基于ACM/ICPC的計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究

摘要：ACM/ICPC目的是使大學(xué)生能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)充分展示其分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此將ACM/ICPC引入到計(jì)算機(jī)教學(xué)中對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)會(huì)有較大的幫助。主要針對(duì)ACM/ICPC對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的作用進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，進(jìn)而提出了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)培養(yǎng)模式的改革方法。

關(guān)鍵詞：ACM/ICPC；計(jì)算機(jī)；創(chuàng)新；培養(yǎng)模式

作者簡(jiǎn)介：王斌（1979-），男，黑龍江佳木斯人，佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)硬件教研室主任，講師；姜重然（1962-），男，黑龍江佳木斯人，佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院，教授。（黑龍江 佳木斯 154007）

基金項(xiàng)目：本文系2012年黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG2012010616）、2012年佳木斯大學(xué)教育科學(xué)研究課題（課題編號(hào)：JKB2012-045）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）22-0055-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及通信技術(shù)的高速發(fā)展和各行各業(yè)信息化程度的不斷加深，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透至各個(gè)領(lǐng)域。各種信息前所未有地充斥著人們的生活，人們獲得信息的途徑越來(lái)越多，方式也越來(lái)越便捷。毫無(wú)疑問，當(dāng)前正處于一個(gè)高度膨脹的信息技術(shù)時(shí)代，如何培養(yǎng)創(chuàng)新型的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才是值得研究的課題。本文首先分析高校計(jì)算機(jī)教育中存在的問題，然后對(duì)ACM/ICPC對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的作用進(jìn)行了研究，最后提出基于ACM/ICPC的計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的改革方式。[1]

一、計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)現(xiàn)狀所存在的問題

1.對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的重視不足

通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的查閱和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前絕大多數(shù)的高校由于受到應(yīng)試教育等相關(guān)因素的影響，在計(jì)算機(jī)教育、教學(xué)過(guò)程中雖然普遍采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，但是對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍存在很大的不足。大多數(shù)的學(xué)生只知道完成教師所布置的任務(wù)，或者照葫蘆畫瓢將相關(guān)任務(wù)應(yīng)付了事，基本都沒有自我學(xué)習(xí)的意識(shí)，更談不上自身創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.課程體系不夠完善

目前，許多高校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)所使用的授課教材相對(duì)比較陳舊，有的甚至使用7、8年都未曾進(jìn)行更新，課程的體系結(jié)構(gòu)沒有大的改變。然而，近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代速度非常快，這樣無(wú)疑給學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)帶來(lái)了不少問題。[2]由于課程體系的不夠完善，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)很難將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際中，因此就導(dǎo)致了理論和實(shí)際不能夠較好地相互融合。

3.相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于獨(dú)立，缺乏綜合性

程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，許多高校仍然采用按照課本內(nèi)容的先后順序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不注重將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)結(jié)合設(shè)計(jì)綜合類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教師往往都是按照各個(gè)語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)單個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，再如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程都是按照不同類型的數(shù)據(jù)組織方式來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。這樣，學(xué)生往往將注意力集中到每一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)組織方式中，從而忽略了對(duì)課程概念的整體性把握以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、ACM/ICPC對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的作用

國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（即ACM/ICPC）是由美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)主辦的世界上水平最高、規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)競(jìng)賽，如今已被公認(rèn)為當(dāng)代大學(xué)生向世界展示自身計(jì)算機(jī)教育成果的最好舞臺(tái)，對(duì)培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才有非常大的幫助，其作用主要體現(xiàn)在創(chuàng)造知識(shí)能力的培養(yǎng)、程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)以及增強(qiáng)對(duì)知識(shí)獲取能力的培養(yǎng)這幾個(gè)方面。

1.創(chuàng)造知識(shí)能力的培養(yǎng)

由于ACM/ICPC 競(jìng)賽題目比較新穎而且程序設(shè)計(jì)難度較大，所涉及的學(xué)科也極為廣泛，有的甚至是當(dāng)今一些世界性的難題，這樣就要求參賽選手必須要有全面的分析問題和解決問題的能力，以及較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。[3]因此通過(guò)參加這種類型的競(jìng)賽可以極大地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力及不斷進(jìn)行探索的精神。

