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摘要：學(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)和提升計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐編程能力和創(chuàng)新能力的重要途徑之一。結(jié)合相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽，構(gòu)建計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)程序設(shè)計(jì)類課程群，分析知識(shí)的關(guān)聯(lián)性和層次性，優(yōu)化課程群的整體結(jié)構(gòu)，搭建在線訓(xùn)練平臺(tái)，并合理引入一些競(jìng)賽題作為教學(xué)實(shí)例和課后習(xí)題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：學(xué)科競(jìng)賽；程序設(shè)計(jì)；課程群；教學(xué)改革；課程體系

1引言

學(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)和提升大學(xué)生綜合能力的重要手段之一，也是促進(jìn)教育教學(xué)改革的重要途徑[1]。對(duì)于計(jì)算機(jī)等工科專業(yè)而言，參與學(xué)科競(jìng)賽有助于提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，對(duì)學(xué)生深造和就業(yè)具有積極的作用，為此，學(xué)科競(jìng)賽也越來(lái)越受到高校師生的關(guān)注和重視，學(xué)科競(jìng)賽的參與面及參賽成績(jī)也成為評(píng)估高校本科教學(xué)水平和質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。學(xué)科競(jìng)賽對(duì)于促進(jìn)教學(xué)改革和專業(yè)建設(shè)也具有重要意義，將學(xué)科競(jìng)賽與課程建設(shè)相結(jié)合，優(yōu)化和完善現(xiàn)有課程體系，有助于提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽的課程群建設(shè)

