计算机专业课赛一体化教学模式建设与实践

【摘""要】随着计算机技术的不断发展，培养高质量的计算机专业人才成为高等教育的重要任务之一。文章对基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式进行了深入研究，在梳理现有教学模式存在的问题和挑战的基础上，结合学科特点和学生需求，提出了一个中心、两个方向、三年联动、全面参与的课赛一体化创新教学模式，并通过实践验证其有效性，旨在为计算机专业教学改革提供有益的借鉴和参考。【关键词】计算机专业;大学生程序设计竞赛;课赛一体化;教学模式一、引言计算机专业教学模式的改革一直是教学研究的热点问题之一。随着近年来人工智能技术的广泛应用，社会对计算机专业人才的需求随之增加，传统的计算机专业教育教学已无法满足当前社会对学生综合能力的实际要求。因此，文章基于大学生程序设计竞赛系列赛事，建立了一个中心、两个方向、三年联动、全面参与的课赛一体化教学模式，旨在培养具备创新思维和实践能力的计算机专业人才。大学生程序设计竞赛系列赛事旨在提高学生的编程和算法能力，因此，竞赛所涉及的题目往往具有一定的难度和挑战性。学生在参赛过程中不仅可以锻炼编程技能，进行理论学习，还可以在实际项目中应用所学知识。竞赛本身就具有竞争性，能够激发学生的学习热情和动力，培养学生的竞争意识和团队合作能力。因而，以大学生程序设计竞赛为主题的课赛一体化教学模式具有针对性强、实践性强、竞争性强的特点，能够促进教学改革，激发学生学习兴趣，提高学生实战能力，培养学生团队合作精神和创新意识，提高学生就业竞争力，具有重要的教育意义和实际价值。国内外一些先进的教育机构和高校已经积极推动课赛一体化教学模式的实践，实现了理论与实践的有机结合[1]。课赛一体化教学模式虽然对提高学生的实践、创新和团队合作等能力具有积极作用，但其目前仍存在一些挑战，如竞赛与教学融入不够深入、参与竞赛的学生数量不足等。因此，进一步的研究和改进仍需要持续进行，以提高课赛一体化教学模式的应用效果和教育教学质量。二、当前教学模式存在的问题和挑战现代计算机领域的技术更新迅速，传统计算机专业教学模式往往滞后于技术的快速发展，因此，当前的教学模式存在以下几方面问题和挑战。一是传统程序设计实验课程的考核方式以教师检查为主，而随着学生学习的深入，程序越来越复杂，教师很难在短时间内检验学生程序的正确性和学习的程度，并给予学生及时的学习评价反馈[2]。二是对于一些理论课程，如“高等数学”“离散数学”“线性代数”等计算机类专业课程，学生缺乏将学习到的数学知识应用到实践中的能力[3]。三是学生之间的竞争氛围薄弱，缺乏合作和切磋的机会，而团队合作意识却是社会和行业对学生能力的基本要求[4]。四是传统教学模式通常采用集体授课和一体化教学的方法，很难满足学生个性化的学习需求，且学生的知识背景、兴趣和学习能力有所不同，对教学模式、课程节奏和教学方式也会有不同的要求，而引入个性化教学方法可以更好地满足学生的个体学习需求。如何进行个性化培养对高校和教师提出了挑战。针对这些问题和挑战，文章研究如何将课程教学与专业竞赛相结合，设计相应的教学模式、教学计划和教学实践。本着以学生为中心的原则，把竞赛带入课堂，再根据不同学生的学习进度设计适合的竞赛类型和级别，提升学生的学习效果。利用竞赛激发学生的学习兴趣，激发学生对编程和算法的热情，进而提高学习积极性;通过竞赛，学生能够接触到真实的编程问题，提高实战能力和解决问题的能力。竞赛往往需要团队合作，因此其也培养了学生的团队合作精神和沟通能力。三、基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式设计通过对现有教学模式存在的问题和挑战进行分析，文章提出了基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式。该教学模式采用一个中心、两个方向、三年联动、全面参与的创新形式。以学生为中心作为基本原则，根据每名学生的特点和学习兴趣，将竞赛和课程内容相结合，通过竞赛项目的设定和课程内容的调整，促使学生在学习中竞赛、在竞赛中学习。