新工科計算機(jī)專業(yè)賽教融合教學(xué)的探索

姜思羽 陳雪佩 李宇耀 宋鵬飛

［摘 要］ 為了更好地應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革、支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展等戰(zhàn)略，新工科建設(shè)在持續(xù)推進(jìn)。目前研究表明，新工科專業(yè)學(xué)生更為關(guān)注自身技能的提升，而傳統(tǒng)的計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)存在知識橫向封裝、教師“滿堂灌”、學(xué)生實(shí)踐能力不足等問題。在新工科專業(yè)背景下，以計算機(jī)學(xué)科競賽為教學(xué)目標(biāo)，探索一種適合于全體計算學(xué)專業(yè)學(xué)生的基于編程競賽為平臺的教學(xué)模式，以此來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力，提高實(shí)踐能力和動手能力，成為新時代高素質(zhì)的復(fù)合型人才。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；編程競賽；賽教融合；教學(xué)模式；綜合能力

［基金項(xiàng)目］ 2022年度教育部—阿里云產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人實(shí)踐條件和實(shí)踐基地建設(shè)項(xiàng)目“以獲獎作品為案例的時間教學(xué)基地建設(shè)”（202203）；2021年度廣東外語外貿(mào)大學(xué)校級課程思政示范課堂“多語言情報分析”（202111）；2022年度廣東省本科高校在線開放課程指導(dǎo)委員會重點(diǎn)研究課題“以省賽獲獎優(yōu)秀作品為教學(xué)案例的實(shí)踐教學(xué)在線開放課程建設(shè)研究”（2022ZXKC149）

［作者簡介］ 姜思羽（1992—），女（滿族），黑龍江齊齊哈爾人，軟件工程博士，廣東外語外貿(mào)大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，主要從事軟件工程研究；陳雪佩（2001—），女，廣東汕尾人，廣東外語外貿(mào)大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2019級軟件工程專業(yè)本科生，研究方向?yàn)檐浖こ?；宋鵬飛（1990—），男，河南臨潁人，碩士，廣東外語外貿(mào)大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院助教（通信作者），主要從事高校思想政治教育研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）27-0085-04 ［收稿日期］ 2022-08-12

當(dāng)前，在新一輪科技革命引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革的新趨勢、立德樹人新要求下，深化我國高等工程教育改革，加快新工科建設(shè)與發(fā)展具有重大意義［1-3］。隨著新工科的提出，社會對計算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才的綜合能力要求也不斷提升。學(xué)生不但需要具備扎實(shí)的理論功底，還需要具備較好的動手實(shí)踐能力。高校是重要的人力資源開發(fā)市場，人才的培養(yǎng)離不開學(xué)校的教育。因此，為了給社會不斷輸出優(yōu)秀的計算機(jī)專業(yè)人才，高校應(yīng)當(dāng)更加注重教育質(zhì)量。賽教融合的教學(xué)模式是一種教學(xué)變革的手段，旨在提高學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力，從而能更好地迎合當(dāng)今社會的需求。通過編程競賽對計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的能力進(jìn)行有效培養(yǎng)，已經(jīng)成為目前高校教育探索的方向。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往存在理論和實(shí)踐脫節(jié)的問題，這可能會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足。以“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程為例，教師偏重于理論教學(xué)，在課堂上先講清楚相關(guān)理論再上機(jī)驗(yàn)證，實(shí)踐過程往往被學(xué)生理解為理論教學(xué)的課后驗(yàn)證和加深理解，這種模式可能會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率不高，教學(xué)效果不理想。隨著編程競賽的體系趨于成熟，大多數(shù)高校目前正在極力變革，開展賽教融合的教學(xué)模式，以此提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步提高學(xué)生的能力。

在這樣的時代背景下，本文以廣東外語外貿(mào)大學(xué)（簡稱廣外）“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程為例，探討賽教融合模式對新工科下的計算機(jī)專業(yè)學(xué)生技能的培養(yǎng)效果。

