盧玲　陳媛　茍光磊

摘要：詳細(xì)分析了ACM競賽的特點，并針對目前程序設(shè)計系列課程中普遍存在的問題，闡述了ACM競賽對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力所具有的指導(dǎo)意義，結(jié)合ACM競賽提出了一系列培養(yǎng)模式，包括進(jìn)階式的學(xué)習(xí)目標(biāo)、開放式的學(xué)習(xí)模式、團(tuán)隊學(xué)習(xí)模式和多元化的評價體系。文章詳細(xì)闡述了以ACM競賽為指導(dǎo)的培養(yǎng)模式的具體實施方案，該模式在教學(xué)實踐中取得了顯著的效果，為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力提供了行之有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：ACM；學(xué)習(xí)能力；培養(yǎng)模式；評價體系

文章編號：1672-5913（2013）07-0059-03

中圖分類號：G642

0 引言

程序設(shè)計系列課程是我國各大高校計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)普遍開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。目前，在該系列課程的學(xué)習(xí)方面仍存在一些較為普遍的問題。例如，采取統(tǒng)一的教學(xué)模式和教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生難以準(zhǔn)確定位自身發(fā)展目標(biāo)，在一定程度上限制了個性化的發(fā)展；采取傳統(tǒng)的、單一的考核模式，考試內(nèi)容局限于教材中的基本理論和基本知識，使學(xué)生除了掌握一般編程技能和算法分析能力外，常常處于尋找標(biāo)準(zhǔn)答案的狀態(tài)，在邏輯思維和創(chuàng)新能力發(fā)展方面缺乏原動力。本文針對這些問題，在深入分析ACM競賽特點的基礎(chǔ)上，提出了以ACM競賽為導(dǎo)引的培養(yǎng)模式。下面對這一培養(yǎng)模式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 ACM/ICPC及其評價體系

1.1ACM/ICPC

ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽（ACM International Collegiate Programming Contest，ACM/ICPC）始于1970年。目前，ACM/ICPC在樹立其專業(yè)性的同時，其娛樂性、對抗性和團(tuán)隊協(xié)作性等特點也吸引了越來越多的大學(xué)生參與。ACM/ICPC競賽具有如下特點：

1）題型多樣，題目多與實際應(yīng)用結(jié)合，富有趣味性，涉及知識面廣。

2）采用在線系統(tǒng)進(jìn)行評判，評判指標(biāo)包括程序的正確性、運行時間、內(nèi)存開銷以及輸入/輸出格式的控制。

3）題目采用英文命題。

4）采取團(tuán)隊工作方式，每支參賽隊伍由3人組成，比賽時每隊使用一臺機器解答問題。

5）每次比賽的題目風(fēng)格、題型、難易程度都有很大的不確定性。

6）比賽時間一般為5個小時，完成6～12個題目。在規(guī)定時間內(nèi)，比較各隊完成題目的數(shù)量、程序的時間開銷和內(nèi)存開銷。

1.2ACM/ICPC的評價指標(biāo)

ACM競賽的評價指標(biāo)主要包括如下幾方面。

1）算法評估能力。在分析實際問題的基礎(chǔ)上，參與者能夠在盡可能短的時間內(nèi)確定最優(yōu)的算法。

2）算法的熟練程度。比賽要求選手熟悉并通曉各類算法，對常用的算法應(yīng)能靈活運用。

3）算法實現(xiàn)能力，即快速編寫代碼、調(diào)試程序的能力。

4）充分的數(shù)學(xué)知識。在數(shù)學(xué)方面，參賽選手應(yīng)該具有數(shù)學(xué)建模技術(shù)，具備圖論、組合數(shù)學(xué)、數(shù)論等方面的數(shù)學(xué)知識。從歷屆比賽來看，扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是取得好成績的重要保證。

5）英文閱讀能力。

6）團(tuán)隊協(xié)作能力。參賽選手以團(tuán)隊為單位進(jìn)行比賽，參賽隊伍的組建、分工和協(xié)作，都是影響比賽速度的重要因素。

7）創(chuàng)新能力。ACM/ICPC的題型多樣，知識面廣，問題涉及各個領(lǐng)域。許多問題的求解都是沒有現(xiàn)成算法可以套用的，這就要求參賽隊員不僅能正確地選擇算法策略，同時要能在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以滿足求解實際問題的需要。

