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摘 要：高等教育在信息发达的新时代被赋予了培养创新型计算机人才的任务。通过剖析当前高校计算机类人才培养模式存在的教学模式陈旧、学生创新实践和思维能力弱、课程考核模式单一、团队协作能力差等问题，提出应建立创新型课程体系和竞赛制度，注重“双师”团队建设，加强思想政治教育的培养。
高校的探索实践表明，以特色课程体系为基础，以 ACM 竞教结合、强化实践环节为具体改革措施，将 ACM“重基础、强能力、育创新”和“选拔—培养—竞赛—反哺”稳步推进的将创新型人才培养模式贯彻到本科素质教育中， 在提升高校人才培养及推动大学生科技创新和提升高等教育发展方面发挥基础性作用并深化了对自主创新能力的培养。
关键词：竞教结合；人才培养；拓展知识；创新创业
本文引用格式： 周娟 , 张英琦 , 张文明 , 等 . 基于 ACM 竞赛模式的教学改革与实践探索 [J]. 教育现代化 ,2020,7(94):33-37,73.
Teaching Reform and Practice exploration Based on acm competition modeZhOU Juan1, ZhAnG Yingqi2, ZhAnG Wenming3, ZhAnG hongbin1, DenG Zhigang1(1.east China Jiaotong University Software College, east China Jiaotong University,nanchang Jiangxi; 2.School of transportation and logistics, east China Jiaotong University,nanchang Jiangxi; 3.Graduate School, east China Jiaotong University,nanchang Jiangxi)
Abstract: In the new era of information development, higher education has been given the task of cultivating innovative computer talents.
Through the analysis of the problems existing in the current training mode of computer talents in colleges and universities, such as outdated teaching mode, weak students' innovative practice and thinking ability, single course assessment mode and poor team cooperation ability, the paper proposes to establish innovative curriculum system and competition system, pay attention to the construction of "double qualified" team, and strengthen the cultivation of ideological and political education.
The exploration and practice of colleges and universities show that, based on the characteristic curriculum system, taking the combination of ACM competition, teaching and strengthening the practical links as the specific reform measures, the ACM "emphasizing foundation, strengthening ability, cultivating innovation" and "selection training competition feedback" are steadily promoted, and the cultivation mode of innovative talents is implemented in the undergraduate quality education, so as to improve the talent cultivation and promote the scientific and technological innovation of college students And promote the development of higher education to play a fundamental role and deepen the cultivation of independent innovation ability.
