程序設(shè)計(jì)大賽建構(gòu)式組織輔導(dǎo)模式
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［摘要］“以本為本”的教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)“學(xué)生最大受益”，注重能力培養(yǎng)；“建構(gòu)式”課堂注重自主學(xué)習(xí)、以學(xué)定教?！袄脤W(xué)生社團(tuán)、開(kāi)展學(xué)生自主管理”的大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽的自主輔導(dǎo)模式就基于此形式，其包含社團(tuán)的招新組建和學(xué)生教練的選拔、梯隊(duì)建設(shè)以及以訓(xùn)練OJ為學(xué)習(xí)平臺(tái)的“建構(gòu)式”輔導(dǎo)方式。這種管理模式不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我管理的素質(zhì)，更鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的堅(jiān)韌精神。而教師的作用體現(xiàn)在教學(xué)與大賽的融合，引導(dǎo)學(xué)生線上線下的延伸學(xué)習(xí)上。其再現(xiàn)了“先學(xué)后教，以學(xué)促教”的“構(gòu)建性課堂”教學(xué)思想，為提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提供了一種教學(xué)模式的探索方向。
［關(guān)鍵詞］以本為本；以學(xué)定教；建構(gòu)式輔導(dǎo)；訓(xùn)練OJ；ACM協(xié)會(huì)
“以本為本”意味著要做“有研究的本科教學(xué)”和“有追求的本科教學(xué)”[1]，這是本科教育的發(fā)展方向和動(dòng)力，需要每一位教師把教學(xué)當(dāng)成科學(xué)來(lái)看待。教師絕不能只滿足于做一個(gè)“教書(shū)匠”，更要研究教學(xué)、研究教學(xué)對(duì)象、研究教學(xué)方式方法、推動(dòng)教學(xué)改革，始終把“學(xué)生最大受益”作為一切教學(xué)環(huán)節(jié)的目標(biāo)。大學(xué)生科技競(jìng)賽活動(dòng)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要平臺(tái)，是增強(qiáng)科技意識(shí)的重要手段，是培養(yǎng)科技素質(zhì)的重要途徑[2-3]。程序設(shè)計(jì)大賽和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)相融相輔：大賽算法貫穿于教學(xué)，并通過(guò)大賽成績(jī)檢驗(yàn)教學(xué)效果；而在教學(xué)中宣傳大賽精神，培養(yǎng)計(jì)算思維，提高創(chuàng)新能力，能為新工科人才培養(yǎng)助力。二者完美結(jié)合，充分體現(xiàn)和推動(dòng)了“以本為本”“四個(gè)回歸”的教育理念?；谶@種理念，我們提出了“以賽促學(xué)，以學(xué)定教”的以學(xué)生為中心的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)和大賽管理模式。華北理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┯?jì)算機(jī)語(yǔ)言類課程是大學(xué)一年級(jí)學(xué)生第二學(xué)期必修的一門通識(shí)課程，由于不同專業(yè)、不同學(xué)生的認(rèn)識(shí)不同，學(xué)生對(duì)這門課的學(xué)習(xí)態(tài)度差距很大，甚至有的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)這門課沒(méi)有任何意義。自從高校實(shí)行創(chuàng)新學(xué)分，特別是國(guó)家鼓勵(lì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、強(qiáng)調(diào)“四個(gè)回歸”以來(lái)，大學(xué)生越來(lái)越意識(shí)到計(jì)算機(jī)編程的重要性，于是我們以大賽為契機(jī)，在課程教學(xué)內(nèi)容中融入典型大賽算法，并如火如荼地開(kāi)展了校賽、省賽和國(guó)賽的一系列組織輔導(dǎo)，“以賽促學(xué)”[4]取得了顯著成效。程序設(shè)計(jì)大賽不僅明確了學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，更提高了學(xué)生的邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，尤其練就了其“在寂寞中堅(jiān)持”的抗壓能力，為學(xué)生參與互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等課外學(xué)術(shù)活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。