總體來看，ACM/ICPC旨在使大學(xué)生運用計算機來充分展示自己分析問題和解決問題的能力。ACM競賽的核心價值主要表現(xiàn)在：①競賽模式新穎，有利于培養(yǎng)學(xué)生的編程實踐能力；②對參賽選手的綜合素質(zhì)要求高，尤其對創(chuàng)新能力提出了很高的要求。檢測選手在壓力下進(jìn)行創(chuàng)新思維和理論實踐的能力，是大學(xué)計算機教育成果的直接體現(xiàn)。

2 基于ACM競賽的學(xué)習(xí)模式

計算機專業(yè)研究型人才的培養(yǎng)把學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力作為主要目標(biāo)，這與ACM競賽評價體系的要求是一致的。因此，以ACM競賽為導(dǎo)引構(gòu)建以促進(jìn)學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)的培養(yǎng)模式，是可行的且有效的。這種培養(yǎng)模式主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

2.1進(jìn)階式的學(xué)習(xí)目標(biāo)

在程序設(shè)計系列課程中，由于邏輯思維能力發(fā)展不一致，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力差異非常明顯。有的入門很快，有的則需要較長的時間。另外，由于知識點本身的特性，同一學(xué)生對不同知識點的接受快慢程度也不一樣。針對這種差異性，為滿足不同層次學(xué)生發(fā)展的需要，以及同一學(xué)生在不同階段的發(fā)展需要，可以將學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)置為階梯狀，根據(jù)知識點的難度和深廣度，將教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)、進(jìn)階、提高3個層次。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程順序表的實驗內(nèi)容構(gòu)成，如圖1所示。

從圖1可見，每一次實驗都被劃分為基礎(chǔ)練習(xí)、進(jìn)階練習(xí)和擴(kuò)展練習(xí)?；A(chǔ)練習(xí)是一般性掌握的內(nèi)容，通常要求全部學(xué)生掌握并熟練運用；進(jìn)階練習(xí)是大部分學(xué)生掌握的內(nèi)容；擴(kuò)展練習(xí)以拓展思維方式為訓(xùn)練目標(biāo)，其題型更加多樣，注重算法的實際應(yīng)用。在擴(kuò)展練習(xí)題的選擇上，一般可選擇與ACM競賽相關(guān)的問題，或源于ACM競賽的題目。這些題目的知識覆蓋面具有較大的深廣度，教師可安排學(xué)生根據(jù)自身情況選做。進(jìn)階式的學(xué)習(xí)目標(biāo)使學(xué)生能結(jié)合自身特點設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)，制定階段性的學(xué)習(xí)方案，使學(xué)習(xí)有的放矢。

2.2開放式的學(xué)習(xí)模式

開放式的學(xué)習(xí)模式包括開放式的平臺和開放式的思維方式。

開放式的平臺主張學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)之外，還應(yīng)涉足更廣闊空間的資源。例如，在ACM競賽的培訓(xùn)中，學(xué)生可到北京大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)等各類在線評測系統(tǒng)上進(jìn)行練習(xí)，使用這些平臺提供的題目和學(xué)習(xí)資源，同時鼓勵學(xué)生參與到這些在線平臺的論壇中，與更多的程序設(shè)計人員進(jìn)行廣泛交流。日常教學(xué)中，我們應(yīng)加強學(xué)習(xí)資源的建設(shè)，如建立完備的教學(xué)視頻資源庫、豐富課程網(wǎng)站上的學(xué)習(xí)資料等，使學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺獲取更多的學(xué)習(xí)資源，拓展學(xué)習(xí)空間。

開放式的思維方式主張一題多解，不尋找標(biāo)準(zhǔn)答案。在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生運用多種解題思想、多種技術(shù)手段對同一問題求解，并對求解過程進(jìn)行重構(gòu)，包括重構(gòu)問題分析、算法設(shè)計、編碼以及調(diào)試等環(huán)節(jié)。例如，對約瑟夫生者死者問題，學(xué)生可以用順序表、帶頭結(jié)點的單鏈表和不帶頭結(jié)點的單鏈表、單循環(huán)鏈表等分別進(jìn)行求解，并比較幾種方案的差異。重構(gòu)求解過程能促使學(xué)生總結(jié)同類問題的共性和個性。學(xué)生通過對各種解題方案進(jìn)行評估，可增進(jìn)對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解，還可以培養(yǎng)多樣性的計算思維方式，從而促進(jìn)創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2.3團(tuán)隊學(xué)習(xí)模式