Key words: combination of competition and teaching; personnel training; knowledge expansion; innovation and entrepreneurship
一引言
ACM/ICPC 国际计算机协会 (Association for Computing Machinery)/ 国际大学生程序设计竞赛
(International Collegiate Programming Contest) 从1970 开始举办，现如今全球每年有 100 多个国家2000 多所大学 3 万余人参加 ACM 比赛，已成为了规模庞大、涵盖广泛的程序设计类比赛 [1]。华东交通大学在教师队伍、学校软件和硬件等多方面，对 ACM/ICPC 竞赛的开展提供强大的支持 , 对于提高学生的计算机编程水平具有较大助力， 让学生在现有的知识基础上敢于所思所想，不断地发挥自己的创新思维能力，增强自身的团队协作水平。并且不断探寻新的培养模式和教学模式， 学生的综合竞赛水平得以显著提升。本文以华东交通大学软件学院 ACM/ICPC 训练基地为例，结合多年的实训经验总结，探寻了一个全新的 ACM/ ICPC 竞赛人才的培养模式和教学模式。
二 利用 ACM/ICPC 实践创新，规范竞赛管理制度
规范化管理在竞赛顺利进行中始终扮演着举足轻重的角色，其中包含了竞赛的方式、内容、宗旨等，这是一个冗长的过程。规范化的竞赛管理制度可有效地增强团队凝聚力，让学生将精力更多的投入到 ACM/ICPC 竞赛中去，竞赛管理的规范化主要包含两部分 [1]。
（1）规范化体现在竞赛的课程体系上，有利于学生逻辑思维能力和自身编程水平的提升 [2]。建设规范化的课程体系不仅关系到学生的创新能力的提升，还包括了学生能否掌握全面的知识。以华东交通大学为例，我们采取“一对一”谈话和调查问卷的方式，详细了解学生的教学需求和学习特征，以实践性教学为导向，在满足实际需求的前提下重构课程体系。对传统的教学模式进行革新，结合 ACM 竞赛模式开展启迪式、模拟式的教学实践，全方面提高学生的编程综合能力与核心素质 [3]。通过高效率实践训练，使学生计算机理论知识、数学、项目管理等多方面的知识水平提升。
通过三年的训练，让学生的团队协作能力显著提升、知识储备充分，能够具备学科知识的广度和深度。在 ACM/ICPC 的培训过程中，通过差异化定制，为不同的学生量身打造个性化的训练方案，使其能够自我提升，同时合理化制定训练计划，重视团队管理，着眼未来。规范化的课程能使学生搜寻文献所花费的时间减少，竞赛人才培养的效率显著提升。
（2）规范化竞赛的培养制度，能高效提升学生综合能力。规范化调度信息可以让学生完整地掌握 ACM/ICPC 竞赛的相关情况，为学生寻求合适的培养模式和学习方案，在深化新生认知的基础上使他们尽快地融入到 ACM/ICPC 竞赛中。华东交通大学于 2017 年 7 月建设了以学院老师为核心的 ACM/ICPC 实训基地， 为 ACM/ICPC 竞赛在华东交通大学的持续推进提供了一个广阔的交际平台 [4]。
华东交通大学每年有 300 余名新生将会参加ACM 入门培训的报名。一般有三分之一的学生坚持学到学期末，能做到 100 题以上的有 20 余人，并组织高年级队员到机房采取“新老一帮一” 互助活动，指导新生编写程序。华东交通大学ACM / ICPC 竞赛参与制度规范化的管理为：ACM/ ICPC 培训基地实行四段式双分流的人才培养模式，以百分制作为学生成绩的评定标准，将 ACM/ ICPC 题目为实验（共 10 次），作为平时成绩考量的重要指标。
