杭州赛区和成都赛区的决赛资格，并在成都赛区获得1枚铜牌，排名第59名，是河南省该项赛事最好成绩。2009年我们开始组织举办一年两次的郑州轻工业学院“瑞琪杯”大学生程序设计大赛，至今已经组织了四次校级竞赛。
由于C语言系ACM/ICPC的主流语言，我们把C语言程序设计课程的教学目标定位为培养有创新精神的高素质人才。C语言程序设计以往的教学法效果欠佳，不能培养人的自我决定能力，不能唤醒学生的力量，无法培养其自我性、主动性、抽象的归纳力和理解力。
为此，我们进行了基于ACM/ICPC模式的程序设计语言课程体系改革，并经过实践的检测，取得到了非常好的效果。
一、基于ACM/ICPC的程序设计语言的课程体系改革
通过研究，我们认为ACM/ICPC比赛的赛题有如下特点：有实际背景，趣味性和实用性较强；考查的知识范围较全面；层次性较好，分不同水平的题；灵活、新颖。绝大部分题没有定解，留有广阔的思维空间，有益于培养创造性。
在与高手过招的竞赛中可以把知识运用的综合性、灵活性和探索性发挥到极致，体验和感受数学思维与算法艺术之美，提升科学思维能力，而科学思维能力的提高是成就事业的一个非常重要的因素。因而要求参赛选手具备以下能力：很强的数学建模功底；扎实的英语阅读理解功底；广博的算法知识；超强的编程能力；良好的心理素质；很强的团队合作与协同能力。
ACM/ICPC涉及学科知识面广，对学生多方面能力的培养有着积极的意义，可以提高学生自主学习能力、创新能力，也有利于团队精神的培养。但是，ACM/ICPC主办目的不单是培养参赛选手的创造力、团队合作精神以及他们在软件程序开发过程中的创新意识，同时也是检测选手们在竞争压力下进行开发活动的能力。[2]
为了达到C语言程序设计课程的教学目标，我们进行了基于ACM/ICPC的程序设计语言的课程体系改革。
1.调整教学环节
把原计划一学期的教学时间调整为一学年：第一学期进行C语言程序设计基础的教学，第二学期进行C语言程序设计的进阶教学，在学年末进行该门课的实训。
2.修改培养目标，修订大纲，改革考核评价方法
把本课程的教学改革与本学院的“卓越工程师计划”相结合，组织老师外出考察、研讨，然后重新修订了教学大纲、实验大纲、实训大纲、实习大纲。相应地，对考核方式也做了调整：基础教学由笔试转向机试，进阶教学由考试转向考查，实训由過去模拟转向实际项目的二次开发。
3.完善教学资源
组织编写了《C语言程序设计基础及进阶教程》，被评为十一五国家级规划教材，编印了上机实验教程，制作了配套的课件，使用ACM/ICPC在线测评平台作为实验计划外的练习。
4.丰富教学方法
组织课题组老师外出学习参观，取长补短，把好的教学方法用在课堂上。同时，不断总结教学过程中的好方法，加以推广，比如课题组观摩讨论法、融合教学法。
二、基于ACM/ICPC的程序设计语言的教学改革
通过三年来ACM/ICPC竞赛的实践及多年程序设计语言的教学经验总结，展开了对程序设计语言教学的改革。
1.搭建ACM/ICPC在线测评平台
为了做到基于ACM/ICPC的程序设计语言的改革，首先必须保证ACM/ICPC在线测评平台能稳定运行。ACM/ICPC在线测评平台如图1所示。并且安排学生轮流对系统监管，老师还要保证后台数据库的负载和数据存储的安全，以便全校学生使用。
2.教学模式改革
教学模式解决“怎么教”的问题，这是教学改革中最核心的问题，因为在一定程序上“怎么教”就决定了“怎么学”，正像NBA一样，只有优秀的教练才能指挥上演精彩的比赛。[3]我们根据C语言程序设计课程的教学要求和培养目标，在不断探索和总结的基础上，结合应用性工科院校的培养计划，制订了基于ACM/ICPC的程序设计语言的教学模式。[4]如图2所示。
3.精心备课，寻找恰当的教学设计切入点
学生的学习不是听会的，也不是自己看会的，而是上机练习、课下上机实践练会的。程序设计语言不像数据结构，上课没有听不懂的，自己看也没有看不懂的，关键是上机练习，练得多了才能掌握，光纸上谈兵没有用。因此，我们安排有一系列的上机要求，引导学生做一系列的练习。
