摘要：針對程序設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中的主要挑戰(zhàn)，分析了“課賽融合”模式的內(nèi)涵與應(yīng)用案例，提出將程序設(shè)計競賽的核心元素（難度分層、任務(wù)驅(qū)動、自動測評）引入課程教學(xué)，并探索設(shè)計相應(yīng)的改革措施：游戲化關(guān)卡設(shè)計、階梯式考核方式、任務(wù)驅(qū)動拓展作業(yè)、全機試期末考核、引入線上自動測評、建設(shè)線上資源庫。這些措施在解決教學(xué)痛點的同時，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。將競賽元素融入程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的實踐探索為“課賽融合”模式提供了新的視角和實踐案例，有助于實現(xiàn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標。

關(guān)鍵詞：課賽融合；程序設(shè)計；競賽元素；任務(wù)驅(qū)動；自動測評

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）19-0146-03

0 引言

程序設(shè)計基礎(chǔ)課程是計算機相關(guān)專業(yè)的核心課程之一。該課程不僅涵蓋C++語言的語法和特性，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計思維和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，并提升他們運用計算機解決問題的能力[1]。針對應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標，當前程序設(shè)計教學(xué)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、應(yīng)用能力培養(yǎng)不足、作業(yè)不能實時反饋。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，本研究借鑒“課賽融合”教學(xué)模式，將課堂教學(xué)與競賽元素相結(jié)合，通過引入程序設(shè)計競賽的核心元素，設(shè)計并實施相應(yīng)的教學(xué)改革措施，以有效促進教學(xué)質(zhì)量提高。

1 教學(xué)中的痛點

在程序設(shè)計教學(xué)中，面臨幾個主要挑戰(zhàn)，它們影響了教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習體驗：

學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊。本科一年級新生在編程能力和學(xué)習能力方面存在顯著差異。編程能力方面，部分學(xué)生已對編程有初步認識，而另一部分則完全從零開始，甚至對計算機基本操作不熟悉。學(xué)習能力方面，部分學(xué)生已養(yǎng)成良好的自主學(xué)習習慣，能自我驅(qū)動、合理安排學(xué)習時間，而另一部分則相對被動，完全依賴教師提醒和督促，缺乏學(xué)習管理能力。這種基礎(chǔ)和學(xué)習能力上的不均衡，對教學(xué)策略的制定和實施提出了挑戰(zhàn)。

應(yīng)用能力培養(yǎng)不足。傳統(tǒng)程序設(shè)計教學(xué)過于偏重語法規(guī)則的灌輸和考核，過分糾纏于諸如前置與后置自增運算符等理論難點，卻往往忽視學(xué)生實踐能力和解決實際問題能力的培養(yǎng)。這導(dǎo)致一些學(xué)生即使在考試中取得不錯成績，但在實際編程項目中卻往往力不從心，無法將所學(xué)知識有效轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力。

作業(yè)不能實時反饋。學(xué)生完成實驗或練習后提交作業(yè)，通常需要等待教師安排時間進行集中批閱。從提交作業(yè)到收到反饋往往須經(jīng)歷較長時間。如作業(yè)存在問題，學(xué)生須進行多次修改，這無疑會進一步延長整個學(xué)習周期。這種滯后的反饋方式不僅降低了學(xué)生的學(xué)習效率，也不利于學(xué)生進行及時的自我糾正和自主學(xué)習。

2“ 課賽融合”模式

2.1“ 課賽融合”內(nèi)涵

“課賽融合”是一種將課程教學(xué)與競賽活動緊密結(jié)合的教育模式，其核心是引入競賽驅(qū)動機制[2]，通過競賽活動激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維。具體來說，“課賽融合”模式具有以下3 個顯著特點[3-4]：

