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摘要：针对计算机程序类课程的实践训练效果欠佳的问题，分析了问题产生的原因。以问题教学法为基础，采用ACM竞赛模式（国际大学生程序设计竞赛模式）来改革计算机程序类课程教学，给出了改革方案的理论依据、具体内容和实施过程。实际效果表明，该改革方案能有效地提升计算机程序类课程的教学质量和教学效率。
关键词：实践训练；ACM竞赛模式；教学质量；教学效率
作者简介：费雄伟（1980-），男，湖南祁阳人，湖南城市学院信息科学与工程学院，讲师；周建存（1977-），男，湖南宁乡人，湖南城市学院信息科学与工程学院，副教授。（湖南 益阳 413000）
基金项目：本文系湖南省教育厅教改项目（项目编号：湘教通[2012]401号379）、湖南省高等学校教学改革研究项目（项目编号：湘教通[2011]315号345）、湖南省教育科学规划院课题（课题编号：XJK011CGD037）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0098-02
计算机程序类课程是培养计算机各专业学生学会编程或者完成软件产品的课程。它的教学成败关系到学生是否具有计算机专业工作能力，能否满足市场的需要，能否找到合适的工作。因此在我国各高等院校将其作为核心课程，师资投入也很大。但目前我国的计算机程序类课程存在着如下几个问题：
第一，程序类课程实践训练题型单调。学生往往根据理论教学对应的章节知识点练习书后的练习题。这些练习题存在缺乏对应的应用场景、难度较低、无法发挥学生创造性思维等缺点，造成学生对其兴趣不足或者训练不够。[1]对于需要提高编程能力的学生而言，他们需要挑战性的题目来训练自己。为了吸引学生利用课余时间练习程序，需要有实际应用背景的题目，能激发学生兴趣的题目。
第二，程序类课程实践效果评价不客观。学生完成程序类课程的实践练习后，一般由老师检查实践练习的结果并进行评价。[2]有时，程序能在几次运行时保持正确，但程序本身错误。以教师只通过有限次地运行程序来断定是否正确，可能存在着偏颇。所以教师对实践效果的评价并不科学，存在着某些结果正确但程序错误的情况，而学生提交的程序作业种类和版本各异，造成教师评价工作量过大，评价质量不高等问题。
第三，程序类课程实践缺乏反馈。传统的程序类实践课程没有平台的支撑，无法统计学生完成的程序存在的问题，也无法知道学生之间的差异，无法发挥实践反馈的作用。若能利用计算平台分析学生完成程序作业的情况，找到存在的问题，针对性地加以辅导和讲解，对提高学生编程能力的提高很有好处。为了解决上述问题，采用ACM竞赛模式改革计算机程序类课程教学，系统地提出方案的理论依据、具体内容和实施过程。
一、ACM竞赛模式教学改革
ACM（Association of Computing Machinery）竞赛，即国际大学生程序设计竞赛，始于1970年，由美国计算机协会（Association of Computing Machinery）主办的一年一届的国际性赛事。该赛事的目的是展示大学生分析问题、设计算法、编写程序、解决问题的综合能力，同时采用3人一组的形式，也赛出大学生的团队协作和组织能力。[3]经过30多年的发展，它已成为全球大学生计算机程序能力竞赛活动中最有影响的一项赛事。ACM由3名队员为一组代表所在学校参赛，比赛形式为每队使用1台计算机在5个小时编程解决6至10个挑战性问题。编程可以使用C、C++或Java，完成之后提交给判题系统。判题系统通过运行大量的测试用例来判定答案正误或其他问题（超时或超内存）并返回给选手。比赛的第一名颁发金牌，要求正确答题数最多且总用时最少（用以区分正确结题数目一致的排名）。以后的排名，先按正确答题数，同正确答题数时按总用时少的方式排序。排名第2和排名第3的分别颁发银牌和铜牌。基于ACM竞赛模式的教学改革指采用ACM竞赛的办法，以灵活地方式组织学生按照ACM判题的方法进行程序设计练习或测试的一种模式，旨在提高学生对编程的兴趣、学习效率和评价客观性。[4]
二、计算机程序类课程实践教学改革方案
