疫情下應用型高校程序競賽培訓的混合多元式教學改革

李欣 付丹丹 李宏博 劉春 賈美娟

摘要：在新型冠狀病毒爆發期間，為了響應教育部“停課不停學”要求，保障疫情防控期間的教學工作正常進行，針對疫情前期在線教學中存在的問題，提出混合多元式教學模式。該模式充分考慮了應用型人才培養要求以及程序競賽培訓特點，將流行的慕課教學、翻轉課堂和在線判題系統進行結合，構建了完善立體的混合多元式程序競賽在線教學體系。最終，通過該模式順利地完成疫情期間程序競賽的在線教學任務，并使學生在競賽中獲得優異成績。

關鍵詞： 程序競賽;混合多元式教學;慕課;翻轉課堂;應用型人才

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0116-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Blended-learning Reform for Program Competition Training of Application-oriented University During the Outbreak

LI Xin， FU Dan-dan， LI Hong-bo， LIU Chun， JIA Mei-juan

（Daqing Normal University， Daqing 163712， China）

Abstract： In response to the ministry of Education's request—"Suspend classes but No suspension” during the period of novel Coronavirus outbreak， the blended-learning model is? proposed to solve problems which have existed in online teaching in the pre-epidemic period. The model fully considers the requirements of applied talents and the characteristics of program competition training.? By combining the popular MOOC， Flipped Classroom and Online Judge system， a perfect three-dimensional online teaching system is constructed for program competition. Finally， through this model， teachers have successfully completed the online teaching task of the program competition during the epidemic， and students have obtained excellent results in competition.

Key words： program competition; blended-learning; MOOC; flipped classroom; applied talents

1 引言

近年來，隨著中國經濟的快速發展、科技的迅速應用，產業結構發生了深刻的變化。

我國IT行業和領域的發展都需要大量的高素質應用型人。應用型高校以培養多層次應用型人才為目標，計算機科學與技術、軟件工程等計算機相關專業特別重視培養學生的程序設計能力和創新能力[1]。程序競賽的主要目標為培養學生的編程實踐能力和創新實踐意識[2]，其實質就是培養社會需求的，具有實踐開發能力的應用型人才，包括軟件的開發、測試及運維等崗位。不難看出，程序競賽天然符合應用型本科高校人才培養定位。然而，隨著新冠疫情的爆發，很多高校都無法正常開展程序競賽培訓與集訓工作，導致學生無法同往常一樣掌握編程技能與學習算法。大慶某應用型高校計算機科學與技術學院在分析總結早期專業課線上教學存在的問題后，結合程序競賽培訓的特點，通過 “超星學習通”平臺探索并實踐了程序競賽培訓的混合多元式教學模式。

2 程序競賽現狀

近年來，為了培養計算機相關專業學生的計算思維、創新能力和編程解決問題的實踐能力，進而提升學生的綜合素質，國內外眾多高校都對程序競賽給予了重視和支持。程序競賽涉及的諸多知識點與《面向對象程序語言》《數據結構》《算法設計與分析》等計算機專業課程關系緊密。因此，應用型本科高校積極鼓勵教師指導該類科技競賽，動員學生參加到各類的競賽中。競賽指導教師一方面選取適合的題目作為教學案例、另一方面靈活結合競賽的機制與理念探索人才培養模式與相關教學改革。由于程序競賽自身的挑戰性、趣味性及成績的社會認可性，也對廣大在校生具有強烈吸引力。

程序競賽一般分為國際競賽和國內競賽。國際上著名的程序競賽是國際大學生程序競賽（International Collegiate Programming Contest，ICPC）。該競賽由美國計算機協會（Association for Computing Machiner，ACM）1977年發起并組織，是目前世界上歷史最悠久、 規模最大、 影響最深遠的全球性程序設計競賽，其基本宗旨是為高校的大學生提供一個展示自己在計算機編程解題方面才能的機會， 并為信息學科的發展不斷注入新的活力。[3]該賽事等級劃分比較多，主要包括總決賽、區域賽、各省選拔賽及各學校的校內賽。應用型本科院校因學生知識基礎與自身實力原因，參賽多以省賽、區域賽層次居多。