一、新工科下計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)融入編程競賽的優(yōu)勢

我國于2017年正式開展以新工科建設(shè)為目標(biāo)的新時代中國高等工程教育，其主要內(nèi)容是貫徹以人為本的教育理念，以多學(xué)科交叉融合、產(chǎn)教結(jié)合、校企合作為主要途徑，大力培養(yǎng)適應(yīng)并滿足未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的，具有更強(qiáng)實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、國際競爭力的高素質(zhì)、復(fù)合型人才。在新工科的時代背景下，國內(nèi)高校為迎合國家對復(fù)合型人才培養(yǎng)的要求，正極力開展教育變革。同時，隨著編程競賽的體系趨于成熟，賽教融合的教學(xué)模式已經(jīng)成為教育變革的方向。“賽教結(jié)合，以賽促教”的教學(xué)理念使理論知識與實(shí)踐高效融合，對學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣、深入掌握專業(yè)知識有著非常重要的意義與作用［4］。得益于該教學(xué)模式，學(xué)生的創(chuàng)新思維、動手實(shí)踐能力和溝通協(xié)作能力都有所提高，符合新工科建設(shè)下國家對人才的期望。

（一）提高學(xué)習(xí)興趣，樹立正確目標(biāo)

由于技術(shù)無時無刻不在更新，高校專業(yè)課跟不上互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的步伐，這就需要學(xué)生自學(xué)來擴(kuò)充自身的知識儲備，學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)目標(biāo)便是推動個人發(fā)展的主要動力［5］。不少學(xué)生對互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)存在“高需求、高薪水”的認(rèn)知偏差，于是盲目報考了計算機(jī)專業(yè)，然而專業(yè)課程對初學(xué)者來說難度較大，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會受到較大的打擊。另外，以廣外為例，計算機(jī)專業(yè)采用大類招生的方式，學(xué)生到大二才選擇具體的專業(yè)方向，也會導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)方向不明確。

賽教融合的教學(xué)模式使得學(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變成“我要學(xué)”，更能發(fā)揮學(xué)生的積極主動性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。相較傳統(tǒng)教學(xué)，賽教融合將學(xué)以致用發(fā)揮到極致，學(xué)生在參加比賽的過程中也能樹立正確的目標(biāo)。

（二）提高實(shí)踐能力，增強(qiáng)競爭力

隨著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)技術(shù)的不斷更新，各企業(yè)對IT人才綜合能力的要求也不斷調(diào)整，高校應(yīng)該積極適應(yīng)新時代對計算機(jī)人才的新要求，在人才培養(yǎng)方案和教育體系上做出適當(dāng)調(diào)整，擔(dān)當(dāng)起人才培養(yǎng)和社會服務(wù)的重要責(zé)任。目前，很多高?；蚪處熑圆捎脗鹘y(tǒng)的教學(xué)方式，重理論而輕實(shí)踐，普遍存在“課上能聽懂，上機(jī)做不出”的現(xiàn)象。在新工科人才培養(yǎng)過程中，更加重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。編程競賽的融入，拓展了專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，將社會問題和思想政治教育融入其中，加深拓展理論知識，鍛煉實(shí)踐能力，培養(yǎng)競爭意識，增強(qiáng)自身的競爭力，為以后進(jìn)入工作崗位奠定良好基礎(chǔ)。

（三）提高協(xié)作能力，促進(jìn)全面發(fā)展

工科學(xué)生主要從事技術(shù)科研工作，社會對其普遍存在沉悶、不善言辭的刻板印象。賽教融合的教學(xué)模式，選擇以團(tuán)隊協(xié)作方式開展的編程競賽為平臺，使學(xué)生在參加競賽的過程中能夠表達(dá)出自己的真實(shí)想法，積極主動的溝通使成員彼此相互磨合，提高團(tuán)隊協(xié)作的能力。良好的溝通協(xié)作能力，有利于未來在工作中與同事營造良好的工作氛圍，增強(qiáng)組織的凝聚力，提高團(tuán)隊工作效率，確保團(tuán)隊工作的順利進(jìn)行。學(xué)生參加團(tuán)隊編程競賽，各方面能力都能得到提升，從而促進(jìn)個人的全面發(fā)展。