每年新学期伊始，ACM / ICPC 培训基地就牢牢抓紧新生对新鲜事物感兴趣这一点，首先挑选出一批对编程感兴趣的同学。到了大二就采取宽入严出的方法，对学生进行初次筛选，选拔出在逻辑推理和算法编程方面较为优秀且对 ACM/ICPC 竞赛参与意愿强烈的学员进入学院的 ACM 队伍。而对于一部分成绩拔尖且有天赋的学员，则作为未来大型比赛的候选专门培养， 并允许他们与 ACM 院队学生一起参加区域赛及省赛，在大二下学期和大三上学期根据学生的 ACM/ ICPC 专业以及自身特长或兴趣进行划分。
大三下学期到大四，在获奖的高年级和低年级学生之间开展一项“心连心”的互助教学活动，高年级学生讲授自己对 ACM 知识的理解和比赛的心得，帮助新生快速的融入到紧张的 ACM 程序设计大赛学习中去。经过长期以来的实践活动和各级竞赛的锻炼和培养，华东交通大学软件学院目前训练基地常驻的ACM队员有 40 多名，他们常年参与竞赛。
这一全新的管理模式注重的是学生综合素质的提高：一是使学生的自主操作能力和业务水平得以提升。在培养时，需要固定学生接受的知识、题目量，即使在课业繁忙的时候也只做微小的调整； 二是学生的团队协作能力的提高。除以大幅度提高本届参赛队伍的实力为目标外还要挖掘新生力量，这种以老带新的良性动态融合模式会在 ACM 团队中形成无形的牵引力，为整个团队奋发向上补给动力，给 ACM/ICPC 竞赛的人才培养提供坚实的基础。
三 通过 ACM/ICPC 实践指导，针对性培养竞赛人才
ACM/ICPC 竞赛是对生活中具体问题的抽象化和模拟化，既要智力出众，也要具备较强的计算机解题能力。选手通过编程进行计算求解，最后运用数据测试完成对小组成绩的核定，这需要参赛选手具备良好的编程能力、观察能力和较强的逻辑思维能力，熟练掌握算法和数据库的相关内容。小组三人之间还须具备良好的团队协作能力，这是对学生综合素质的考量。由于参赛学生之间的差异性较大，在培养的过程中难以实现统一化训练，必须根据实际情况进行针对性教学 [5]。通过对华东交通大学 ACM/ICPC 训练班小组成员的教学实践研究分析归纳，实践的指导环节，主要涵盖三个方面。
（1）精准把握题型，明确分工协作，磨砺学员的胆识，实现成果共享。ACM/ICPC 竞赛在数百支 3 人一组的参赛队伍中同时进行，以代表题号的彩色气球作为基准，10 道题目在 5 小时内进行作答，答对给予一个气球，最终以气球数量作为评判胜负的标准，这需要参赛者具有良好的心理素质、冷静的头脑和灵活的适应能力才能够在高强度的竞赛中展现自我，将主体、合作意识完美结合。此外将个人荣誉与团队、学校等集体荣誉相互关联，这有利于促进学生的光荣感、使命感和责任感的提升。
（2）重视知识储备厚度以及编程的速度。ACM 的理论是以高级的语言程序设计、高等数学、算法分析、离散数学、数论、图论、概率论、数据结构和计算机几何等计算机类和数学类的课程为基础的，ACM/ICPC 竞赛选手必须具备深厚的知识储备才能够在比赛中应对自如。事实证明， 当前的学科技能竞赛已经成为学生综合技能和实际操作水平提升以及锻炼学生良好的动手、解决问题能力的重要培养方式。以竞赛为手段，将问题驱动方式与课堂结合起来，让学生领略计算机编程课程的魅力，比如 C 语言、C++ 语言、数据结构、Java 等，并在这些课程结束后，让学生能坚持做练习，加深对教材内容的理解提高动手编程的能力与编程速度，让软件学院的大学生真正爱上编程课程，加强大学生的自主创新意识和主动学习能力 [6-10]。
（3）坚持知、行、创合一，强调竞赛计算思维培养。ACM/ICPC 竞赛活动以其难和新又名“脑力大赛”，在这个过程中激发学生进行自我锻炼，充分利用自身计算机水平，在解题的过程中利用任务驱动将题目的难度进行划分。每个队伍仅使用一台电脑，有些问题涉及的是高精度，有些问题则涉及到算法的高级性，参赛者必须在最短时间内完成自己对题目的解答，从知识的层面，要教授学生创意、创新和创业的知识；从技能的层面，应该着重提升学生的团队协作能力和领导力， 不能错失机遇；从创新层面上，在特殊环境下应该着重培育学生的应对思维和创造性思维。知识获取、技能培养和创新培养之间不是对立关系， 前者以后者为基础，后者支配着前者的产生与发展，竞赛的评判过程是十分严格的想要获取胜利就需三维高度动态融合。
在学生的培养过程中，可根据学生自身特点， 依托竞赛，将问题驱动等方式引入课堂教学，突出榜样学生的示范作用 [11]。以开放 OJ 为平台， 从课堂到课外，从自由开放到自觉性提升，培养学生的学习兴趣，最终激发学生的创新能力，扩大学生的受益面。作为 ACM 的竞赛平台，OJ( Online Judge，在线评判 ) 上有大量竞赛真题和练习题，学生可以在 OJ 上浏览题目，接着编写代码， 在调试，最后提交代码，系统会自动判断是否正确。借助 ACM 竞赛平台，任课教师通过知识点分类， 将竞赛真题和新题作为考核的核心，ACM 队员会按照教练的要求在博文里面发表自己的结题报告， 除本场考试的新编纂的题目，其余题目都能够在互联网中搜索，这对学生的交流与学习而言是有益的。学生通过课后题解和自学，尽管部分难度较高的题目编纂多次才能成功，但对学生的自主学习能力的提升而言仍有意义，能够让学生磨砺意志，锻炼自觉性。