課程群是由多門彼此獨(dú)立但又關(guān)系密切的課程所組成的一個(gè)集合，是為實(shí)現(xiàn)某一培養(yǎng)目標(biāo)由多門性質(zhì)和內(nèi)容相關(guān)或相近的子課程構(gòu)成的一個(gè)課程體系[3]。結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽，對(duì)計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行合理的優(yōu)化和改革，分析知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性和層次性，構(gòu)建程序設(shè)計(jì)類課程群，推動(dòng)教育教學(xué)改革[4]。湖南中醫(yī)藥大學(xué)目前有三個(gè)計(jì)算機(jī)信息類專業(yè)，分別是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)信息工程，基于這三個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)方案，選取部分核心課程，構(gòu)建“程序設(shè)計(jì)類課程群”，核心課程包括《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Java）》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《算法分析與設(shè)計(jì)》，我們主要參加的程序設(shè)計(jì)類相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽包括中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽-團(tuán)體程序設(shè)計(jì)天梯賽、藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、CCPC中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、ACM-ICPC國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽亞洲區(qū)域賽、全國(guó)中醫(yī)藥院校大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、湖南省大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（程序設(shè)計(jì)類）等[5]。程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競(jìng)賽涉及多門程序設(shè)計(jì)類課程所教授的內(nèi)容，例如編程語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)、字符串的輸入和處理、常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、經(jīng)典算法、數(shù)論、圖論等知識(shí)，很多知識(shí)都融合在《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Java）》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《算法分析與設(shè)計(jì)》等課程中。通過(guò)構(gòu)建程序設(shè)計(jì)類課程群，對(duì)每門課程中每個(gè)教學(xué)單元的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行剖析，從課程群的角度出發(fā)，分析知識(shí)的關(guān)聯(lián)性和層次性，避免部分內(nèi)容在多門課程中重復(fù)講授，注意課程內(nèi)容的銜接和難度的遞進(jìn)關(guān)系?！禖語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》和《面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Java）》要求學(xué)生打好編程基礎(chǔ)、復(fù)習(xí)一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)、訓(xùn)練邏輯思維能力，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》要求學(xué)生掌握常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法并利用這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問(wèn)題，《算法分析與設(shè)計(jì)》要求學(xué)生掌握分治算法、貪心算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、回溯法和分支限界法等常用算法并學(xué)會(huì)靈活使用這些算法解決實(shí)際問(wèn)題。這些課程的教學(xué)內(nèi)容全部是目前程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競(jìng)賽的核心命題范圍，大部分的賽題均圍繞這些知識(shí)點(diǎn)來(lái)命題。當(dāng)然，也有部分賽題涉及《高等數(shù)學(xué)》《數(shù)值分析》《組合數(shù)學(xué)》《數(shù)論》《計(jì)算幾何》等課程的內(nèi)容。因此，結(jié)合相關(guān)程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競(jìng)賽來(lái)促進(jìn)和檢驗(yàn)教學(xué)效果，以學(xué)促賽，以賽助學(xué)，專業(yè)課程學(xué)習(xí)和學(xué)科競(jìng)賽相輔相成，相得益彰。為了更好地結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽開(kāi)展課程教學(xué)工作和課程群建設(shè)，我們參照目前ACM大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的訓(xùn)練和比賽模式，參考學(xué)科競(jìng)賽模式和兄弟院校的成功經(jīng)驗(yàn)，搭建了湖南中醫(yī)藥大學(xué)OJ(OnlineJudge,在線判題平臺(tái))，申請(qǐng)了校級(jí)二級(jí)域名，學(xué)生可以在學(xué)校機(jī)房或其他地點(diǎn)利用該平臺(tái)做編程實(shí)驗(yàn)和練習(xí)。目前該平臺(tái)已有《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》練習(xí)題200多道，這些題目也可以作為《面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Ja⁃va）》的練習(xí)題。此外，目前平臺(tái)還有《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》練習(xí)題近100道，《算法分析與設(shè)計(jì)》練習(xí)題50多道，練習(xí)題庫(kù)還在不斷建設(shè)和完善中。通過(guò)引入OJ系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)學(xué)生提交的代碼進(jìn)行在線判斷，自動(dòng)提示所寫程序是否正確。學(xué)生在該系統(tǒng)上以學(xué)號(hào)和真實(shí)姓名注冊(cè)，任課教師可以隨時(shí)跟蹤和了解學(xué)生的做題情況。由于OJ平臺(tái)自帶自動(dòng)判題功能，無(wú)需人工批改，可極大降低教師的工作量，而且教師可以通過(guò)功能了解學(xué)生的代碼重復(fù)率，了解學(xué)生是否存在抄襲作業(yè)的現(xiàn)象。在后續(xù)我們還將對(duì)已有OJ系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步完善和擴(kuò)展，可以分析學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況并提供智能推薦功能，為學(xué)生自動(dòng)推薦練習(xí)題，完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。除了使用我們自己搭建的OJ系統(tǒng)外，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)中還使用了南陽(yáng)理工學(xué)院的OJ，在《算法分析與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中還使用了國(guó)內(nèi)知名度最大的兩個(gè)OJ系統(tǒng)，分別是北京大學(xué)的POJ和杭州電子科技大學(xué)HDU[6]。目前很多企業(yè)的招聘筆試和高校的研究生復(fù)試也采用類似OJ系統(tǒng)在線做題和判題，因此，在OJ系統(tǒng)上做題可以讓學(xué)生提前為后續(xù)求職和深造的在線筆試熱身。此外，我們結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)選取部分賽題作為課程練習(xí)題和考試題。通過(guò)分析歷屆湖南省大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（程序設(shè)計(jì)類）、全國(guó)中醫(yī)藥院校大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽等競(jìng)賽的真題，選取一部分難度合適的題目作為日常教學(xué)的案例或者練習(xí)題。以湖南省大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽為例，在講授《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》的“C語(yǔ)言表達(dá)式和控制流程”時(shí)要求學(xué)生完成第六屆競(jìng)賽A題“汽水瓶”和B題“弟弟的作業(yè)”、第七屆競(jìng)賽B題“報(bào)數(shù)游戲”、第八屆競(jìng)賽A題“三家人”、第九屆競(jìng)賽J題“搞笑版費(fèi)馬大定理”、第十一屆競(jìng)賽B題“大還是??？”和J題“又一道簡(jiǎn)單題”等賽題，這些題目難度較小，在程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽中屬于簡(jiǎn)答題，部分賽題既考查了學(xué)生的編程基礎(chǔ)又考查了學(xué)生的思維能力，是非常好的編程基礎(chǔ)訓(xùn)練題；在講授“字符和字符串處理”時(shí)要求學(xué)生完成第六屆競(jìng)賽C題“數(shù)字整除”、第七屆競(jìng)賽A題“一二三”、第八屆競(jìng)賽B題“機(jī)器人的指令”、第十屆競(jìng)賽C題“酷酷的單詞”和第十一屆競(jìng)賽H題“聊天止于呵呵”等賽題；在講授“數(shù)組”時(shí)要求學(xué)生完成第九屆競(jìng)賽C題“字符識(shí)別？”。在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中講授最短路徑Floyd算法時(shí)引入第六屆競(jìng)賽的G題“RepairingaRoad”，講授最短路徑Dijkstra算法時(shí)，引入第十一屆競(jìng)賽的E題“簡(jiǎn)單的圖論問(wèn)題？”詳細(xì)講解Dijkstra算法的應(yīng)用，結(jié)合第八屆競(jìng)賽F題“Kingdoms”講解最小生成樹(shù)算法。程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽中其中一個(gè)重要的命題領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)算法的掌握與運(yùn)用，因此，在《算法分析與設(shè)計(jì)》課程中可以將歷屆競(jìng)賽中部分相關(guān)賽題作為課堂講解實(shí)例或課后練習(xí)題，例如結(jié)合第七屆競(jìng)賽F題“打怪升級(jí)”和第八屆競(jìng)賽J題“病毒”等賽題講解動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，結(jié)合第八屆競(jìng)賽H題“TinCutterII”和第十屆競(jìng)賽K題“Kicktheball!”等講解搜索算法中的回溯法，結(jié)合第十屆競(jìng)賽I題“殘缺的棋盤”等講解搜索算法中的分支限界法。大部分賽題都基于一些具體問(wèn)題命制，題目質(zhì)量較高，是非常好的教學(xué)實(shí)例和課后習(xí)題。在程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)過(guò)程中引入這些競(jìng)賽真題，讓學(xué)生了解競(jìng)賽的形式和命題風(fēng)格，有助于競(jìng)賽的準(zhǔn)備，同時(shí)也可以更好地為教師的教學(xué)工作服務(wù)。課程群的建設(shè)和優(yōu)化還有助于更好地組建學(xué)科競(jìng)賽指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，相關(guān)課程的任課教師可以從不同角度對(duì)參賽學(xué)生及團(tuán)隊(duì)進(jìn)行指導(dǎo)。在程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競(jìng)賽的賽題中，既包含一些簡(jiǎn)單的字符串處理和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)題，也會(huì)有一些考查棧、隊(duì)列、二叉樹(shù)、圖等的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題，還會(huì)有一些考查分治算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、貪心算法、回溯法和分支限界法等經(jīng)典算法的賽題。因此，對(duì)于程序設(shè)計(jì)類競(jìng)賽而言，在平時(shí)的集訓(xùn)和賽前輔導(dǎo)中，承擔(dān)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《算法分析與設(shè)計(jì)》等課程教學(xué)任務(wù)的教師可以各自負(fù)責(zé)部分所擅長(zhǎng)內(nèi)容的競(jìng)賽輔導(dǎo)工作，充分利用當(dāng)前已有的OJ系統(tǒng)，指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽并取得好成績(jī)，實(shí)現(xiàn)以競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)，通過(guò)教學(xué)反哺競(jìng)賽的目的。