二、競賽模式融入的難點(diǎn)與解決思路

編程競賽在推進(jìn)新工科教育建設(shè)、深化教育變革和培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才中起到至關(guān)重要的作用，然而，高校教育融入競賽模式并非易事，在推進(jìn)賽教融合過程中可能會存在教師能力不足、學(xué)生積極性不高、教材與課程案例不知如何選擇等問題，影響人才培養(yǎng)的效果。為了盡可能發(fā)揮編程競賽對學(xué)生能力培養(yǎng)的優(yōu)勢，高校必須充分研究這些難點(diǎn)，尋找高效的解決方法。

（一）教師團(tuán)隊能力不足

競賽模式融入的首要難點(diǎn)是教師團(tuán)隊自身能力和素質(zhì)不足，大多數(shù)工科類教師本身并沒有參與編程競賽或企業(yè)工作的經(jīng)驗(yàn)，理論知識豐富但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏。2017年教育部指出逐步提高企業(yè)參與高校教學(xué)的程度，健全多元化的辦學(xué)體制，全面推進(jìn)高校與企業(yè)協(xié)同育人。校企合作的方式可以彌補(bǔ)高校教師實(shí)踐能力不足的問題。在假期，高?？梢匝埰髽I(yè)人員擔(dān)任導(dǎo)師，開展一系列的教師培訓(xùn)講座，提高教師的教學(xué)水平，教師在培訓(xùn)中作為知識的接受者，能夠進(jìn)一步了解學(xué)生的需求，從而在教學(xué)中制訂符合學(xué)生發(fā)展的教學(xué)方案。

（二）學(xué)生積極性不高

應(yīng)試教育的限制、高校缺乏對學(xué)生實(shí)踐能力的鍛煉、學(xué)生對競賽認(rèn)知片面都是導(dǎo)致學(xué)生參加競賽的積極性不高的原因，這使競賽模式的融入變得更加困難。為了激發(fā)學(xué)生參與競賽的積極性，高校應(yīng)加強(qiáng)競賽宣傳工作和健全競賽模式融入的教育體系。一方面，高?？梢远ㄆ谂e辦關(guān)于競賽的宣傳講座，豐富學(xué)生對競賽的認(rèn)知，邀請教師或?qū)W長分享參賽經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生參賽興趣。另一方面，高校應(yīng)該健全融入競賽模式的教育體系，制定一系列考核制度和獎勵機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生積極參加競賽，通過參加競賽使自身的實(shí)踐能力得到提高。

（三）教學(xué)內(nèi)容制定難度較高

競賽模式融入專業(yè)課程教學(xué)的主要方式是開展基于競賽案例的教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容融入競賽案例，讓學(xué)生對競賽題目的特點(diǎn)有更深入的了解，繼而拓展編程思維，提高編程能力。由于編程競賽題靈活性較大，難度普遍偏高，教學(xué)內(nèi)容的制定是教學(xué)中融入競賽的主要難點(diǎn)。針對該難題，高?？梢猿闪ｉT的課程內(nèi)容研究團(tuán)隊，一方面，收集適合用于教學(xué)的競賽題目案例，對難度較大的試題進(jìn)行改造，降低案例的難度，使其符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。另一方面，任課教師可以從基礎(chǔ)知識和課堂講解出發(fā)，根據(jù)編程競賽的出題風(fēng)格和背景等自擬案例。有條件的高?？梢远ㄆ诮M織研究團(tuán)隊成員與競賽主辦方進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，使賽教融合取得更好的效果。

三、廣外計算機(jī)專業(yè)課程融合案例

我校計算機(jī)系對于專業(yè)課程和編程競賽的融合主要從以下四點(diǎn)進(jìn)行完善和發(fā)展。

（一）教師競賽知識的培訓(xùn)

針對教師沒有參與編程競賽或企業(yè)工作的經(jīng)驗(yàn)、理論知識豐富但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏等問題，組織我校集訓(xùn)隊指導(dǎo)教師去編程競賽強(qiáng)校學(xué)習(xí)和交流經(jīng)驗(yàn)，與我校周邊的互聯(lián)網(wǎng)公司緊密合作，在為公司提供曝光度以及應(yīng)屆生源的同時，邀請企業(yè)權(quán)威人士為教師進(jìn)行校企專業(yè)技能對接的培訓(xùn)與講座，加強(qiáng)高校與企業(yè)的交流。