四 在 ACM/ICPC 实践活动当中，全面提升学生综合素质
传统的课程模式存在诸多弊端，包括人才培养教学注重理论轻实践，程序设计类课程以实践操作为中心，传统的教学模式重视理论，实践课在学时分配中占比太少；在新思维培养中缺乏对学生实践方面的设计性、综合性进行深入探讨，实践手段单一，难以提升学生解决问题及创造性思维能力；实践教学环节中，学生缺乏自主性，完成的实践任务大部分均由老师布置；目前的程序设计类的课程的考核方式依旧是采取以笔试为主，考试的知识点的内容较为单一，缺乏对学生的上机操作能力和其他能力进行全方位的考察，仅对知识储备进行考察，同时激励机制也缺乏； 程序设计类教学中，互助式教学模式长期缺乏， 成员在训练中相互缺乏沟通，甚至有的学生只是挂名却从未参与，团队协作能力差，团队的默契度低导致了学生的实际操作能力低下。诸多因素导致了许多学生在讲解时头头是道，却无法在创新题或者实际操作中利用算法来解决相应的问题。
因此，对解决目前中国大学生存在的接收能力强而创新能力较弱的现状而言，ACM/ICPC 实践活动的开展就更为重要。首先通过组织学生参加不同级别的集训或暑假论坛等多样化实践，加强学生的实践能力的培养改变传统的单一人才培养模式。针对实践内容缺乏导致学生缺乏主动性，编纂新的实践内容具有很大的重要性。老师可以通过编写贴合实际的创新型问题并且深入融合计算机算法来设计问题， 同时需要融入数学的相关知识，包括数论、图论、计算几何等。
选手在培训和学习中，了解相对多的基础学科知识是基本目标之一，让学生自己摸索编纂新的题目，做到“自创自答”。这也可以作为一项新的考核模式，有利于提高学生思维能力，解决了学生“挂名”程序设计参与度低的问题。同时提高了指导老师的个人素质，有利于培养学生的创新性意识，使学生懂得去探索新问题、解决新问题。其次，以 ACM/ICPC 任务为驱动的竞赛方式，以实践驱动作为考核方式，给予学生充足的解题时间来构思答案，营造了一个良好的学术氛围，着重培养学生的智力与潜能的取代传统的灌输式教学模式，使学生的解题能力大幅提升 [12]。
设计基于 ACM ／ ICPC 竞赛的校赛、月赛、省际邀请赛、作业赛等实战。通过以赛促赛的手段， 锻炼学生的参与、合作意识，在比赛中将学科知识的广度和深度进行的沉淀，通过比赛，学生的积极性和主动性得以提升，也培养了学生的编程能力、逻辑思维能力、团队合作精神，AMC/ICPC 团队的核心凝聚力得以提升；在活动开展中，促进教师团队建设，教师一起研究赛题，探讨案例和编纂教案，选择赛题制作微课，竞赛题目的解题灵活性较大，编程失误的测试难度较大，因此务必要使学生在探索正确答案的过程中树立科学、严谨的工作作风，让学生在做题时以讨论讲座等形式相互沟通，能够有效地提升团队默契度，在合作的时候还能相互学习。在实践活动之后，通过对获奖学生、优秀学生助教进行表彰，提升学生的学习主动性，强化示范作用。高年级学员积极反哺实践课的教学模式可以使得 ACM/ICPC 团队的向心力加强，提升学生团队的整体水平，这种激励的精神将会影响学生的一生。
五 通过以赛促教，以赛促研，形成 ACM/ ICPC 培养模式
如何利用好 ACM/ICPC 的竞赛作用，进一步提高学生的创新思维能力，培养出切合时代的 IT人才是当前教学模式中一直探索的命题 [13]。在进入 ICPC/ACM 培训团队的三年的时间中，前期主要是对学生的理论知识的传授包括知识、思维、创新能力等，通过系统的训练将大量的 ACM/ ICPC 的试题教授给学生，培养学生基本的计算机编程能力。
因此在华东交通大学 ACM/ICPC 代表队的选拔中第一次分流中主要是以宽松的条件挑选对编程感兴趣的学生。在中后期才注重学生个人能力的培养，选拔出优秀学员并进行专业方向分流。通过选拔，挑选出一批基础较好的学生再进行统一的集训或者是校内的队中练习，然后通过再一次的选拔，对他们进行讲座和科学的训练以及小组讨论。二年级以上的学生通过做题加讨论的形式进行训练，集中提高学生的创新性思维， 采用训练赛积分制淘汰的方法，激励学生不断追求进步。华东交通大学 ACM/ICPC 代表队选拔方式如图 1 所示。