隨著賽事的深入發展、規模的不斷擴大，以ACM-ICPC名義開展程序設計競賽多有不適之處，“貼牌”模式的弊端日益突出。中國大學生程序設計競賽協借鑒ACM-ICPC的規則與組織模式，規范和完善賽事體系，開展具有中國特色的大學生程序設計競賽，把競賽融入中國高校人才培養體系，規范辦賽，高水平辦賽，維護賽事的公平公正，促進高校教學改革，豐富高校人才培養內涵。

3 疫情期間線上教學存在問題

2020年初新冠疫情暴發，為了防止病毒在師生中傳播，國內高校多次延期開學，導致程序競賽春季培訓、集訓工作無法如往常一樣開展，學生們在提高編程能力和理解算法方面存在較大困難。為了保證疫情期間程序競賽培訓工作有序開展，大慶某應用型高校計算機學院對開學初的專業課線上教學進行了調研摸底。調研堅持以學生為中心的調查原則， 圍繞應用型本科高校學生的學習條件、思想和心理情況開展。調查對象主要為計算機科學與信息技術學院2018級、2019級與部分2017級學生。通過“問卷星”網站發放回收調查問卷，發放問卷923人，實際收回840份，參評率91%。調研組根據調查問卷獲取數據，進行統計分析后，發現其專業線上教學存在如下問題：

3.1教學條件保障仍需優化

通過調研分析發現，大多數學生家庭均有光纖、寬帶或者4G網絡，但是受天氣、供電等因素影響，網絡不穩定。學生通過半個月的線上學習，大多數都能熟練使用學習平臺與工具。但學習平臺與工具存在功能不完善、操作界面不友好，人機交互差，高峰期服務器不穩定等問題。在學習過程中，半數以上學生存在視頻觀看不流暢、卡頓現象，影響課程學習、簽到、互動等環節，教學支持服務較為薄弱。

3.2 學生學習態度消極問題

疫情期間學生居家學習心理上存在不同程度的煩躁、焦慮現象。部分學生缺乏學習主動性，學生到課率低于課堂教學。教師無法對學生實施有效監管，簽到、提問、搶答等互動方式覆蓋不全面，難以調動全部學生。由于師生不處于同一實體空間，存在“教師直播，學生離線”的情況。隨著對在線學習新鮮度消退，而課程難度逐漸增大，學生對學習產生厭倦情緒。

3.3 教學實施中存在問題

由于疫情突然，眾多教師對線上課程準備不充分，存在將課堂教學內容直接的搬到線上教學平臺的情況，沒有對教學資源和內容組織再造。在引用其他學校教學資源時，教師沒有精心的篩選、編輯，很多課程資源并不適合應用型本科高校。

前期調研工作是十分有必要的，通過調研工作可以摸清學生的學習時間、學習設備和對教學平臺的使用等基本情況，也能及時掌握疫情期間學生思想、心理狀態，為開展線上程序培訓的實施提供參考。

4 教學模式改革

針對以上存在的問題，結合應用型本科院校自身人才培養要求及疫情期間線上教學

實際情況，競賽培訓采用一種混合多元式教學模式。混合式教學的能把傳統學習方式的優勢和電子化學習的優勢結合起來[4]。既能發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性[5]。程序競賽培訓的混合多元式教學模式主要由“慕課教學”+“線上翻轉課堂”+“ACM實驗模式”三個模塊構成。