一、利用社團(tuán)組織的學(xué)生自主管理模式
為了使大賽可持續(xù)發(fā)展，有一個(gè)穩(wěn)定的大賽組織和輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)尤為重要。經(jīng)過(guò)三年的探索和實(shí)踐，我們組織的大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽“利用學(xué)生社團(tuán)、開(kāi)展學(xué)生自主管理”的模式取得了不錯(cuò)的成效。在教師指導(dǎo)下成立“ACM協(xié)會(huì)”（ACM，國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽），并制定協(xié)會(huì)章程，明確協(xié)會(huì)功能和職責(zé)。協(xié)會(huì)設(shè)有宣傳部、活動(dòng)部和競(jìng)賽部，設(shè)置會(huì)長(zhǎng)和負(fù)責(zé)每個(gè)部的分會(huì)長(zhǎng)或部長(zhǎng)，每個(gè)部的骨干人員2~3名，均由程序設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)人員組成，另有普通會(huì)員若干，可以交叉重組。教師團(tuán)隊(duì)相當(dāng)于協(xié)會(huì)的“顧問(wèn)”，只是在背后協(xié)調(diào)指導(dǎo)工作。整個(gè)大賽的組織、輔導(dǎo)和實(shí)施的領(lǐng)導(dǎo)功能如圖1所示。教師團(tuán)隊(duì)的主要作用是督導(dǎo)協(xié)調(diào)，特別是提高社團(tuán)的凝聚力，高效利用學(xué)生自我管理能力。教師可以利用教學(xué)環(huán)節(jié)宣傳協(xié)會(huì)的宗旨和目標(biāo)，在每學(xué)年協(xié)會(huì)組織的宣講會(huì)上做相關(guān)報(bào)告等，通過(guò)這些形式鼓勵(lì)學(xué)生建立自信，給自己突破自己的機(jī)會(huì)。在對(duì)2018級(jí)學(xué)生做完“大學(xué)生理性思維和人文智慧特質(zhì)的培養(yǎng)”報(bào)告后，讓獲獎(jiǎng)學(xué)生發(fā)表感言。在生動(dòng)的成功案例面前，學(xué)生會(huì)深受鼓舞，踴躍報(bào)名參加協(xié)會(huì)和大賽。以學(xué)生為主、教師為輔的程序設(shè)計(jì)大賽梯隊(duì)建設(shè)更為重要。新一屆的學(xué)生入學(xué)，高年級(jí)學(xué)生就會(huì)畢業(yè)，所以選拔協(xié)會(huì)骨干人員的后補(bǔ)人選也是非常重要的工作。在協(xié)會(huì)中，可先讓大三學(xué)生輔導(dǎo)大一大二的學(xué)生，充當(dāng)學(xué)生教練。同時(shí)，本著人品和技術(shù)同等重要的原則，教師每學(xué)年輔導(dǎo)學(xué)生時(shí)便開(kāi)始物色下一屆教練人選?？梢韵葟膮①惈@獎(jiǎng)人員中選出品學(xué)兼優(yōu)的大二會(huì)員補(bǔ)充到教練團(tuán)隊(duì)，留用觀察一學(xué)期后，他們變?yōu)榇笕龑W(xué)生，便可擇優(yōu)替代原來(lái)大三（變成大四）學(xué)長(zhǎng)的位置。這樣就形成了一種學(xué)生教練團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生的模式，也構(gòu)成了骨干人員的良性循環(huán)。
二、基于OJ平臺(tái)的“建構(gòu)式課堂”
組建好社團(tuán)，就如同有了學(xué)校和學(xué)生，接下來(lái)的關(guān)鍵就是教學(xué)輔導(dǎo)了。對(duì)于大賽的組織輔導(dǎo)，我們采用了“建構(gòu)式課堂”教學(xué)模式[5]，我們研發(fā)設(shè)計(jì)了自己的學(xué)習(xí)平臺(tái)，如圖2所示。利用OJ（OnlineJudge）學(xué)習(xí)平臺(tái)（http：//acm.ncst.edu.cn）引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地練習(xí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，再進(jìn)行有針對(duì)性的集中輔導(dǎo)，體現(xiàn)了“先學(xué)后教、以學(xué)定教”的理念。
