“課賽融合”模式在程序設計基礎課程教學中的應用與實踐探索

摘要：針對程序設計基礎教學中的主要挑戰，分析了“課賽融合”模式的內涵與應用案例，提出將程序設計競賽的核心元素（難度分層、任務驅動、自動測評）引入課程教學，并探索設計相應的改革措施：游戲化關卡設計、階梯式考核方式、任務驅動拓展作業、全機試期末考核、引入線上自動測評、建設線上資源庫。這些措施在解決教學痛點的同時，顯著提高了教學質量。將競賽元素融入程序設計基礎課程的實踐探索為“課賽融合”模式提供了新的視角和實踐案例，有助于實現應用型創新人才的培養目標。

關鍵詞：課賽融合；程序設計；競賽元素；任務驅動；自動測評

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）19-0146-03

0 引言

程序設計基礎課程是計算機相關專業的核心課程之一。該課程不僅涵蓋C++語言的語法和特性，更重要的是培養學生的程序設計思維和面向對象的設計方法，并提升他們運用計算機解決問題的能力[1]。針對應用型創新人才的培養目標，當前程序設計教學面臨的主要挑戰包括：學生基礎參差不齊、應用能力培養不足、作業不能實時反饋。為應對這些挑戰，本研究借鑒“課賽融合”教學模式，將課堂教學與競賽元素相結合，通過引入程序設計競賽的核心元素，設計并實施相應的教學改革措施，以有效促進教學質量提高。

1 教學中的痛點

在程序設計教學中，面臨幾個主要挑戰，它們影響了教學效果和學生的學習體驗：

學生基礎參差不齊。本科一年級新生在編程能力和學習能力方面存在顯著差異。編程能力方面，部分學生已對編程有初步認識，而另一部分則完全從零開始，甚至對計算機基本操作不熟悉。學習能力方面，部分學生已養成良好的自主學習習慣，能自我驅動、合理安排學習時間，而另一部分則相對被動，完全依賴教師提醒和督促，缺乏學習管理能力。這種基礎和學習能力上的不均衡，對教學策略的制定和實施提出了挑戰。

應用能力培養不足。傳統程序設計教學過于偏重語法規則的灌輸和考核，過分糾纏于諸如前置與后置自增運算符等理論難點，卻往往忽視學生實踐能力和解決實際問題能力的培養。這導致一些學生即使在考試中取得不錯成績，但在實際編程項目中卻往往力不從心，無法將所學知識有效轉化為解決實際問題的能力。

作業不能實時反饋。學生完成實驗或練習后提交作業，通常需要等待教師安排時間進行集中批閱。從提交作業到收到反饋往往須經歷較長時間。如作業存在問題，學生須進行多次修改，這無疑會進一步延長整個學習周期。這種滯后的反饋方式不僅降低了學生的學習效率，也不利于學生進行及時的自我糾正和自主學習。

2“ 課賽融合”模式

2.1“ 課賽融合”內涵

“課賽融合”是一種將課程教學與競賽活動緊密結合的教育模式，其核心是引入競賽驅動機制[2]，通過競賽活動激發學生的學習興趣，提高學生的實踐能力和創新思維。具體來說，“課賽融合”模式具有以下3 個顯著特點[3-4]：

1） 教學與競賽的結合：將課程內容與各類競賽相結合，使學生在參與競賽的過程中加深對課程知識的理解。

2） 知識與技能的同步提升：學生在競賽中不僅能夠應用和鞏固理論知識，還能鍛煉實際操作、團隊合作和問題解決等能力。

3） 自主學習與創新思維培養：競賽的挑戰性和趣味性可以激發學生的學習熱情，使他們更加積極主動地參與學習。競賽通常要求創新的解決方案，這促使學生跳出傳統思維模式，培養創新思維。

在一些計算機類專業課程中，“課賽融合”模式已經展現出顯著的教學成效。姜林等人通過將中國機器人及人工智能大賽、中國大學生計算機設計大賽、全國挑戰杯課外科技作品大賽等重要賽事融入機器學習課程的教學過程中，成功提升了教學效果[5]。朱銳等人將全國大學生成圖大賽與機械制圖課程的實踐教學相結合，有效增強了學生的實際操作技能[6]。丁力等人通過將全國大學生機械創新設計大賽融入機器人技術基礎課程中，不僅促進了學生對課程內容的深入理解，而且顯著提升了學生的實踐操作能力和競技意識[7]。