1） 教學(xué)與競賽的結(jié)合：將課程內(nèi)容與各類競賽相結(jié)合，使學(xué)生在參與競賽的過程中加深對課程知識的理解。

2） 知識與技能的同步提升：學(xué)生在競賽中不僅能夠應(yīng)用和鞏固理論知識，還能鍛煉實際操作、團隊合作和問題解決等能力。

3） 自主學(xué)習與創(chuàng)新思維培養(yǎng)：競賽的挑戰(zhàn)性和趣味性可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，使他們更加積極主動地參與學(xué)習。競賽通常要求創(chuàng)新的解決方案，這促使學(xué)生跳出傳統(tǒng)思維模式，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

在一些計算機類專業(yè)課程中，“課賽融合”模式已經(jīng)展現(xiàn)出顯著的教學(xué)成效。姜林等人通過將中國機器人及人工智能大賽、中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、全國挑戰(zhàn)杯課外科技作品大賽等重要賽事融入機器學(xué)習課程的教學(xué)過程中，成功提升了教學(xué)效果[5]。朱銳等人將全國大學(xué)生成圖大賽與機械制圖課程的實踐教學(xué)相結(jié)合，有效增強了學(xué)生的實際操作技能[6]。丁力等人通過將全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽融入機器人技術(shù)基礎(chǔ)課程中，不僅促進了學(xué)生對課程內(nèi)容的深入理解，而且顯著提升了學(xué)生的實踐操作能力和競技意識[7]。

這種教學(xué)模式的實施不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習體驗，也為他們提供了一個將理論知識與實踐技能相結(jié)合的平臺，從而幫助學(xué)生將所學(xué)知識有效轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力。

2.2 程序設(shè)計競賽核心元素

能否直接將ACM競賽、藍橋杯大賽等程序設(shè)計競賽與程序設(shè)計基礎(chǔ)課程相結(jié)合，實施“課賽融合”的教學(xué)模式？

對于大多數(shù)初學(xué)者來說，這種直接結(jié)合可能不太適宜。程序設(shè)計競賽往往要求參賽者具備較高的編程技能和算法知識，而程序設(shè)計基礎(chǔ)課程通常針對的是初學(xué)者，重點在于教授編程的基本概念和技能。此外，學(xué)生的編程基礎(chǔ)和學(xué)習能力參差不齊，直接將競賽內(nèi)容融入基礎(chǔ)課程可能會給部分學(xué)生帶來過大的學(xué)習壓力。

盡管如此，程序設(shè)計基礎(chǔ)課程中可以采取一些策略，將競賽的核心元素適當?shù)厝谌胝n程中。這樣不僅可以解決教學(xué)中的痛點問題，而且為學(xué)生參加競賽做一定準備。這種方式在一定程度上豐富了“課賽融合”的內(nèi)涵。

針對上述的教學(xué)挑戰(zhàn)，設(shè)計融入以下程序設(shè)計競賽核心元素：

1） 難度分層。在課程練習中，將編程任務(wù)按照難度分為多個層次，以適應(yīng)不同水平的學(xué)生。初學(xué)者可以從基礎(chǔ)問題開始，逐漸過渡到更復(fù)雜的挑戰(zhàn)，這樣可以避免讓初學(xué)者感到沮喪，同時也為有一定編程基礎(chǔ)的學(xué)生提供挑戰(zhàn)。

2） 任務(wù)驅(qū)動。采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，通過具體的編程任務(wù)來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習。這些任務(wù)可以是解決實際問題的小項目，或者是競賽中的簡化問題。通過完成任務(wù)，學(xué)生可以更好地理解編程概念的應(yīng)用，并逐步建立解決復(fù)雜問題的信心。

3） 自動測評。利用在線自動測評系統(tǒng)，為學(xué)生提供即時的編程練習反饋。這不僅可以幫助學(xué)生快速識別和糾正錯誤，還可以激發(fā)他們不斷改進代碼的興趣。自動測評系統(tǒng)可以用于形式化的作業(yè)提交和評分，確保評價的一致性和公正性。

3“ 課賽融合”具體措施

針對上述程序設(shè)計教學(xué)中的3個痛點，通過分析程序設(shè)計競賽的理念、標準和模式，引入難度分層、任務(wù)驅(qū)動、自動測評3個核心元素，設(shè)計并實施對應(yīng)的教學(xué)改革措施，旨在支持應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的達成，整體框架如圖1所示。