教材是按程序结构来分章节，我们得揣摩大一初学编程者的感受，难点在哪？怎样讲才能使之顺其自然地接受概念？可以通过ACM/ICPC竞赛的题目寻找合适的教学切入点，有时也可以引入离散数学中的逻辑推理知识，或者构造一种教学情境，让学生感兴趣又能被吸引住，使其一步步跟着往前走。比如抽几名学生前来排队来讲排序算法。
4.建设省级、国家级精品课程
目前程序设计语言已经成为了校级精品课程，下一步积极研究建设省级和国家级精品课程。
5.运用丰富多采的教学法，处理好两个关系
在教学中运用任务贯穿分解法、课堂现场编程陷阱法、课题组观摩讨论法、融合比较法等，教学效果较好。同时，在实际教学过程中，要特别处理好两个关系：
一是ACM/ICPC竞赛与程序设计语言课程教学的关系：ACM/ICPC是实现程序设计语言课程教学目标——提供培养有创新精神的高素质人才的一种有效平台，程序设计语言课程的教学是参加ACM/ICPC的前提与基础，二者相互促进，相互作用，辩证统一；
二是ACM/ICPC竞赛与其他学科的关系：不能过分强调竞赛，导致一些学生其他学科挂科。甚至有的老师误导，对学生说只要参加比赛或者获奖了就保证其他课程及格，这是一种不负责的态度，一定要加以纠正，因为大学是培养学生全面发展的良性环境。
三、基于ACM/ICPC的程序设计语言的实践环节
实践环节是直接提高学生动手编程动力的途径。
1.奖励获奖学生
通过奖励为学校争取荣誉凯旋归来的学生激发大家的学习兴趣，也能够起到“学-帮-带”的作用，特别是与一些重点高校的参赛队同场竞争，提高了自信，增长了见识。同时，可安排获奖学生给其他同学做报告，鼓励更多的同学通过ACM/ICPC平台交流学习。
2.与就业结合
从大一第一学期就让学生思考自己将来的出路：工作或考研。要是工作就必须学好知识，重视实践，提高动手能力；要是考研就在数据结构等考研课程上涉猎面广一些。[5]
3.指导大学生创业中心做实际开发
让学生参与大学生创业中心的项目，激发学生创新精神，提高了实际创新能力。
4.带领竞赛学生参加河南省科技文化艺术节
除了每年2次的大学生程序设计竞赛外，鼓励竞赛班的学生参加学校、河南省的科技文化艺术节的专业组竞赛等各种竞赛。
5.介绍学生参加教师的项目
我们在授课的同时，一边有心培养一些勤于思考的学生，介绍他们参与到老师的实际项目开发中，引导学生自学C++和Java、jsp等工具，让他们从实践中得到锻炼，积累经验。
6.跨学科的实训
在实训环节上，除了让学生做一些大一点的题目，比如：C语言语法分析模拟器、BIOS模拟器、科学型计算等，同时安排C语言课题组的老师指导学生接受数据结构、JAVA、C++等其他课程的实训。
四、结论
从ACM/ICPC三年来的经验总结中，研究了ACM/ICPC模式的特点及对程序设计课程专业能力培养的作用，进行了基于ACM/ICPC的程序設计语言的教学与实践的改革。经过每年学校督导组的评价、学生的评教和2010年精品课程的验收等考核，证明了这种改革能够推动计算机程序设计基础课程群的建设，有助于培养学生的抽象思维、逻辑思维、心理素质、团队合作和协同能力。
参考文献：
[1]徐本柱,王浩,胡学钢.ACM/ICPC的教学与实践[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,(6):133-137.
[2]杨松涛,王斌.从ACM/ICPC竞赛探讨大学生的能力培养[J].计算机教育,2010,(24):16-18.
[3]徐小青,李晓东.“高级语言程序设计”课程教学改革与实践[J].计算机教育,2009,(13):46-48.
[4]孙宣东,路璐,明俊峰.从ACM/ICPC看计算机算法设计教学改革[J].广东工业大学学报(社会科学版),2005,(9):228-227.
[5]武建华.基于ACM模式的数据结构实践教学改革与探索[J].计算机教育,2009,(13):114-116.
（责任编辑：刘辉）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文