3實(shí)施效果

通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽促進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)類課程建設(shè)取得了一系列成果，《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Java）》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《算法分析與設(shè)計(jì)》等課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生整體成績(jī)有所提升，學(xué)生的教學(xué)評(píng)價(jià)滿意度同時(shí)也得到提升。近三年來(lái)，湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)生參加中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽-團(tuán)體程序設(shè)計(jì)天梯賽、藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、CCPC中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、ACM-ICPC國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽亞洲區(qū)域賽、全國(guó)中醫(yī)藥院校大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、湖南省大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（程序設(shè)計(jì)類）等學(xué)科競(jìng)賽取得了一系列突破，多次獲得省部級(jí)及國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。例如，湖南中醫(yī)藥大學(xué)代表隊(duì)在2018年“中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽-團(tuán)體程序設(shè)計(jì)天梯賽”全國(guó)總決賽中獲得三等獎(jiǎng)和湖南省二等獎(jiǎng)；2018年獲中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽女生專場(chǎng)銀獎(jiǎng)一項(xiàng)和中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)邀請(qǐng)賽（湖南）銅獎(jiǎng)兩項(xiàng)；近三年來(lái)有40多人次獲得藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽湖南賽區(qū)C++和Java軟件開(kāi)發(fā)大學(xué)組三等獎(jiǎng)及以上，多名同學(xué)獲得湖南賽區(qū)一等獎(jiǎng)并晉級(jí)全國(guó)總決賽，在全國(guó)總決賽中獲得二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)多項(xiàng)；近三年在湖南省大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得三等獎(jiǎng)及以上10多項(xiàng)，獲得全國(guó)中醫(yī)藥院校大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)共7項(xiàng)。學(xué)生的編程能力和動(dòng)手實(shí)踐能力有明顯增強(qiáng)，在參賽學(xué)生中，多名學(xué)生保送或者考取哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、湖南大學(xué)等知名高校碩士研究生，部分學(xué)生就職于百度、騰訊等知名企業(yè)，人才培養(yǎng)質(zhì)量得以顯著提升。

4結(jié)語(yǔ)

以學(xué)科競(jìng)賽促進(jìn)課程群建設(shè)，以課程群促進(jìn)學(xué)科競(jìng)賽的開(kāi)展，相輔相成，相互促進(jìn)，取得了良好的效果。通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽，對(duì)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Java）》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《算法分析與設(shè)計(jì)》等課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、重難點(diǎn)等進(jìn)行重新梳理，構(gòu)建更為科學(xué)合理的程序設(shè)計(jì)類課程群，并在課程教學(xué)過(guò)程中引入競(jìng)賽所采用的OJ在線判題平臺(tái)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以更好地跟蹤和監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)和練習(xí)情況。在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合歷屆相關(guān)賽事的真題作為講解實(shí)例和課后練習(xí)，讓學(xué)生可以了解競(jìng)賽的形式和內(nèi)容。結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽推進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)類課程群建設(shè)，可以更好地優(yōu)化現(xiàn)有課程體系，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和問(wèn)題解決能力，有助于提升教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。在今后的工作中，將進(jìn)一步完善現(xiàn)有的賽題庫(kù)和練習(xí)題庫(kù)，優(yōu)化和完善現(xiàn)有OJ在線判題平臺(tái)的功能，增加習(xí)題推薦和學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)分析評(píng)估等模塊，完善現(xiàn)有的教學(xué)大綱和培養(yǎng)方案，更好地發(fā)揮學(xué)科競(jìng)賽在人才培養(yǎng)中的作用，促進(jìn)新工科建設(shè)。

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作者：劉偉 黃辛迪 單位：湖南中醫(yī)藥大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院