1.方案理论依据
该方案的理论依据来自问题教学法。问题教学法首先由前苏联教育家马赫穆托夫等人提出并倡导。该方法首先由教师根据教学任务设计出教学问题，同时将问题创设一个问题情景，然后，向学生提出教学问题及其情境，激发学生热情和探索未知的兴趣，接着要求学生利用已有的知识水平，分析问题、创造性地解决问题，最后提升为对知识的获得和能力的锻炼。[5]
问题教学法相对传统教学而言，有著明显的优势，[5]主要体现在以下三个方面：
（1）学生的教学活动模式方面的优势。问题教学的学生活动模式为“产生困窘—探索—掌握”；而传统教学学生活动模式则是“听—记—练”，显然问题教学在学生活动模式方面更为主动，更能激发学生的能动性。
（2）问题定位方面的优势。问题教学法把问题定位为有智力价值的教学材料，并为该材料设置情境，用来引导教学过程，而传统教学把问题定位为学生接受知识过程要经历的考验，用来做作业或考查学业成绩。显然问题教学对问题的定位比传统教学对问题的定位更为科学和客观。
（3）教学程序方面的优势。问题教学的教学程序是首先创设问题情境，再经历探索，把未知创造为已知，而传统教学的教学程则相反，首先向学生传授现有知识，再要求学生把已知应用到未知中去。显然问题教学的教学程序能满足人的探索欲望，体会了获得知识的过程和乐趣，教学程序更为积极。
问题教学法的操作难点主要是对教师的教学技能要求高。这是因为问题教学法，围绕问题展开，以创造性解决问题为中心，以任务的完成和升华来结束。因此问题情境显得尤为关键，这就需要精心设置问题，并置入一个现实贴切的情境中去，所以对教师而言难度较大，要求也高。对此，教师必须系统地经过这些方面的教学技能培训。为了解决教师在程序设计类课程中实践教学环节技能培训方面的不足，利用ACM平台，集合各个专业教师和计算机专家的力量，并引入专家判题的形式，为实施问题教学提供了条件和资源。目前北京大学、浙江大学、杭州电子科技大学等都在网上开放了基于ACM模式的在线判题系统（Online Judge System）。[6]教师可以利用它，进行在线的出题，选择题目进行测试或练习。它的题目数目很多，涉及到计算机程序类课程的各种算法和应用，学生可以自由练习也可以由教师指定题目进行练习，重要的是能够进行实时的判题，也能给出反馈信息和排名情况。 2.方案具体内容
作为湖南城市学院而言，由于计算机专业办学时间短，积累和沉淀少，可以利用其他大学的基于ACM的在线判题系统。笔者选择的是杭州电子科技大学的在线判题系统，因为它的题型适合应用型本科院校的需求，且提供了对学生的引导，帮助其使用和循序渐进地学好计算机编程。[7]改革的课程是笔者开设的计算机程序类课程：C语言程序设计、C++程序设计还有Java程序设计。改革的内容分为平时练习、课堂练习、月末的测试和考试，均在杭州电子科技大学的在线判题系统中进行。
3.方案实施过程
课堂练习按照教学进度完成对已学知识的检验和巩固的目的。其实施过程是教师根据已学和在学的理论部分知识，编写或选择匹配的训练题目，要求学生在上机实践课时内完成。教师对完成情况进行统计、分析和记录成绩，以此指导下次教学。平时练习由学生自主选择题目进行练习，教师只规定完成的数目，逐月计算学生平时练习的完成度。月末时，由教师按月度学习进度，编写或选择一套测试题目，要求学生按照ACM竞赛规则完成一次实战比赛。教师根据比赛情况分析和统计，以进行总结。学生也体验到对知识的综合运用和激烈的竞争，对提供其学习动力，锻炼其竞争能力大有好处。月度成绩好的同学，筛选为学校ACM竞赛队的选手，进行专门地培训，进一步挖掘学生潜能和激励学生。期末时，组织所有任课教师，精心组织一次全课程的竞赛作为课程的考生成绩，让考试客观且公平地反映学生的水平。
三、改革效果
经过对信息科学与工程学院（以下簡称“我院”）3个专业计算机程序类课程3年多的改革，已经看到了较为明显的效果。一是在湖南省大学生程序设计竞赛中成绩逐步提升，由几年前湖南省大学生程序设计竞赛中获得1个三等奖或没有，提高到在2011年第7届湖南省大学生程序设计竞赛获得了3个三等奖，在2012年第8届湖南省大学生程序设计竞赛获得了2个三等奖，2013在湖南省第9届程序设计竞赛获得了2个二等奖和1个三等奖的佳绩。二是学生考取软件设计师的人数也逐步提升。三是我院的学生就业率在全校名列前茅，2012届毕业生一次性就业率达到93.5%。可见基于ACM模式计算机程序类课程的教学改革提升了课程教学质量，有效地锻炼了学生解决问题的能力。