這種教學模式的實施不僅豐富了學生的學習體驗，也為他們提供了一個將理論知識與實踐技能相結合的平臺，從而幫助學生將所學知識有效轉化為解決實際問題的能力。

2.2 程序設計競賽核心元素

能否直接將ACM競賽、藍橋杯大賽等程序設計競賽與程序設計基礎課程相結合，實施“課賽融合”的教學模式？

對于大多數初學者來說，這種直接結合可能不太適宜。程序設計競賽往往要求參賽者具備較高的編程技能和算法知識，而程序設計基礎課程通常針對的是初學者，重點在于教授編程的基本概念和技能。此外，學生的編程基礎和學習能力參差不齊，直接將競賽內容融入基礎課程可能會給部分學生帶來過大的學習壓力。

盡管如此，程序設計基礎課程中可以采取一些策略，將競賽的核心元素適當地融入課程中。這樣不僅可以解決教學中的痛點問題，而且為學生參加競賽做一定準備。這種方式在一定程度上豐富了“課賽融合”的內涵。

針對上述的教學挑戰，設計融入以下程序設計競賽核心元素：

1） 難度分層。在課程練習中，將編程任務按照難度分為多個層次，以適應不同水平的學生。初學者可以從基礎問題開始，逐漸過渡到更復雜的挑戰，這樣可以避免讓初學者感到沮喪，同時也為有一定編程基礎的學生提供挑戰。

2） 任務驅動。采用任務驅動的教學方法，通過具體的編程任務來引導學生學習。這些任務可以是解決實際問題的小項目，或者是競賽中的簡化問題。通過完成任務，學生可以更好地理解編程概念的應用，并逐步建立解決復雜問題的信心。

3） 自動測評。利用在線自動測評系統，為學生提供即時的編程練習反饋。這不僅可以幫助學生快速識別和糾正錯誤，還可以激發他們不斷改進代碼的興趣。自動測評系統可以用于形式化的作業提交和評分，確保評價的一致性和公正性。

3“ 課賽融合”具體措施

針對上述程序設計教學中的3個痛點，通過分析程序設計競賽的理念、標準和模式，引入難度分層、任務驅動、自動測評3個核心元素，設計并實施對應的教學改革措施，旨在支持應用型創新人才培養目標的達成，整體框架如圖1所示。

首先，針對學生基礎參差不齊的問題，教師實施難度分層的教學策略。通過精心設計不同層次的課程內容和學習路徑，確保每位學生都能找到適合自己的學習起點和進步階梯。這種分層教學方法不僅尊重了學生的個體差異，更有助于激發他們的學習興趣和積極性，使每個學生都能在原有基礎上取得進步。

其次，為了加強學生應用能力培養，教師采用任務驅動的教學模式。通過設定以實際應用為背景的編程任務，讓學生在解決問題的過程中鍛煉編程思維和實踐能力。這種教學方式不僅能提升學生的技能水平，還能培養他們的團隊協作和創新能力，使他們更好地適應未來工作的要求。

最后，為了解決作業反饋不及時的問題，教師引入自動測評系統。該系統能夠實時對學生的作業進行自動批改和評分，為師生提供及時的反饋和統計信息。這不僅大大減輕了教師的作業批改負擔，還能讓學生及時了解自己的學習狀況，調整學習策略，提高學習效率。

基于程序設計競賽的難度分層、任務驅動、自動測評3個核心元素，進一步設計并實施以下具體的教改融合措施。

3.1 游戲化關卡設計

借鑒游戲的關卡設計理念，將每次實驗課的實驗題目精心設計為一系列漸進式關卡挑戰。每當學生成功通過一個關卡，他們將會獲得相應的積分獎勵，并自動解鎖下一關，這樣的設計明顯增強了學習過程中的互動性和趣味性。

從初級關卡起步，隨著關卡的遞進，挑戰難度會逐步升級，確保學生能夠在循序漸進中提升自我。面對更高層級的關卡，當他們感到困難時，可以自由返回并反復練習之前的關卡，以此積累必要的知識和技能，為攻克更難的挑戰做好準備。