这一教学模式还结合计算机专业的学习进度，在大学主要学习的三年中设计各类竞赛，为学生提供一个实践平台，让所有学生通过参与不同级别、类型的竞赛，提高解决问题能力、技术实践能力和创新能力。基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式开展了以必修课程为基础、以选修课程为途径、以竞赛为手段的横向教学设计;同时，采用从大一入学开始到大三持续跟踪的纵向教学和竞赛融入方式，进行整体的教学模式设计，从而激发学生学习计算机领域专业知识与技能的兴趣，使学生在各类比赛和日常学习中主动、灵活地运用计算机知识解决实际问题;在不断的训练中提升学生算法设计、数学建模、逻辑推理等能力，培养团队合作意识、挑战精神和创新能力，全方位提升学生的程序设计能力，为学生考研、就业打下坚实的基础。下面具体介绍基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式。首先，在必修课程环节融入竞赛机制。本次教学改革以“程序设计基础”课程为改革重点。为了更好地实践课赛一体化教学模式，进一步提升学生的程序设计能力，与任课教师进行了详细的讨论和论证，在原有教学内容的基础上，每次课程融入一定量的基础竞赛题目，锻炼学生的知识应用能力。在“程序设计基础”实验课程中增加了3次上机考核，占学生课程总成绩的30%。每次上机考核按照大学生程序设计竞赛系列赛事的模式组织考核，基于在实验室搭建的OJ（OnlineJudge，在线评判系统）平台进行考核[5]。每次考核都由任课教师根据学生的学习进度设计考核题目，如学生学习完循环结构则本次考核重点考查学生循环结构的应用。OJ平台能够及时对每名学生提交的代码进行响应，因此，学生可根据OJ平台的响应修改代码再次提交。为了提升学生代码的准确率，每次错误的提交会有20分钟的罚时，OJ平台会实时显示所有学生的答题状态[6]。OJ平台会根据正确完成题目的数量进行排序，完成相同题目的学生会以完成题目的时间进行排序，所谓的完成题目时间就是从本次考核开始的时间到本题提交正确的时间再减去罚时，每次考核时间为2个小时。这种方式既实时考查了学生各个阶段的学习情况，又可以激发学生的竞争意识，在解题的速度上你追我赶。在学生解题的同时，教师不仅能看到学生解题的排行榜，还可以看到学生提交的代码，将学生常见的错误代码进行整理和归类，从而在教学过程中进行重点讲解，指导学生解决难题、优化算法和提高程序效率。其次，为了进一步提升学生的程序设计能力，增加了面向大学生程序设计竞赛系列赛事的选修课程。根据程序设计竞赛常见的考点，选择了一部分竞赛基础知识对学生进行授课，旨在增加学生专业知识的深度，提高学生的编码能力，培养学生竞赛方面的解题能力，同时还能促使学生运用所学专业知识解决实际问题。因而，在学生学习“高等数学”“线性代数”等数学课程的基础上，第三学期增设“计算机数学应用”选修课程，使学生能够将所学的数学理论知识应用于程序设计;在学生学习“数据结构与算法”课程的基础上，第四学期增设“高级数据结构应用”选修课程，使学生在掌握基础数据结构的基础上拓展思维，进行高级数据结构的学习，增加知识的深度;为了适应当前人工智能算法的广泛应用，第五学期增设“图算法应用”选修课程。选修课程充分培养了学生的程序设计能力。通过这些课程的学习，学生达到参加各个级别大学生程序设计竞赛系列赛事的水平。最后，纵贯大学生活的程序设计竞赛。由于大一学生对OJ平台不熟悉，因而在第一学期举办“新生娱乐赛”，通过竞赛的形式，帮助学生解决OJ平台的使用问题，使学生感受程序设计竞赛的魅力，提升学生学习的兴趣。在第一学期期末举办“新生程序设计竞赛”，对本学期所学知识进行查缺补漏，进一步巩固学生学习成果和提升学生编码能力。在学生经过一个学期的学习及假期的吸收和内化后，第二学期组织“C语言程序设计竞赛”，筑牢学生程序设计基础，提升学生算法的基本运用能力。第三学期在学生学习了数据结构与算法后，组织“数据结构大赛”，加深学生对数据结构的理解和提升学生将所学数据结构和算法应用于实践的能力。