改革的另一个明显的效果是提升了教学效率。改革所基于的ACM平台共享了大量优秀的计算机编程类题目，这些题目有情境，有梯度，也能进行客观判分。这些资源和平台功能节省了教师的大量时间，提高了教课的效率。同时，学生也能在此平台上，随时随地进行练习、测试和考试，能够挖掘自己的潜力，系统和循序渐进地进行编程能力的培养，提高了学习的效率。
四、结语
为了适应湖南城市学院“应用型本科院校”的办学定位，采用问题教学法，在ACM竞赛模式下对我院的程序设计类课程进行了改革。该改革改变了计算机程序设计类课程训练效果不佳的窘境，很好地解决了训练题型少、评价不客观和缺乏教学反馈等问题。通过近三年的实施效果表明该改革有效地提升了计算机程序设计类课程的教学质量和教学效率。下一步的工作是将该改革方法在计算机程序设计类的课程设计课程中加以探索和推广，还有对计算机专业的其他课程也可以进行基于问题教学法的改革方案的设计和尝试。
参考文献：
[1]邱修峰.C语言实验教学考核评价指标及其观测内容分析[J].电脑开发与应用，2009，22（8）：10-11，14.
[2]林巧.基于在线评测系统的C语言实践教学探讨[J].实验科学与技术，2011，9（6）：37-39，50.
[3]张熠，陈荣钦.以ACM为导向构建C语言实验教学新平台的研究与实践[J].台州学院学报，2009，36（6）：70-74.
[4]芶生平，杨鹏，汪小平，等.以ACM/ICPC竞赛为载体探索课程体系建设与创新人才培养新模式[J].中国大学教学，2010，（7）：71-73.
[5]萧枫.国外学校教学改革[M].沈阳：辽海出版社，2011：40-46.
[6]李丹，郭俊巍.ACM模式在常规教学中的应用研究与探讨[J].吉林农业科技学院学报，2012，21（4）：92-93.
[7]车明洙，纪洪波.一种基于ACM程序设计竞赛在线评测系统解决方案[J].微型机与应用，2010，（4）：11-14.
（责任编辑：王意琴）
关键词：实践训练；ACM竞赛模式；教学质量；教学效率
作者简介：费雄伟（1980-），男，湖南祁阳人，湖南城市学院信息科学与工程学院，讲师；周建存（1977-），男，湖南宁乡人，湖南城市学院信息科学与工程学院，副教授。（湖南 益阳 413000）
基金项目：本文系湖南省教育厅教改项目（项目编号：湘教通[2012]401号379）、湖南省高等学校教学改革研究项目（项目编号：湘教通[2011]315号345）、湖南省教育科学规划院课题（课题编号：XJK011CGD037）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0098-02
计算机程序类课程是培养计算机各专业学生学会编程或者完成软件产品的课程。它的教学成败关系到学生是否具有计算机专业工作能力，能否满足市场的需要，能否找到合适的工作。因此在我国各高等院校将其作为核心课程，师资投入也很大。但目前我国的计算机程序类课程存在着如下几个问题：
第一，程序类课程实践训练题型单调。学生往往根据理论教学对应的章节知识点练习书后的练习题。这些练习题存在缺乏对应的应用场景、难度较低、无法发挥学生创造性思维等缺点，造成学生对其兴趣不足或者训练不够。[1]对于需要提高编程能力的学生而言，他们需要挑战性的题目来训练自己。为了吸引学生利用课余时间练习程序，需要有实际应用背景的题目，能激发学生兴趣的题目。
第二，程序类课程实践效果评价不客观。学生完成程序类课程的实践练习后，一般由老师检查实践练习的结果并进行评价。[2]有时，程序能在几次运行时保持正确，但程序本身错误。以教师只通过有限次地运行程序来断定是否正确，可能存在着偏颇。所以教师对实践效果的评价并不科学，存在着某些结果正确但程序错误的情况，而学生提交的程序作业种类和版本各异，造成教师评价工作量过大，评价质量不高等问题。