（一）學(xué)生教練團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)生學(xué)生教練基本是上屆競(jìng)賽獲得者，經(jīng)過(guò)教師選拔組成學(xué)生教練團(tuán)隊(duì)。每屆“藍(lán)橋杯”的省賽和國(guó)賽都是當(dāng)年的4、5月份進(jìn)行，河北省大學(xué)生競(jìng)賽是5月底進(jìn)行，成績(jī)6月份都能公布，所以6月份就能產(chǎn)生學(xué)生教練團(tuán)隊(duì)，學(xué)生教練團(tuán)隊(duì)一般由6~8人組成。學(xué)生教練的主要任務(wù)是在教師指導(dǎo)下完成大賽的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)任務(wù)，輔導(dǎo)分為預(yù)備班和大賽班兩種。預(yù)備班指大學(xué)一年級(jí)還未學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)編程的學(xué)生，針對(duì)他們進(jìn)行一段時(shí)間的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)輔導(dǎo)，全部由學(xué)生教練完成；大賽班指計(jì)算機(jī)語(yǔ)言課程學(xué)習(xí)結(jié)束后的學(xué)員，專門針對(duì)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽安排的輔導(dǎo)。學(xué)習(xí)過(guò)程分為三個(gè)階段：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本算法、大賽算法訓(xùn)練、復(fù)雜算法如動(dòng)態(tài)規(guī)劃和圖的搜索算法等。
（二）暑假第一輪輔導(dǎo)大學(xué)一年級(jí)學(xué)生正好暑假前學(xué)完計(jì)算機(jī)語(yǔ)言課程，他們的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)還不夠扎實(shí)，所以第一輪輔導(dǎo)主要是復(fù)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，了解簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。由學(xué)生教練每天通過(guò)OJ平臺(tái)2~4道習(xí)題，并在線輔導(dǎo)答疑、講解知識(shí)點(diǎn)。每周進(jìn)行一次排位賽，以調(diào)動(dòng)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，如果連續(xù)幾周不能完成訓(xùn)練題目就要被淘汰出局。
（三）校賽校賽前第二輪輔導(dǎo)每屆大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽校賽安排在當(dāng)年的10—11月份進(jìn)行，所以暑假開(kāi)學(xué)后校賽前的一段時(shí)間可以集中訓(xùn)練，稱為第二階段輔導(dǎo)，主要任務(wù)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的掌握和大賽算法的學(xué)習(xí)，涉及復(fù)雜的樹(shù)形結(jié)構(gòu)和棧、隊(duì)列有關(guān)的算法應(yīng)用，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行適時(shí)的講解、訓(xùn)練大賽真題，為校賽做準(zhǔn)備。每周進(jìn)行一次集中輔導(dǎo)練習(xí)、一次排位賽。
（四）省賽前的第三輪輔導(dǎo)校賽后根據(jù)學(xué)生成績(jī)和學(xué)生自己意向，選出“藍(lán)橋杯”和CCPC種子選手，繼續(xù)第三輪輔導(dǎo)，內(nèi)容主要是圖的搜索和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等更為復(fù)雜的大賽算法。這時(shí)候可采取自由學(xué)習(xí)模式，通過(guò)OJ平臺(tái)自主刷題，不再指定具體題目。選手根據(jù)自己實(shí)際情況提出輔導(dǎo)要求，教練團(tuán)隊(duì)會(huì)根據(jù)選手的具體薄弱部分提供學(xué)習(xí)資源，主要是引導(dǎo)作用。這時(shí)候仍然有不定期的排位賽。