同時(shí)，該競(jìng)賽也剛好能滿足當(dāng)今大學(xué)生們求勝的心理，由于每一題目都有大量苛刻的測(cè)試數(shù)據(jù)可以評(píng)判編程的失誤之處，這樣參賽者就需要在測(cè)試中不斷修改錯(cuò)誤、完善代碼，進(jìn)而去完成比賽，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

2.提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

競(jìng)賽的準(zhǔn)備和正式競(jìng)賽是學(xué)生對(duì)所學(xué)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程，對(duì)學(xué)生程序能力設(shè)計(jì)的培養(yǎng)有很大的幫助。首先，因?yàn)榕嘤?xùn)教練培訓(xùn)學(xué)生的時(shí)間相對(duì)比較有限，對(duì)每一類型題目的詳細(xì)講述也有限，這樣就需要學(xué)生花費(fèi)較多的時(shí)間來(lái)對(duì)相關(guān)的算法和知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合[4]，然后自己通過(guò)編程來(lái)解答相關(guān)的題目；其次，ACM/ICPC競(jìng)賽中的題目都是原創(chuàng)題目，學(xué)生們必須將知識(shí)綜合運(yùn)用，不斷通過(guò)編寫程序來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的建模求解。

3.增強(qiáng)獲取知識(shí)能力的培養(yǎng)

競(jìng)賽所涉及到的相關(guān)課程非常寬泛，如組合數(shù)學(xué)、計(jì)算幾何、概率論、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言以及算法分析與設(shè)計(jì)等等。但是由于參賽的選手大多只是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言以及算法分析與設(shè)計(jì)等等計(jì)算機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)課有比較深入的了解，因此，教練們就需要對(duì)參賽選手的相關(guān)學(xué)習(xí)目標(biāo)以及內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)，讓其制定適合于自身的學(xué)習(xí)目標(biāo)，加大對(duì)所需的知識(shí)的獲取和補(bǔ)充。[5]

三、順應(yīng)ACM/ICPC競(jìng)賽的教學(xué)改革方法

1.定期舉辦各種ACM/ICPC競(jìng)賽，從而提高學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)興趣

新生聯(lián)賽在ACM的競(jìng)賽中起著非常重要的作用，而新生在第一年需要學(xué)習(xí)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程，這樣在學(xué)完數(shù)組這一章節(jié)時(shí)就可以參加ACM的競(jìng)賽了，所以學(xué)校可以定期舉行這種新生聯(lián)賽，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓大家都參與進(jìn)來(lái)。當(dāng)然這種賽事的工作量是相當(dāng)大的，所有的出題以及相關(guān)的講解都需要由校方的ACM隊(duì)員來(lái)完成，同時(shí)又由于是新生聯(lián)賽，為了讓新生們充分提高程序設(shè)計(jì)的興趣，讓他們?cè)趨⒓颖荣愔姓业骄帉懗绦虻臉啡ぃ@種競(jìng)賽題目就不能夠太難，應(yīng)逐步讓他們產(chǎn)生濃厚的興趣后再讓其參加國(guó)內(nèi)和國(guó)際所舉辦的ACM/ICPC競(jìng)賽。另外，學(xué)校也可以定期舉辦賽事來(lái)讓更多高年級(jí)的學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，使得全院都有著一種對(duì)程序設(shè)計(jì)較高的熱情，營(yíng)造一種良好的學(xué)習(xí)氛圍，如舉辦ACM/ICPC的月賽、ACM/ICPC的圣誕專場(chǎng)、ACM/ICPC的元旦專場(chǎng)等等，這樣都可以大力提高學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣。

2.將課程講授與ACM/ICPC相互結(jié)合

在對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程，如算法設(shè)計(jì)與分析、C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等進(jìn)行教學(xué)時(shí)，由于這些課程都是比較抽象的，這樣教師在進(jìn)行講授時(shí)要想使學(xué)生學(xué)好就有較大的難度，更談不上創(chuàng)新了。然而ACM/ ICPC競(jìng)賽中的題目大多都是具有挑戰(zhàn)性和趣味性的，如果將相關(guān)的題目融入到課堂中，一方面會(huì)增強(qiáng)相關(guān)課程的實(shí)用性，使得學(xué)生會(huì)有較為深刻的印象，另外一方面還可以使學(xué)生對(duì)相關(guān)的知識(shí)有更為深入的理解，從而引導(dǎo)學(xué)生們創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。具體的結(jié)合方式如圖1所示。