3.2 階梯式考核方式

本教學模式轉變以往結果考核占據主導的方式，將過程考核與結果考核有機結合，并按照不同難度劃分成若干階段，每個階段對應不同的標準和要求，從而形成一種逐級遞增的階梯式考核方式，如圖2所示。

首先確立期末考試作為結果考核目標，然后逆向規劃一系列精細化的過程考核環節，以確保學生在過程中逐步積累知識、技能，并最終順利應對期末考試。

整個過程考核被劃分為5 個難度逐級提升的階段：

第一級過程考核主要針對理論內容部分，并涵蓋學生的日常課堂表現，包括課堂互動、隨堂測驗和出勤情況，反映學生對基本理論知識的理解和掌握情況。

第二級過程考核針對實驗課的闖關實驗，學生需在實驗環節中完成多個關卡的實驗任務以獲取闖關積分，這既能鍛煉他們的實踐操作能力，又能在實踐中加深對理論知識的理解。

第三級為任務驅動的知識點應用視頻的學習。視頻由課程組老師精心錄制，以任務驅動的方式介紹實際問題的分析方法和知識點的應用技巧。這一階段的學習將為下個階段的任務提供準備。

第四級進一步提升了難度，以任務驅動的方式組織在線拓展作業，包括一些簡單的競賽題目，同樣以闖關積分作為評價指標。但相較于實驗闖關，該階段涉及更復雜的問題解決和知識點綜合應用，促使學生拓寬視野，提高實踐能力。

最后，第五級設置了綜合測試，包括三次線上綜合測試。這些測試旨在階段性地檢查和評估前四個階段學生的學習成效，同時也為即將到來的期末考試做好全面的熱身準備。

通過這種方式，不僅確保了學生對期末考試的充分準備，而且在過程中鍛煉了其自主學習能力。

3.3 任務驅動拓展作業

在原有課堂實驗的基礎上，引入任務驅動的在線拓展作業。不同于以知識點為中心組織的實驗課上的實驗闖關，在線拓展作業以任務為驅動，旨在提升學生應用知識解決問題的實踐能力。拓展作業圍繞數值計算、查找、排序、字符串操作和文件操作等常見的應用問題，設計成一系列獨立的小任務，鼓勵學生在完成具有實際意義的任務過程中，主動探索和解決問題，從而有效調動學習積極性，提升應用能力，真正實現從知識輸入到能力輸出的轉化。

作為課堂實驗闖關向拓展作業的過渡，課程組開發設計了一系列任務驅動的項目分析講解視頻。這些視頻選取生動的應用案例和特定任務作為主題，剖析問題的解題思路，聯系相關知識點，深入淺出地總結解題要點和技巧。通過對視頻的學習，不僅為學生順利完成拓展作業奠定了扎實的基礎，還啟發他們主動思考和探究，真正做到學以致用，全面提升綜合素質。

3.4 全機試期末考核

從以往的紙質試卷轉向上機操作，從人工閱卷轉向自動判題，不僅顯著提高了考試效率，更重要的是強調對學生實踐操作能力的考核，引導學生增強在真實環境下運用所學知識解決實際問題的能力培養。在真實的計算機環境中，學生們不僅要理解和掌握編程語言的語法知識，更要學會如何將這些知識應用于解決實際的編程問題?？疾榈闹攸c從原來的語法知識點，轉移到解決具體問題的實踐能力。這一考核方式的轉變，同時引導課堂教學從“重語法輕應用”轉向“重應用輕語法”。

為了幫助學生順利過渡并適應這種全新的考試模式，課程安排了三次線上綜合測試，其中包括一次期中測試和兩次后期的綜合測試。這些測試的題型設計和難度級別均與期末全機試相似，目的是讓學生在正式期末考試前有機會熟悉上機考試的流程和環境，及時發現自身的知識盲點和操作短板，有針對性地進行查漏補缺，從而在期末考試中發揮出更好的水平。同時，這也反映了教學重心的轉移，即從單純的知識點強調轉向對知識應用和實踐操作能力的培養。

3.5 引入線上自動測評

相較于傳統的作業提交和人工批改，線上自動測評的應用帶來以下3個突出優勢：

1） 實時回饋與自我調整：學生在進行線上測評時，能夠實時收到成功通過的得分獎勵，或者未通過時的錯誤診斷信息。及時反饋幫助學生精確鎖定問題所在，實時調整解題策略，不斷迭代優化解題代碼。