4.1慕課建設

自2012年興起來，慕課經歷了8年多的發展，大規模的MOOC建設已經開始在全國推廣，很多計算機專業課也建設了相應的慕課。作為一種新型的教學模式和學習方式，慕課有著自身特點。首先，慕課學習時間可以寬松靈活，打破時間和地點的限制，適合學生在線異步學習。疫情期間教學都面臨的一個共同問題——教學條件保障。很多學生的家庭地處偏遠農村，所使用的網絡狀況不能有效的支持在線同步教學。在實施慕課時，通過給學生劃分好合理的學習時間段，可以達到錯峰學習，避免網絡擁堵、卡頓問題。學生白天有專業課學習，程序競賽的培訓可以要求學生充分利用晚上或周末進行學習。其次，使用慕課方便教學資源多元化融合。在建設慕課過程中，可將原有的課件、動畫、程序代碼等培訓資源導入平臺，也可方便地將新制作的視頻教學資源加入慕課設計。最后，慕課教學具有較高自主性。疫情期間，學生的學習任務很繁重，慕課模式可以使受教育者根據自己的需要隨時隨地學習，減輕其學習壓力并提高學生的積極性[6]。根據前期問卷調查，學生線上學習接觸超星學習通平臺較多，能夠熟練使用平臺。該平臺功能較為完備、穩定，其“統計”模塊能有效監控學生的學習過程和效果，適合打造線上評價體系。因此，慕課建設平臺選用了超星學習通。

4.2線上翻轉課堂模式

近年來，“翻轉課堂”在教育界日益走紅，很多計算機專業課程也嘗試探索了這種教學模式。該模式的典型特點為“課前傳授+課上內化”。 [7] “課前傳授”時，教師在課前將視個頻等教學資源上傳到網絡平臺，供學生自學。教師在建設程序競賽線上培訓課程中，需要在超星學習通平臺設計相關章節，并上傳制作好的視頻。每個知識點的視頻一般不超過15分鐘，避免長時間觀看導致學生注意力不集中。為了提高學生的學習積極性，選擇部分算法、例題的視頻由學生制作，使學生融入競賽培訓中，這也是課堂翻轉的一種方式。學生可以根據學習導圖完成視頻學習、闖關測試、資料閱讀等活動。“課上內化”時，教師與學生、學生與學生在課堂上完成答疑、提問、協同完成任務及拓展知識。通常情況下，該過程應在實體課堂進行翻轉，但是鑒于疫情期間的特殊情況，教研組選擇“騰訊極速課堂”這款在線授課軟件模擬實體課堂，完成翻轉教學。為了避免網絡不穩定，翻轉課堂一般在周末進行。

4.3線上實踐教學

在應用型本科高校人才培養模式中，增強學生知識應用能力、提高學生動手編程是重要培養目標。疫情期間學生無法到課堂實驗的情況下，可以采用在線判題系統（Online Judge，OJ）完成實踐教學。OJ系統最早用于ACM程序競賽訓練，如今已經廣泛應用于《C程序語言設計》《數據結構》《算法設計與分析》等課程的實驗改革，與眾多計算機專業課均有結合[8]。學生在線提交程序后，判題過程不用人工，既保證了判題的準確性，又節省了教師的時間，提高教學效率。杭州電子科技大學同為應用型本科大學，因此實驗實踐部分采用該校的OJ。

綜上所述，超星學習平臺可以為學生提供理論學習和過程管理，騰訊極速課堂能模擬實體課堂實現翻轉課堂， OJ模式則解決了程序競賽的實驗問題，充分利用“慕課+翻轉課堂+ACM模式實驗”的混合多元式教學模式實現了程序競賽的線上培訓體系。

5 實施方案

5.1總體設計

程序競賽培訓與集訓一般分為初級入門培訓，中級進階培訓，高級提高培訓和賽前沖刺培訓四個階段。下面以初級入門培訓為例，介紹培訓中各知識點的教學設計。結合人才培養方案和教學大綱，該部分一共40學時，5個知識點，其中每個知識點包含視頻4-6個，總視頻27個。為了提高學生的參與度，部分視頻資源由優秀的競賽隊員按照規范制作，教師負責整理、剪輯和上傳。詳細設計如表1。