第三，程序类课程实践缺乏反馈。传统的程序类实践课程没有平台的支撑，无法统计学生完成的程序存在的问题，也无法知道学生之间的差异，无法发挥实践反馈的作用。若能利用计算平台分析学生完成程序作业的情况，找到存在的问题，针对性地加以辅导和讲解，对提高学生编程能力的提高很有好处。为了解决上述问题，采用ACM竞赛模式改革计算机程序类课程教学，系统地提出方案的理论依据、具体内容和实施过程。
一、ACM竞赛模式教学改革
ACM（Association of Computing Machinery）竞赛，即国际大学生程序设计竞赛，始于1970年，由美国计算机协会（Association of Computing Machinery）主办的一年一届的国际性赛事。该赛事的目的是展示大学生分析问题、设计算法、编写程序、解决问题的综合能力，同时采用3人一组的形式，也赛出大学生的团队协作和组织能力。[3]经过30多年的发展，它已成为全球大学生计算机程序能力竞赛活动中最有影响的一项赛事。ACM由3名队员为一组代表所在学校参赛，比赛形式为每队使用1台计算机在5个小时编程解决6至10个挑战性问题。编程可以使用C、C++或Java，完成之后提交给判题系统。判题系统通过运行大量的测试用例来判定答案正误或其他问题（超时或超内存）并返回给选手。比赛的第一名颁发金牌，要求正确答题数最多且总用时最少（用以区分正确结题数目一致的排名）。以后的排名，先按正确答题数，同正确答题数时按总用时少的方式排序。排名第2和排名第3的分别颁发银牌和铜牌。基于ACM竞赛模式的教学改革指采用ACM竞赛的办法，以灵活地方式组织学生按照ACM判题的方法进行程序设计练习或测试的一种模式，旨在提高学生对编程的兴趣、学习效率和评价客观性。[4]
二、计算机程序类课程实践教学改革方案
1.方案理论依据
该方案的理论依据来自问题教学法。问题教学法首先由前苏联教育家马赫穆托夫等人提出并倡导。该方法首先由教师根据教学任务设计出教学问题，同时将问题创设一个问题情景，然后，向学生提出教学问题及其情境，激发学生热情和探索未知的兴趣，接着要求学生利用已有的知识水平，分析问题、创造性地解决问题，最后提升为对知识的获得和能力的锻炼。[5]
问题教学法相对传统教学而言，有著明显的优势，[5]主要体现在以下三个方面：
（1）学生的教学活动模式方面的优势。问题教学的学生活动模式为“产生困窘—探索—掌握”；而传统教学学生活动模式则是“听—记—练”，显然问题教学在学生活动模式方面更为主动，更能激发学生的能动性。
（2）问题定位方面的优势。问题教学法把问题定位为有智力价值的教学材料，并为该材料设置情境，用来引导教学过程，而传统教学把问题定位为学生接受知识过程要经历的考验，用来做作业或考查学业成绩。显然问题教学对问题的定位比传统教学对问题的定位更为科学和客观。
（3）教学程序方面的优势。问题教学的教学程序是首先创设问题情境，再经历探索，把未知创造为已知，而传统教学的教学程则相反，首先向学生传授现有知识，再要求学生把已知应用到未知中去。显然问题教学的教学程序能满足人的探索欲望，体会了获得知识的过程和乐趣，教学程序更为积极。
问题教学法的操作难点主要是对教师的教学技能要求高。这是因为问题教学法，围绕问题展开，以创造性解决问题为中心，以任务的完成和升华来结束。因此问题情境显得尤为关键，这就需要精心设置问题，并置入一个现实贴切的情境中去，所以对教师而言难度较大，要求也高。对此，教师必须系统地经过这些方面的教学技能培训。为了解决教师在程序设计类课程中实践教学环节技能培训方面的不足，利用ACM平台，集合各个专业教师和计算机专家的力量，并引入专家判题的形式，为实施问题教学提供了条件和资源。目前北京大学、浙江大学、杭州电子科技大学等都在网上开放了基于ACM模式的在线判题系统（Online Judge System）。[6]教师可以利用它，进行在线的出题，选择题目进行测试或练习。它的题目数目很多，涉及到计算机程序类课程的各种算法和应用，学生可以自由练习也可以由教师指定题目进行练习，重要的是能够进行实时的判题，也能给出反馈信息和排名情况。 2.方案具体内容