（五）訓(xùn)練OJ平臺(tái)基于校園網(wǎng)的OJ平臺(tái)，不僅能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和提高的要求，作為校賽的競(jìng)賽平臺(tái)，其還能提供討論學(xué)習(xí)的園地，這吸引了兄弟院校的注冊(cè)加盟。OJ平臺(tái)布置了幾千道大賽訓(xùn)練題目，難、中、易都有，并分類供學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)。供初學(xué)者選用的“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程”提供了簡(jiǎn)單習(xí)題，進(jìn)階學(xué)習(xí)“算法設(shè)計(jì)入門”為知識(shí)過(guò)渡，《啊哈！算法》等經(jīng)典讀物提供了更為廣闊的學(xué)習(xí)空間。六類算法集訓(xùn)包括“數(shù)組與字符串”“遞歸/回溯”“搜索”“動(dòng)態(tài)規(guī)劃”“數(shù)論”和“圖論”，供高手賽前熱身。為了方便假期學(xué)習(xí)，我們研發(fā)了基于云服務(wù)的校外網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練平臺(tái)。學(xué)生在哪里都可以登錄訪問(wèn)，便于統(tǒng)一布置學(xué)習(xí)任務(wù)和開(kāi)展假期訓(xùn)練賽。學(xué)生組隊(duì)學(xué)習(xí)、自我管理的模式，不僅能讓學(xué)生之間容易溝通，更鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)長(zhǎng)在輔導(dǎo)學(xué)弟學(xué)習(xí)的同時(shí)也提升了自己，而教練團(tuán)隊(duì)的學(xué)生在輔導(dǎo)下一屆學(xué)員的同時(shí)也在備戰(zhàn)CCPC（中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽，ChinaCollegiateProgrammingContest，簡(jiǎn)稱CCPC）的國(guó)賽，兩者相輔相成。
三、校賽—省賽—國(guó)賽備戰(zhàn)的“嵌套式”學(xué)習(xí)
在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師會(huì)適時(shí)地向?qū)W生宣傳“ACM協(xié)會(huì)”，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)實(shí)行“以賽促教，以賽促學(xué)”的理念，教師的教學(xué)內(nèi)容中已經(jīng)融入了大賽算法的設(shè)計(jì)，所以課程結(jié)束后，算法學(xué)習(xí)還遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，甚至對(duì)于加入?yún)f(xié)會(huì)準(zhǔn)備參賽的學(xué)生來(lái)說(shuō)，更深入的學(xué)習(xí)才剛剛開(kāi)始，大賽輔導(dǎo)就是課程學(xué)習(xí)的延續(xù)，即“建構(gòu)式嵌套式”學(xué)習(xí)[5]。各類程學(xué)設(shè)計(jì)大賽舉行的時(shí)間表如表1所示，依據(jù)大賽輔導(dǎo)需要，我們選擇10月份的最后一個(gè)周末舉辦自己的校賽。這樣，協(xié)會(huì)就有了一個(gè)很好的選拔學(xué)生的時(shí)間表，見(jiàn)圖3和圖4。校賽的主要目的就是選拔成績(jī)優(yōu)良者，繼續(xù)第三輪輔導(dǎo)，備戰(zhàn)來(lái)年4月份的“藍(lán)橋杯”區(qū)域賽，區(qū)域賽一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)哂匈Y格參加“藍(lán)橋杯”的國(guó)賽。同時(shí)“藍(lán)橋杯”獲獎(jiǎng)?wù)呖梢宰约航M隊(duì)開(kāi)始備戰(zhàn)河北省的大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽。這時(shí)的選手已經(jīng)訓(xùn)練有素，在知識(shí)儲(chǔ)備和參賽經(jīng)驗(yàn)方面又有了很大進(jìn)步，完全可以自主練習(xí)，省賽獲獎(jiǎng)?wù)邔⒊砷L(zhǎng)為新的輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生教練，繼續(xù)輔導(dǎo)下一屆新學(xué)員，同時(shí)也在備戰(zhàn)8月份CCPC國(guó)賽的網(wǎng)絡(luò)賽。