5.2實施步驟

5.2.1課程前分層次組織

程序競賽培的訓對象來自計算機科學與信息技術學院的不同年級（大一、大二、大三），不同專業（軟件工程、計算機科學與技術、網絡工程），學生的編程基礎存在差異。因此，本著以學生為中心的目的，應根據學生自身的實際情況因人施教。教練組采用一種依據題目難度分級培養方案：將習題分為容易、一般和困難三級。學生可以根據自身情況挑戰題目，感覺難度大的習題可以先跳過，僅完成最基礎的知識掌握。這樣可以保證整體知識的連貫性，避免產生較大脫節。對于未掌握的內容可以后期再回顧學習。表2以動態規劃算法為例，對杭電OJ中題目進行分級。其中“★”數表示題目難度。一般推薦學生完成兩星難度即可。如果學生學習困難或者時間精力不充裕，可以只完成1星難度。這種分層次的方式考慮了學生個體的差異性，最大限度保證了學習的靈活性，激發學生學習的主動性。由于所處同一層級的學生基礎知識大致相同，所以學習進度基本能一致，也方便了教師組織集中答疑。

5.2.2課中采用慕課方式

慕課時利用超星平臺的資源解決理論學習問題，完成翻轉課堂的“課前傳授”部分。教師做好導學工作，通過思維導圖及導學視頻，介紹本節課學習的目的、內容，提出問題，有目的的引導學生學習。學生根據導學提示，帶著問題觀看理論和例題視頻。在此過程中，學生可以結合程序代碼、動畫、電子書和課件等資料幫助理解知識點。如學生存在問題，可以直接在討論區留言。最后，完成闖關測試，檢查學習中存在問題。學習理論之后，實踐部分通過杭電OJ完成。

5.2.3課后多角色互動

課后通過師生間、學生間互動完成翻轉課堂的知識內化。由于學生無法到實體課堂，教師通過騰訊極速課堂教學平臺模擬課堂的一系列活動。其過程可以設計為：學生提問階段、教師引導討論階段和知識拓展階段。在學生提問階段，教師針對以往教學中的重難點，引導學生提出自主學習階段的問題，盡量讓其他學生積極回答，最后教師進行完善與總結。在教師引導討論階段，教師拋出提前設計好且有針對性的問題讓學生們有目的討論，并充分考慮一題多解的情況。需要注意的是，前兩環節應把握好時間分配。知識拓展階段則根據課堂剩余時間靈活安排，未完成的剩余內容可以通過學習通發放資料或作業的形式布置給學生。

5.2.4線上考核

線上教學不同于以往的傳統教學，其考核方式也不宜生搬硬套以往線下考核方式。

鑒于到學生不能返校的實際情況，采用了線上考核和監考。為了保證公平性，考核模擬競賽機制使用OJ平臺。OJ平臺測試數據大，即可保證判題的客觀性，也能體現公平性。為保證考試紀律，考生攝像頭應不少于兩部，使遠程監考無死角。

6 結論

混合多元式在線教學是一種在疫情背景下設計的程序競賽培訓模式。該模式雖然是應急之舉，但是解決了遠程競賽培訓的難題，也對應用型本科高校教學改革的未來發展方向有較強的現實指導意義。該模式響應教育部“停課不停學”的要求，對前期線上教學存在的問題進行調研和總結，提出并實施了切實可行的培訓計劃，希望能為同類院校的教學工作提供參考。

參考文獻：

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[3] 王宏， 吳文虎. 清華實踐教學"賽課結合"新思路[J]. 計算機教育， 2006（7）：12-14.

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[7] 李燕君. 翻轉課堂模式下的計算機網絡課程教學[J]. 計算機教育， 2014， 224（20）：230-230.

[8] 敬超，范培. 基于ACM/ICPC程序設計競賽驅動的信息類專業計算思維課程改革探討[J]. 電腦知識與技術：學術版， 2019，15（33）：94-95

【通聯編輯：王力】