2. 彈性自主學習：線上自動測評在一定程度上消除了時間和空間局限，使學生能夠隨時隨地進行自我評估和實踐練習，根據個人學習習慣和進度自行安排測評時間，進而有力地推動了自主學習風氣的形成和發展。

3） 教學效率大幅提升：依托自動測評功能，系統不僅能高效批改選擇題、填空題等客觀題型，而且能對編程題和程序填空題等復雜的主觀性題目做出自動測評，極大地減輕了教師在批閱作業方面的壓力，釋放出更多精力專注于教學內容的深化與教學方法的創新。

因此，在教學實踐中引進線上自動測評工具，不僅能夠作為日常練習、期中測試和期末測評的有效途徑，還能夠有力推動學生自主學習能力的提升。

3.6 建設線上資源庫

引入線上自動測評系統后，還需要建設配套的線上資源，才能開展實際應用。根據課程目標和教學大綱，建設了以下難度逐級增加的線上資源庫，以支撐階梯式考核方式。

實驗闖關資源：根據課程內容和教學計劃，設計16 個闖關實驗，每個實驗包含3～5個關卡，每個關卡對應一項實驗任務。每個實驗任務包括任務描述、相關知識、任務要求、測試說明、初始代碼等學生可見部分，以及判題腳本、測試用例、參考答案等學生不可見部分。

拓展作業資源：開發了任務驅動、與理論內容相結合的拓展作業題庫，包含16個闖關練習，既有基礎鞏固型題目，也有深度探究型項目，旨在通過任務驅動的方式引導學生主動探索，提升解決問題的實際能力。

綜合測試資源：建設了3個輪次的綜合測試，第一次面向前半部分內容，在期中時進行；后兩次面向全部內容，安排在期末考試前進行。題目類型與期末考試題型一致，題量為期末考試的一半。

期末考試資源：依托線上自動測評系統，建設期末考試題庫。題目類型包括選擇題、填空題、程序填空題和編程題。程序填空題和編程題都支持實時編譯和調試。

通過對以上各項資源的建設，形成了一個有機的課程資源體系，為學生提供了豐富多樣、層次分明的學習資源和實踐機會，促進了線上自動測評系統的應用，有效激發了學生自主學習，加強了學生實踐操作技能的培養。

4 結束語

通過將程序設計競賽的核心元素與教學過程相結合，并實施相應的教學改革，取得了顯著的教學成效。期末機試成績相對于上一輪提高10%以上，傳統教學過程中的痛點得到有效解決，學生應用知識解決實際問題的能力明顯提高。學生參加程序設計競賽的積極性和能力得到很大提高，第十五屆藍橋杯省賽報名256人，共有97名學生獲獎，其中一等獎7人，二等獎35人，三等獎54人。

綜上所述，通過引入程序設計競賽中的核心元素，并采取相應的教學改革措施，教師能夠有效克服程序設計教學中的主要痛點，實現應用創新型人才的培養目標。同時，這種將競賽元素融入程序設計基礎課程的實踐探索，也為“課賽融合”模式提供了新的視角和實踐案例。

參考文獻：

[1] 郭衛斌，羅勇軍，楊建國.課內外融合的計算機程序設計實踐教學模式[J].計算機教育，2020（6）：39-42.

[2] 邱艷敏，孔祥鑫.數據分析視域下“課賽融合” 教學創新模式的實踐研究[J].電腦知識與技術，2023，19（35）：80-82.

[3] 張海霞，陳江，尚俊杰，等“. iCAN 賽課合一” 創新實踐教育模式的實踐與探索[J].中國大學教學，2018（1）：79-84.

[4] 范毅，陳蕓生，李仁煥.課程教學與學科競賽相互融合的現狀和趨勢研究[J].社會科學前沿，2020，9（2）：166-171.

[5] 姜林，劉星寶，楊俊豐，等“. 課賽融合” 模式在機器學習課程教學中的應用[J].計算機教育，2022（11）：133-136，141.

[6] 朱銳，梁荊璞，劉永輝.課賽融合背景下“機械制圖” 課程教學改革探究[J].裝備制造技術，2023（10）：100-102，134.

[7] 丁力，葉霞，黃明，等.基于課賽融合的機器人技術基礎課程改革研究[J].科技風，2023（31）：104-106.

【通聯編輯：謝媛媛】