首先，針對學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊的問題，教師實施難度分層的教學(xué)策略。通過精心設(shè)計不同層次的課程內(nèi)容和學(xué)習路徑，確保每位學(xué)生都能找到適合自己的學(xué)習起點和進步階梯。這種分層教學(xué)方法不僅尊重了學(xué)生的個體差異，更有助于激發(fā)他們的學(xué)習興趣和積極性，使每個學(xué)生都能在原有基礎(chǔ)上取得進步。

其次，為了加強學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)，教師采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式。通過設(shè)定以實際應(yīng)用為背景的編程任務(wù)，讓學(xué)生在解決問題的過程中鍛煉編程思維和實踐能力。這種教學(xué)方式不僅能提升學(xué)生的技能水平，還能培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作和創(chuàng)新能力，使他們更好地適應(yīng)未來工作的要求。

最后，為了解決作業(yè)反饋不及時的問題，教師引入自動測評系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r對學(xué)生的作業(yè)進行自動批改和評分，為師生提供及時的反饋和統(tǒng)計信息。這不僅大大減輕了教師的作業(yè)批改負擔，還能讓學(xué)生及時了解自己的學(xué)習狀況，調(diào)整學(xué)習策略，提高學(xué)習效率。

基于程序設(shè)計競賽的難度分層、任務(wù)驅(qū)動、自動測評3個核心元素，進一步設(shè)計并實施以下具體的教改融合措施。

3.1 游戲化關(guān)卡設(shè)計

借鑒游戲的關(guān)卡設(shè)計理念，將每次實驗課的實驗題目精心設(shè)計為一系列漸進式關(guān)卡挑戰(zhàn)。每當學(xué)生成功通過一個關(guān)卡，他們將會獲得相應(yīng)的積分獎勵，并自動解鎖下一關(guān)，這樣的設(shè)計明顯增強了學(xué)習過程中的互動性和趣味性。

從初級關(guān)卡起步，隨著關(guān)卡的遞進，挑戰(zhàn)難度會逐步升級，確保學(xué)生能夠在循序漸進中提升自我。面對更高層級的關(guān)卡，當他們感到困難時，可以自由返回并反復(fù)練習之前的關(guān)卡，以此積累必要的知識和技能，為攻克更難的挑戰(zhàn)做好準備。

3.2 階梯式考核方式

本教學(xué)模式轉(zhuǎn)變以往結(jié)果考核占據(jù)主導(dǎo)的方式，將過程考核與結(jié)果考核有機結(jié)合，并按照不同難度劃分成若干階段，每個階段對應(yīng)不同的標準和要求，從而形成一種逐級遞增的階梯式考核方式，如圖2所示。

首先確立期末考試作為結(jié)果考核目標，然后逆向規(guī)劃一系列精細化的過程考核環(huán)節(jié)，以確保學(xué)生在過程中逐步積累知識、技能，并最終順利應(yīng)對期末考試。

整個過程考核被劃分為5 個難度逐級提升的階段：

第一級過程考核主要針對理論內(nèi)容部分，并涵蓋學(xué)生的日常課堂表現(xiàn)，包括課堂互動、隨堂測驗和出勤情況，反映學(xué)生對基本理論知識的理解和掌握情況。

第二級過程考核針對實驗課的闖關(guān)實驗，學(xué)生需在實驗環(huán)節(jié)中完成多個關(guān)卡的實驗任務(wù)以獲取闖關(guān)積分，這既能鍛煉他們的實踐操作能力，又能在實踐中加深對理論知識的理解。

第三級為任務(wù)驅(qū)動的知識點應(yīng)用視頻的學(xué)習。視頻由課程組老師精心錄制，以任務(wù)驅(qū)動的方式介紹實際問題的分析方法和知識點的應(yīng)用技巧。這一階段的學(xué)習將為下個階段的任務(wù)提供準備。