在大三阶段组织“黑龙江大学程序设计竞赛”，作为对过去3年学习的总结，并为参加“黑龙江省大学生程序设计竞赛”遴选参赛队员，以提升学校的参赛成绩。在校赛的基础上，成绩优秀的学生可以参加“黑龙江省大学生程序设计竞赛”“东北地区大学生程序设计竞赛”“蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛”“CCPC中国大学生程序设计竞赛”“ICPC国际大学生程序设计竞赛”等省级、国家级的大学生程序设计竞赛系列赛事，让学生在国内计算机专业的舞台上和各高校学子同台竞技，体会自己和其他高校学生的差距。通过参与不同级别的竞赛，学生能够进一步了解和掌握自己所学专业的前沿技术和趋势，培养解决实际问题的能力，这也将有助于其更好地规划和选择自己的专业发展方向。大学生程序设计竞赛系列赛事通常采用3人组队的方式进行比赛，因而，在教学过程中也需要培养学生团队合作解决问题的能力[7]。为此，在课赛一体化教学模式设计的各类竞赛中，低年级的比赛采用单人模式，高年级的比赛采用团队合作模式，既培养学生独立思考的能力，又提升学生团队合作解决问题的能力。教师通过学生在竞赛中的实践经验和团队合作表现，进而有针对性地对学生创新能力、问题解决能力和团队协作精神进行全面深入的培养。四、基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式实践与效果评价黑龙江大学计算机专业进行了基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式的实践，并收集了学生反馈意见和竞赛成绩数据进行评价。推行课赛一体化教学模式得到了学校和任课教师的支持，相关的课程设计、学分认定和教学评估机制等都促进了课赛一体化教学模式的推广和实施。在改革模式下，计算机科学技术学院必修课程“程序设计基础”“JAVA程序设计”“数据结构与算法”的成绩有了显著提高，学生的动手能力得到了充分锻炼。除了课程成绩的提升外，本校学生在各级程序设计竞赛中也取得了良好的成绩。表1是近3年黑龙江大学学生参与“ICPC国际大学生程序设计竞赛亚洲区域赛”“CCPC中国大学生程序设计竞赛”等国家级竞赛、“黑龙江省大学生程序设计竞赛”“东北地区大学生程序设计竞赛”等省级竞赛，以及“黑龙江大学C语言程序设计大赛”“黑龙江大学数学建模竞赛”“黑龙江大学ACM新生程序设计大赛”“黑龙江大学数据结构程序设计大赛”“黑龙江大学程序设计竞赛”等校级竞赛的获奖人次。目前，计算机科学技术学院已经在“程序设计基础”“JAVA程序设计”“数据结构与算法”等课程中完成了竞赛的融入，实现了课赛一体化教学模式对全院所有学生的覆盖，做到每名学生都可以根据自己的兴趣选择参加不同的竞赛，提升了学生的程序设计能力，提高了学生的学习效果和综合素质。"黑龙江大学计算机专业在课赛一体化教学模式的实践过程中，对各课程学生成绩、学生反馈意见和竞赛成绩数据进行了评价。结果显示，该教学模式能够有效提高学生的实践能力和解决问题的能力，增强了学生的学习动力和竞争意识。通过实施课赛一体化教学模式，学生的实践能力和团队合作能力得到了有效提升;通过竞赛的实践锻炼，学生能够更好地运用所学知识解决实际问题，并培养了创新精神。课赛一体化教学模式将课程内容与竞赛相结合，使学生能够将所学理论知识应用于实际竞赛项目中，增强了知识的实用性和可操作性。通过课赛一体化教学模式改革，教师更了解学生，积极鼓励学生参与学术研究和实践创新;学生在竞赛过程中发现问题、提出解决方案，并在比赛中进行验证，这对于培养学生的研究思维和创新能力具有重要意义。五、结束语文章通过对基于大学生程序设计竞赛系列赛事的课赛一体化教学模式的设计和实践，证明了该教学模式在提高学生实践能力和创新能力方面具有有效性。课赛一体化教学模式的主要创新点包括教学与竞赛的结合，将各类竞赛贯穿学生的大学生涯，注重学生素质、团队合作、自主学习、实践能力和创新能力的培养等方面。以竞赛为主题的课赛一体化教学模式，注重学生的实际能力培养，