這樣，一個(gè)周密的學(xué)生選拔、輔導(dǎo)學(xué)習(xí)的良性循環(huán)模式就形成了?！耙再惔賹W(xué)，以賽促教”的教學(xué)模式和基于大賽訓(xùn)練平臺(tái)的“建構(gòu)式”課堂從2017級(jí)學(xué)生開(kāi)始實(shí)施，針對(duì)2017級(jí)新生開(kāi)展了預(yù)備班的培訓(xùn)，這極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的興趣。在2017級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程時(shí)，教師就明確告知學(xué)生參加程序設(shè)計(jì)大賽必備的兩個(gè)條件：一是能夠刻苦學(xué)習(xí)，具備扎實(shí)的知識(shí)；二是堅(jiān)忍不拔，具有吃苦耐勞的精神。同時(shí)，教師也開(kāi)始關(guān)注適合大賽的好苗子，而學(xué)生也能目標(biāo)明確努力學(xué)習(xí)，不再是“60分萬(wàn)歲”的混日子狀態(tài)。課堂教學(xué)不再是簡(jiǎn)單的語(yǔ)法學(xué)習(xí)，重點(diǎn)是算法應(yīng)用的訓(xùn)練。教師利用教學(xué)平臺(tái)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，結(jié)合OJ訓(xùn)練平臺(tái)，開(kāi)展線上線下混合教學(xué)[7]，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果明顯提高。2017級(jí)學(xué)生期末平均成績(jī)比2016級(jí)學(xué)生提高了近20分，2018年和2019年的各類大賽成績(jī)都有突破，如藍(lán)橋杯國(guó)賽有6名學(xué)生獲得大學(xué)B組二等獎(jiǎng)，有2名學(xué)生報(bào)名參加2020年的大學(xué)A組，準(zhǔn)備與名校的選手角逐，一決高下。盡管我們?cè)诖髮W(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽的路上起步較晚，但是經(jīng)過(guò)3年的努力，我們?cè)诤颖笔∈≠惾〉昧硕泉?jiǎng)的突破性進(jìn)步，國(guó)賽上我們也取得了初步戰(zhàn)果。我們的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)日臻成熟，2018級(jí)和2019級(jí)的輔導(dǎo)訓(xùn)練效果明顯好于2017級(jí)，學(xué)生形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍。從排位賽中可以看出，2018級(jí)和2019級(jí)新手遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐的水平，將來(lái)有望有更大的突破。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，教學(xué)質(zhì)量直接決定了人才培養(yǎng)質(zhì)量。為貫徹落實(shí)關(guān)于教育的重要論述和全國(guó)教育大會(huì)精神，必須把教學(xué)改革成果落實(shí)到課程建設(shè)上。目前，教育部實(shí)施一流課程建設(shè)，即消滅“水課”、建設(shè)“金課”，注重高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[8]，體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為中心”理念的“最后一公里”，從傳統(tǒng)的“教的質(zhì)量”強(qiáng)調(diào)提高“學(xué)的質(zhì)量”，教學(xué)方法也從傳統(tǒng)的“線性”變?yōu)椤敖?gòu)性嵌套式”教學(xué)。“以賽促學(xué)，以學(xué)定教”的教學(xué)理念與“以本為本”的學(xué)生大賽自主管理模式符合“金課”建設(shè)理念和目標(biāo)，我們正是以此為契機(jī)，進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容和線上教學(xué)資源，擴(kuò)大ACM協(xié)會(huì)的影響力和受眾面，構(gòu)建線上線下混合“金課”建設(shè)的教學(xué)模式，為計(jì)算機(jī)類通識(shí)教育提供借鑒和幫助。
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作者：閻紅燦 谷建濤 郭莎莎 單位：華北理工大學(xué)理學(xué)院