第四級進一步提升了難度，以任務(wù)驅(qū)動的方式組織在線拓展作業(yè)，包括一些簡單的競賽題目，同樣以闖關(guān)積分作為評價指標。但相較于實驗闖關(guān)，該階段涉及更復(fù)雜的問題解決和知識點綜合應(yīng)用，促使學(xué)生拓寬視野，提高實踐能力。

最后，第五級設(shè)置了綜合測試，包括三次線上綜合測試。這些測試旨在階段性地檢查和評估前四個階段學(xué)生的學(xué)習成效，同時也為即將到來的期末考試做好全面的熱身準備。

通過這種方式，不僅確保了學(xué)生對期末考試的充分準備，而且在過程中鍛煉了其自主學(xué)習能力。

3.3 任務(wù)驅(qū)動拓展作業(yè)

在原有課堂實驗的基礎(chǔ)上，引入任務(wù)驅(qū)動的在線拓展作業(yè)。不同于以知識點為中心組織的實驗課上的實驗闖關(guān)，在線拓展作業(yè)以任務(wù)為驅(qū)動，旨在提升學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的實踐能力。拓展作業(yè)圍繞數(shù)值計算、查找、排序、字符串操作和文件操作等常見的應(yīng)用問題，設(shè)計成一系列獨立的小任務(wù)，鼓勵學(xué)生在完成具有實際意義的任務(wù)過程中，主動探索和解決問題，從而有效調(diào)動學(xué)習積極性，提升應(yīng)用能力，真正實現(xiàn)從知識輸入到能力輸出的轉(zhuǎn)化。

作為課堂實驗闖關(guān)向拓展作業(yè)的過渡，課程組開發(fā)設(shè)計了一系列任務(wù)驅(qū)動的項目分析講解視頻。這些視頻選取生動的應(yīng)用案例和特定任務(wù)作為主題，剖析問題的解題思路，聯(lián)系相關(guān)知識點，深入淺出地總結(jié)解題要點和技巧。通過對視頻的學(xué)習，不僅為學(xué)生順利完成拓展作業(yè)奠定了扎實的基礎(chǔ)，還啟發(fā)他們主動思考和探究，真正做到學(xué)以致用，全面提升綜合素質(zhì)。

3.4 全機試期末考核

從以往的紙質(zhì)試卷轉(zhuǎn)向上機操作，從人工閱卷轉(zhuǎn)向自動判題，不僅顯著提高了考試效率，更重要的是強調(diào)對學(xué)生實踐操作能力的考核，引導(dǎo)學(xué)生增強在真實環(huán)境下運用所學(xué)知識解決實際問題的能力培養(yǎng)。在真實的計算機環(huán)境中，學(xué)生們不僅要理解和掌握編程語言的語法知識，更要學(xué)會如何將這些知識應(yīng)用于解決實際的編程問題?？疾榈闹攸c從原來的語法知識點，轉(zhuǎn)移到解決具體問題的實踐能力。這一考核方式的轉(zhuǎn)變，同時引導(dǎo)課堂教學(xué)從“重語法輕應(yīng)用”轉(zhuǎn)向“重應(yīng)用輕語法”。

為了幫助學(xué)生順利過渡并適應(yīng)這種全新的考試模式，課程安排了三次線上綜合測試，其中包括一次期中測試和兩次后期的綜合測試。這些測試的題型設(shè)計和難度級別均與期末全機試相似，目的是讓學(xué)生在正式期末考試前有機會熟悉上機考試的流程和環(huán)境，及時發(fā)現(xiàn)自身的知識盲點和操作短板，有針對性地進行查漏補缺，從而在期末考試中發(fā)揮出更好的水平。同時，這也反映了教學(xué)重心的轉(zhuǎn)移，即從單純的知識點強調(diào)轉(zhuǎn)向?qū)χR應(yīng)用和實踐操作能力的培養(yǎng)。

3.5 引入線上自動測評

相較于傳統(tǒng)的作業(yè)提交和人工批改，線上自動測評的應(yīng)用帶來以下3個突出優(yōu)勢：

1） 實時回饋與自我調(diào)整：學(xué)生在進行線上測評時，能夠?qū)崟r收到成功通過的得分獎勵，或者未通過時的錯誤診斷信息。及時反饋幫助學(xué)生精確鎖定問題所在，實時調(diào)整解題策略，不斷迭代優(yōu)化解題代碼。

