以ACM/ICPC为载体探索程序设计教学和实践改革的新思路

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  摘要:结合沈阳化工大学开展ACM/ICPC活动的实际,介绍如何将ACM/ICPC的知识结构和竞赛模式融入到日常本科教学中,深化课程体系和教学改革,以赛促学,激发学生对计算机科学中程序设计方向的学习热情,为高校计算机专业教学改革提供了一个思路。
  关键词:ACM/ICPC; 程序设计;课程体系;教学模式
  中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)10-2418-02
  1 目前高校程序设计教学与实践的现状
  近年来国内大学计算机专业教育得到重视并得到了很大的发展,但仍存在一些不足,主要表现在:
  1)计算机主要的专业基础课程,如程序设计、数据结构、算法、离散数学等只强调从理论上对知识点的掌握,没有深入理解,靠死记硬背。课内要求完成的编程量太少,对程序的实现重视不够,造成有相当数量的本科生程序实现和调试能力很差。
  2) 作业布置量严重不足,实验检查只注重程序能否运行、作业检查只注重书面的标准答案,束缚了学生的创新能力,实验和作业检查欠缺严格的数据测试,减弱了布置作业的效果。
  3)在实践性很高的课程,通过笔试考试的形式,很难考核到学生真正的水平和能力。
  2 ACM/ICPC简介
  ACM国际大学生程序设计竞赛(ACM/ ICPC: ACM International Collegiate Programming Contest)是由国际计算机界权威组织美国计算机协会主办的世界公认的规模最大、水平最高的国际大学生程序设计竞赛,要求参赛队每队由3名队员组成。每队只能使用1台电脑, 5个小时内使用C、C 、Pascal或Java中的一种程序设计语言编写程序解决6至12个问题。ACM/ICPC对选手的要求非常高,不但要求选手具有扎实的编程基本功,而且还要求有良好的分析问题和解决问题的能力,同时还要有良好的团队合作精神。现在,我国已经有很多高校把 ACM/ICPC 的训练工作作为一项长期的固定的课外教学活动,很多高校都有自己的JudgeOnline网上判题系统。其中比较著名的有北京大学,浙江大学,杭州电子科技大学。东北地区的哈尔滨工程大学,哈尔滨工业大学,东北大学等高校,很多高校的C语言程序、数据结构等课程的平时实验和期末考试就采用ACM/ICPC的形式,取得了良好的效果。
  3 基于ACM/ICPC相关课程体系的改革
  ACM/ICPC竞赛题目大多是从现实生活中抽象出来的,不但有一定难度而且涉及的知识领域非常广,如:程序设计、数据结构、算法分析与设计、人工智能、离散数学、组合数学、计算几何、密码学、算法复杂性等等,而从目前高校相关程序设计课程所要求学生掌握的深度和广度上看,远远达不到应对竞赛的要求。同时,学生的理论联系实际的能力不强,学生虽然学习了很多理论,但运用这些理论解决实际生活中的问题的能力还很弱。所以,以ACM/ICPC为载体,改革高校程序设计相关课程体系就显得非常必要。为了解决如上问题,我们进行了如下相关课程的改革:
  1)调整相关课程教学环节
  C语言是大一新生的一门学位课,这门课对于以前没有接触计算机语言的学生来说非常难,而且由于大学新生要军训,所以课时很紧,学生掌握的不是很扎实,而这门课程又是其它C ,数据结构,算法分析与设计,Java等课程的基础。所以,为了减轻学生的负担,我们把C语言程序设计这门课程,分成两学期上,上学期讲到函数,下学期再讲宏和指针等比较抽象的内容。这样学生对知识的掌握就比较扎实。
  2)增加与竞赛相关的选修课
  从大二上学期开始,我们增设两个学期的程序设计竞赛选修课,供128学时,教学内容涵盖了 ACM/ICPC竞赛的所有知识点。供有兴趣有能力的学生选修。
  3)增加实践学时的比例
  因为程序能力不是看出来,不是听出来的,而是从实践当中编出来的,所以,为了进一步提高学生的动手实践能力,我们加大了实践学时的比重,程序设计竞赛这门课程理论与实践学时的比为2:5。
  4 基于ACM/ICPC的教学模式改革
  我校经过6年的摸索,在ACM/ICPC的教学模式方面积累了一些经验。开展了相关一系列教学模式的改革。
  1)组建稳定的教学团队
  挖掘有能力、有潜力的老师参加到相关教学中来,教师定期在一起研究理论、切磋算法和总结经验,同时,为了增强教师的教学水平,还利用寒暑假选派教师去其他兄弟院校去学习、交流,从而开阔的视野,增长了见识,提高的水平。
  2)改变授课形式
  授课改在多媒体实验室,实验室配备多媒体和黑板,使教师能结合多媒体和黑板进行方便教学,老师在课堂上直接设计、运行算法,这样就把如何提出问题,如何分析问题到最后如何解决问题的解题过程讲得得清清楚楚,大大改善了学生学习的效果。
  3)搭建了ACM/ICPC实践平台
  为了方便学生实践,我们搭建了ACM/ICPC实践编程环境,并构建属于自己的题库。该平台的判题方式与实际竞赛使用的平台完全一样。这样就增加了学生的兴趣和竞争意识。
  4)改革考试方式
  传统程序设计相关课程的考试方式在某种意义上说是在考察谁的记忆能力,真正的编程能力通过“试卷”方式不容易能考查出来,出现“高分低能”的现象,例如很多C语言能答90多分的学生,可让他编一个小程序来解决一个实际问题的时候,他却无能为力。所以,为了改变这种状况,我们的考试就采取ACM/ICPC竞赛的方式,最后根据排名,成绩按优、良、中、及格和不及格按一定比例分布。这样不但能客观的反应一个学生的程序设计能力,还保证了成绩的公开、公正,而且减轻了教师的阅卷负担。
  5 课内、课外相结合
  课内学时毕竟有限,通过安排一些课外环节不但能提高学生的学习兴趣,而且还进一步培养了学生的自学能力。
  1)成立兴趣小组。
  在每个班级选一些对程序设计感兴趣的同学组成ACM兴趣小组,小组选一名组长,定期组织活动,共同在一切研讨。
  2)通过参加竞赛,进一步提高实践能力和团队合作意识。
  每年学院都定期组织校内ACM/ICPC程序竞赛,为省赛选拔集训队成员,竞赛与实际竞赛要求一致,三个人组成一组,不允许带电子设备。
  3)改变留作业方式
  在相关ACM/ICPC网站上指定题目,也可以教师自己出的题目和测试数据上传到相应的竞赛网站作为课后作业,让学生到该网站去统一注册用户,教师在规定的时间内检查提交情况,这样不但提高了学生的兴趣而且减轻了教师判作业的负担。
  6 结论
  经过六年的探索和实践,我们对高校计算机专业程序设计相关课程的课程体系调整和教学模式改革进行了初步的探索和尝试。实践证明,把ACM/ICPC与高校程序设计相关课程的教学实践相结合不但大大提高了学生的程序设计能力,同时还培养了学生坚忍不拔、吃苦耐劳的品格,而且还培养了学生的团队合作意识。为高校计算机专业的程序设计相关课程的教学改革提供了一个思路。
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