ACM競賽以團(tuán)隊形式進(jìn)行，因此其日常的一切學(xué)習(xí)任務(wù)均以團(tuán)隊為單位展開，例如培訓(xùn)時以團(tuán)隊為單位安排座位，進(jìn)行交流時以團(tuán)隊為單位進(jìn)行匯報等。團(tuán)隊學(xué)習(xí)模式具有如下優(yōu)點：①便于團(tuán)隊成員之間分享知識和經(jīng)驗，使團(tuán)隊成員的能力得到更快的提升；②有助于培養(yǎng)學(xué)生的組織能力、溝通能力和表達(dá)能力；③有利于各異性發(fā)展。在ACM競賽中，由于題型的靈活性和算法的不確定性，除了要求所有隊員具備扎實的基礎(chǔ)知識外，每個隊員還應(yīng)具備自己的專長，以便在遇到自己擅長的問題時能幫助團(tuán)隊脫穎而出，這就促使隊員自覺地發(fā)現(xiàn)自身優(yōu)勢，明確自己研究和發(fā)展的方向，找到融入團(tuán)隊的切入點。學(xué)生為了充分體現(xiàn)自身在團(tuán)隊中的價值，往往會主動分析自己的特點，挖掘自身優(yōu)勢，尋找感興趣的研究方向，這也使得團(tuán)隊中的學(xué)生發(fā)展呈現(xiàn)明顯的各異性。團(tuán)隊學(xué)習(xí)模式在程序設(shè)計系列課程中是廣泛適用的。在日常學(xué)習(xí)中，學(xué)生可自由分成2～3人的小組，各組設(shè)置組長，學(xué)習(xí)以組為單位展開；課程設(shè)計等綜合實踐環(huán)節(jié)也以團(tuán)隊合作的方式進(jìn)行。從教學(xué)實踐看，這種模式在促進(jìn)合作以及學(xué)生的各異性發(fā)展方面效果非常明顯。

2.4多元化的評價體系

ACM競賽題型的多樣性和靈活性，要求參賽者具備很強的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。在日常學(xué)習(xí)中，單一的考試評價體系不利于應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展，引入多元化的評價體系是非常有必要的。例如，除了傳統(tǒng)的考試外，還可采取上機考試、團(tuán)隊競賽、答辯、一題多練等評價形式。在評價指標(biāo)上，不僅考察算法的正確性，還應(yīng)考察算法的多樣性、創(chuàng)新性。另外，團(tuán)隊協(xié)作能力、組織能力、口頭表達(dá)能力以及文檔的書寫能力也應(yīng)納入評價的指標(biāo)體系?？傊珹CM競賽對學(xué)生的綜合能力提出了更高的要求，這為構(gòu)建日常學(xué)習(xí)的評價體系提供了重要的參考。

3 結(jié)語

筆者對ACM競賽的特點進(jìn)行了分析。總體來看，ACM競賽不僅是對知識水平的考察，也是綜合素質(zhì)的競賽，這一思想對日常的學(xué)習(xí)和教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。在實踐中，重慶理工大學(xué)以ACM競賽為指導(dǎo)，將基于ACM競賽的培養(yǎng)模式應(yīng)用于教學(xué)，在學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得了明顯的效果。近年來重慶理工大學(xué)的學(xué)生廣泛參與市級、國家級競賽項目，如ACM競賽、數(shù)據(jù)庫設(shè)計大賽、電子設(shè)計競賽等，并多次榮獲國家級一、二等獎及市級獎項；從就業(yè)看，計算機專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)也被知名IT企業(yè)所認(rèn)同。實踐表明，構(gòu)建以ACM競賽為導(dǎo)引的培養(yǎng)模式，是在促進(jìn)學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面進(jìn)行的一次有意義的探索。

（見習(xí)編輯：劉麗麗）