作为湖南城市学院而言，由于计算机专业办学时间短，积累和沉淀少，可以利用其他大学的基于ACM的在线判题系统。笔者选择的是杭州电子科技大学的在线判题系统，因为它的题型适合应用型本科院校的需求，且提供了对学生的引导，帮助其使用和循序渐进地学好计算机编程。[7]改革的课程是笔者开设的计算机程序类课程：C语言程序设计、C++程序设计还有Java程序设计。改革的内容分为平时练习、课堂练习、月末的测试和考试，均在杭州电子科技大学的在线判题系统中进行。
3.方案实施过程
课堂练习按照教学进度完成对已学知识的检验和巩固的目的。其实施过程是教师根据已学和在学的理论部分知识，编写或选择匹配的训练题目，要求学生在上机实践课时内完成。教师对完成情况进行统计、分析和记录成绩，以此指导下次教学。平时练习由学生自主选择题目进行练习，教师只规定完成的数目，逐月计算学生平时练习的完成度。月末时，由教师按月度学习进度，编写或选择一套测试题目，要求学生按照ACM竞赛规则完成一次实战比赛。教师根据比赛情况分析和统计，以进行总结。学生也体验到对知识的综合运用和激烈的竞争，对提供其学习动力，锻炼其竞争能力大有好处。月度成绩好的同学，筛选为学校ACM竞赛队的选手，进行专门地培训，进一步挖掘学生潜能和激励学生。期末时，组织所有任课教师，精心组织一次全课程的竞赛作为课程的考生成绩，让考试客观且公平地反映学生的水平。
三、改革效果
经过对信息科学与工程学院（以下簡称“我院”）3个专业计算机程序类课程3年多的改革，已经看到了较为明显的效果。一是在湖南省大学生程序设计竞赛中成绩逐步提升，由几年前湖南省大学生程序设计竞赛中获得1个三等奖或没有，提高到在2011年第7届湖南省大学生程序设计竞赛获得了3个三等奖，在2012年第8届湖南省大学生程序设计竞赛获得了2个三等奖，2013在湖南省第9届程序设计竞赛获得了2个二等奖和1个三等奖的佳绩。二是学生考取软件设计师的人数也逐步提升。三是我院的学生就业率在全校名列前茅，2012届毕业生一次性就业率达到93.5%。可见基于ACM模式计算机程序类课程的教学改革提升了课程教学质量，有效地锻炼了学生解决问题的能力。
改革的另一个明显的效果是提升了教学效率。改革所基于的ACM平台共享了大量优秀的计算机编程类题目，这些题目有情境，有梯度，也能进行客观判分。这些资源和平台功能节省了教师的大量时间，提高了教课的效率。同时，学生也能在此平台上，随时随地进行练习、测试和考试，能够挖掘自己的潜力，系统和循序渐进地进行编程能力的培养，提高了学习的效率。
四、结语
为了适应湖南城市学院“应用型本科院校”的办学定位，采用问题教学法，在ACM竞赛模式下对我院的程序设计类课程进行了改革。该改革改变了计算机程序设计类课程训练效果不佳的窘境，很好地解决了训练题型少、评价不客观和缺乏教学反馈等问题。通过近三年的实施效果表明该改革有效地提升了计算机程序设计类课程的教学质量和教学效率。下一步的工作是将该改革方法在计算机程序设计类的课程设计课程中加以探索和推广，还有对计算机专业的其他课程也可以进行基于问题教学法的改革方案的设计和尝试。
参考文献：
[1]邱修峰.C语言实验教学考核评价指标及其观测内容分析[J].电脑开发与应用，2009，22（8）：10-11，14.
[2]林巧.基于在线评测系统的C语言实践教学探讨[J].实验科学与技术，2011，9（6）：37-39，50.
[3]张熠，陈荣钦.以ACM为导向构建C语言实验教学新平台的研究与实践[J].台州学院学报，2009，36（6）：70-74.
[4]芶生平，杨鹏，汪小平，等.以ACM/ICPC竞赛为载体探索课程体系建设与创新人才培养新模式[J].中国大学教学，2010，（7）：71-73.
[5]萧枫.国外学校教学改革[M].沈阳：辽海出版社，2011：40-46.
[6]李丹，郭俊巍.ACM模式在常规教学中的应用研究与探讨[J].吉林农业科技学院学报，2012，21（4）：92-93.
[7]车明洙，纪洪波.一种基于ACM程序设计竞赛在线评测系统解决方案[J].微型机与应用，2010，（4）：11-14.
（责任编辑：王意琴）