圖1 課程講授與ACM/ICPC結(jié)合圖

通過(guò)將課程教授與ACM/ ICPC相互結(jié)合，教師就更加容易在課堂上向?qū)W生提出各種實(shí)際問題，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考，并借鑒其解題報(bào)告形式講解分析有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、活躍學(xué)習(xí)氛圍，從而加深學(xué)生的理解，提高其知識(shí)應(yīng)用以及創(chuàng)新能力。如講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二叉樹知識(shí)點(diǎn)，除了講解基本理論知識(shí)之外，給出一個(gè)小球下落和層次遍歷的練習(xí)題，通過(guò)這些例子分析引出數(shù)組存放程序運(yùn)算量?jī)?nèi)存泄露知識(shí)，引發(fā)學(xué)生對(duì)程序更多的思考，進(jìn)而可以提高學(xué)生們的知識(shí)應(yīng)用能力。

3.實(shí)踐教學(xué)全程實(shí)行ACM/ICPC化

實(shí)踐教學(xué)是程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)時(shí)，為了能提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的熱情，增強(qiáng)其創(chuàng)新能力以及綜合能力的培養(yǎng)，就需要增加綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，而如果采取全程ACM/ICPC的形式就能夠達(dá)到該教學(xué)目的。因?yàn)锳CM/ICPC將題目趣味化，它往往將一個(gè)題目設(shè)計(jì)成故事形式，從而引起學(xué)生的興趣。同時(shí)，遞交的答案可在線即時(shí)判別正確與否，這也是ACM/ICPC吸引學(xué)生的第二個(gè)原因。為此可將程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)改成ACM/ICPC性質(zhì)，例如在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，在前面一些基礎(chǔ)知識(shí)講述完后，后面的實(shí)驗(yàn)就采用ACM形式，每次實(shí)驗(yàn)安排以相關(guān)知識(shí)點(diǎn)為主的三到五個(gè)題目，同時(shí)放開學(xué)習(xí)時(shí)間。如學(xué)生課堂上沒有做完，則課后還可以接著做。在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的前期，因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)有限，實(shí)驗(yàn)一般采用程序設(shè)計(jì)填空或改錯(cuò)的形式，由學(xué)生來(lái)完成，以得到完整正確的程序，在后期則完全是由學(xué)生編寫程序。在實(shí)踐課程程序設(shè)計(jì)基本訓(xùn)練中也可以采用ACM形式，每次實(shí)驗(yàn)課在校ACM網(wǎng)站上做綜合知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)題目，將系統(tǒng)開放一個(gè)星期，課堂做不完的話可以用一個(gè)星期的時(shí)間完成。這些都是將實(shí)踐課教全程實(shí)行ACM/ICPC化較好的措施。

四、總結(jié)

由以上的研究和分析可以得知ACM/ICPC競(jìng)賽能夠有效地促進(jìn)計(jì)算機(jī)學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。對(duì)當(dāng)代的大學(xué)生而言，參加競(jìng)賽就是一種研究性以及探索性的學(xué)習(xí)過(guò)程，引導(dǎo)和培養(yǎng)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使得他們能夠主動(dòng)探索并解決問題。這是對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在不足的一種彌補(bǔ)，也是對(duì)現(xiàn)行教學(xué)理念的一種改革，對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的形成有著較大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭風(fēng)，朱韶紅.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，（1）.

[2]杜獻(xiàn)峰，鄭秋生，杜俊俐，等.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系建設(shè)淺析[J].計(jì)算機(jī)教育，2009，（1）.

[3]武建華.基于ACM模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)改革與探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2007，（12）：114-116.

[4]ICPC.about icpc[EB/OL].[2012-1-10].http：//cm.baylor.edu/welcome.Icpc.

[5]田賢忠，劉楠，孫國(guó)道，等.ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽學(xué)習(xí)模式探討[J].高教與經(jīng)濟(jì)，2009，22（4）：46-49.

（責(zé)任編輯：王祝萍）