为培养优秀的编程人才，给尖端的学生进行“独立训练”。因为想靠实验模式来培养优秀 ACM/ ICPC 人才的难度较大，可利用物质、精神奖励的双重刺激来让尖端人才脱颖而出。首先夯实基础开始进行大量的练习题训练，然后引入竞争机制，同时通过 Online Judge 上的题目训练量进行判断，让学生的练习量大幅度增长，形成相互竞争的动态机制。
通过研究华东交通大学软件学院 ACM/ICPC 训练团队的研究，结合相应的队内选拔机制，我们探索出以赛促教，以赛促研的新型的尖端人才的培养方式，极大凸显了学生的自主意识，对于创新型编程人才的培养具有更高的实用性和专业性。所谓以赛促教，就是指在 ACM 选手的培训过程中，把 ACM 赛题与教学环节相结合，实施专业化教学和团队融合机制的模式将竞赛和教学紧密的联系起来，并成为作业和测试方式 [14]。
实施专业化教学和团队融合机制的模式将竞赛和教学紧密的联系起来，同时注重不同级别的竞赛，如校内组织的月赛、校赛，采用 ACM 竞赛专用在线评测系统 ( Online Judgment)，在指导老师和优秀老学员的指导下，新生们获得了一个参与比赛的机会。而省赛和区域赛、国赛等水平较高，竞争也比较大，这也为学生提供了解自身水平认识差距和不足的一个好机会。在课下以 ACM 竞赛为载体， 节假日时利用视频直播平台将在 ACM 基地进行的现场讲座传播给在家中的队员，务必的让学生的学习积极性和兴趣提升。
总而言之，就是通过比赛促进步，以比赛促发展，通过比赛的检验和锻炼让一批优秀的人才脱颖而出，这也为他们提供了一次极好的锻炼机会。当然在比赛结束后通过总结和分析可以提升 ACM/ICPC 团队对各类题型以及对问题的全局把握能力。
所谓以赛促研，主要是根据 ACM/ICPC 任务重、难度大还包括对学员有较高的逻辑思维、精神力要求，不断提高教师专业和实训指导的能力。对于刚接触 ACM/ICPC 的学生来说，传统的教学模式中压力较大，很多学员会中途放弃。培训团队的学生涉及不同的年级和不同的专业并且基础也不一样，想要快速提高学生的创新意识和创新能力就必须要有一只“双师型”的教学团队来带领学员攻坚克难 [15]。鼓励教师积极的参与到科研和实验的锻炼中去，定期组织教师进行专业化的培训和模拟教学改革，同时组织教师的教学交流会，建设一支具备高素质的计算机专业的双面化的“双师型”教学团队。大力发展以 ACM/ICPC 竞赛为载体的第二课堂，成立编程协会，让不同专业和年级的学生组建自己的团队，实现知识的互动，在协会的正常运作中通过分工协作不断地提升自己的团队凝聚力，为学生提供展现自我的平台，让他们实现新的飞跃。
六 基于 ACM 竞赛的创新型人才培养模式中思想政治教育是重中之重
习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：要把思想政治工作贯穿教育教学的全过程，开创我国高等教育事业发展的新局面。为新的时代确立了思想政治活动的新方针和新的目标。我们培养技术最顶尖的 IT 人才，高科技犯罪给社会带来的危害更加严重，所以思想政治教育是我们培养创新人才的重中之重。计算机教学中融入思政教学，是在高校积极开展思政教学的重要渠道。如何为专业课知识点设计思想政治教育内容，启发、案例、类比、联想等手段充分运用， 同时找准结合点，是研究思想政治教育融入专业课堂的重要内容。在实践中教学中穿插时政教育对于培养高尚品质的创新性人才具有重要意义。
七 结语
ACM 队员都是知名 IT 企业争抢的人才，有极大的就业优势，也是研究生招生最青睐的人才 [16]。我校队员近年就业年薪的起薪都在 16 万以上，我们力争扩大受益面，让更多学生在平常程序设计课堂上能受训 ACM，让编程做题目成为大部分学生的常态，而不是作业负担，激发更多学生创新思维。未来继续以 ACM 赛题制作微课作品集，达到翻转课堂效果，带动“C 语言程序设计”、“数据结构”、“算法设计”课程组老师选编 ACM 赛题建设教学资源。建设一流软件学院，在全省起到学风示范作用。
在本文的研究中，有部分问题依旧没有得到很好的解决：老师给学生安排的作业必须要紧跟着 ACM/ICPC 发展的进程不能一成不变，否则学生之间会相互抄袭。从这个角度来看，教师的压力会逐渐增加，所以在研究中教学工作者需要充分讨论分析找到不同问题中的共性。另一方面， 要求老师必须深入到学生中进行相互探讨，老师的工作量也较大，且探讨中老师必须具备较高素质才能够在指点学生中发挥关键作用，老师和学生之间如何沟通协作的问题这也是后续阶段需要着眼的问题。
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