2. 彈性自主學(xué)習：線上自動測評在一定程度上消除了時間和空間局限，使學(xué)生能夠隨時隨地進行自我評估和實踐練習，根據(jù)個人學(xué)習習慣和進度自行安排測評時間，進而有力地推動了自主學(xué)習風氣的形成和發(fā)展。

3） 教學(xué)效率大幅提升：依托自動測評功能，系統(tǒng)不僅能高效批改選擇題、填空題等客觀題型，而且能對編程題和程序填空題等復(fù)雜的主觀性題目做出自動測評，極大地減輕了教師在批閱作業(yè)方面的壓力，釋放出更多精力專注于教學(xué)內(nèi)容的深化與教學(xué)方法的創(chuàng)新。

因此，在教學(xué)實踐中引進線上自動測評工具，不僅能夠作為日常練習、期中測試和期末測評的有效途徑，還能夠有力推動學(xué)生自主學(xué)習能力的提升。

3.6 建設(shè)線上資源庫

引入線上自動測評系統(tǒng)后，還需要建設(shè)配套的線上資源，才能開展實際應(yīng)用。根據(jù)課程目標和教學(xué)大綱，建設(shè)了以下難度逐級增加的線上資源庫，以支撐階梯式考核方式。

實驗闖關(guān)資源：根據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)計劃，設(shè)計16 個闖關(guān)實驗，每個實驗包含3～5個關(guān)卡，每個關(guān)卡對應(yīng)一項實驗任務(wù)。每個實驗任務(wù)包括任務(wù)描述、相關(guān)知識、任務(wù)要求、測試說明、初始代碼等學(xué)生可見部分，以及判題腳本、測試用例、參考答案等學(xué)生不可見部分。

拓展作業(yè)資源：開發(fā)了任務(wù)驅(qū)動、與理論內(nèi)容相結(jié)合的拓展作業(yè)題庫，包含16個闖關(guān)練習，既有基礎(chǔ)鞏固型題目，也有深度探究型項目，旨在通過任務(wù)驅(qū)動的方式引導(dǎo)學(xué)生主動探索，提升解決問題的實際能力。

綜合測試資源：建設(shè)了3個輪次的綜合測試，第一次面向前半部分內(nèi)容，在期中時進行；后兩次面向全部內(nèi)容，安排在期末考試前進行。題目類型與期末考試題型一致，題量為期末考試的一半。

期末考試資源：依托線上自動測評系統(tǒng)，建設(shè)期末考試題庫。題目類型包括選擇題、填空題、程序填空題和編程題。程序填空題和編程題都支持實時編譯和調(diào)試。

通過對以上各項資源的建設(shè)，形成了一個有機的課程資源體系，為學(xué)生提供了豐富多樣、層次分明的學(xué)習資源和實踐機會，促進了線上自動測評系統(tǒng)的應(yīng)用，有效激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習，加強了學(xué)生實踐操作技能的培養(yǎng)。

4 結(jié)束語

通過將程序設(shè)計競賽的核心元素與教學(xué)過程相結(jié)合，并實施相應(yīng)的教學(xué)改革，取得了顯著的教學(xué)成效。期末機試成績相對于上一輪提高10%以上，傳統(tǒng)教學(xué)過程中的痛點得到有效解決，學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題的能力明顯提高。學(xué)生參加程序設(shè)計競賽的積極性和能力得到很大提高，第十五屆藍橋杯省賽報名256人，共有97名學(xué)生獲獎，其中一等獎7人，二等獎35人，三等獎54人。

綜上所述，通過引入程序設(shè)計競賽中的核心元素，并采取相應(yīng)的教學(xué)改革措施，教師能夠有效克服程序設(shè)計教學(xué)中的主要痛點，實現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標。同時，這種將競賽元素融入程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的實踐探索，也為“課賽融合”模式提供了新的視角和實踐案例。

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