（二）課前做好預(yù)習(xí)工作

現(xiàn)階段，部分本校本專業(yè)學(xué)生理解其學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法有一定難度，因?yàn)槠渲幸恍└拍钶^為抽象，而編程競賽題目大多與生活實(shí)際和計算機(jī)知識相關(guān)聯(lián)，較有趣味性。在課前，教師可以聯(lián)合學(xué)校ACM集訓(xùn)隊老師及成員，結(jié)合各種比賽和項(xiàng)目中的相關(guān)場景和問題模型，整理完善后提供相關(guān)知識點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)用背景。以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其積極性，并為希望深入學(xué)習(xí)的學(xué)生提供方向和途徑。

為掌握學(xué)生對于賽教融合這種教學(xué)模式的了解度和接受度，我們對本校本專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，最終收集了100份問卷，內(nèi)容涵蓋學(xué)生自身參加競賽的情況、學(xué)校對編程競賽的重視程度等。根據(jù)問卷結(jié)果，高達(dá)64.13%的學(xué)生更傾向于“老師講解與線上學(xué)習(xí)相結(jié)合”的教學(xué)方式。線上學(xué)習(xí)有著較為豐富的資源，例如LeetCode、AcWing等網(wǎng)站有著許多針對某一算法難點(diǎn)原理的講解視頻及相關(guān)模板題。精選其中較為簡單的部分作為預(yù)習(xí)資料能夠拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)面，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（三）課中融入競賽案例

在我校“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程中，使用的教材有理論知識偏多、實(shí)踐案例較少的特點(diǎn)，學(xué)生較難將所學(xué)知識和代碼相結(jié)合。競賽經(jīng)典教材，如《挑戰(zhàn)程序設(shè)計競賽》和《算法競賽入門經(jīng)典》，都可以很好地輔助學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)際。但也應(yīng)當(dāng)注意上述競賽書籍普遍難度較高，并不適用于基礎(chǔ)課程，應(yīng)在保留原本教材的基礎(chǔ)上，節(jié)選部分競賽教材的入門章節(jié)融入教學(xué)。

教師在上課講解的例題以及作業(yè)布置的題目選擇上，也可以與競賽有機(jī)融合。雖然競賽真題考查知識點(diǎn)明確且質(zhì)量高，但普遍難度過大，直接照搬競賽真題作為課程習(xí)題并不可取。各種做題網(wǎng)站上也有許多好題，但存在題目表述不清或是數(shù)據(jù)有誤的情況。而教材上的例題往往又存在難度過低、過于典型、數(shù)量較少的缺陷。我們認(rèn)為可以聘請校ACM集訓(xùn)隊的老師、學(xué)生或業(yè)界權(quán)威出題組對課程題目進(jìn)行優(yōu)化：搜羅各大賽事、做題網(wǎng)站的題目，對它們進(jìn)行改編、勘誤。將競賽題目融入課程習(xí)題中，將質(zhì)量良好的習(xí)題擴(kuò)充進(jìn)題庫，有助于學(xué)生對知識點(diǎn)的形象理解以及知識點(diǎn)的鞏固。

（四）課后優(yōu)化考核模式

本校“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“算法設(shè)計與分析”三門課程的期中、期末考核方式較好地體現(xiàn)了賽教融合。因?yàn)檫@三門課程都需要學(xué)生將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化成代碼實(shí)現(xiàn)，所以均是在本校的機(jī)房，通過官方在線判題系統(tǒng)進(jìn)行上機(jī)考試?？荚囆问娇己四Ｊ讲捎肁CM賽制，即在規(guī)定時間內(nèi)完成不同知識點(diǎn)的編程題目。但該考核方式存在缺陷：每道題目只有通過或者不通過兩種結(jié)果，每道題都有多個測試點(diǎn)，必須通過了所有的測試點(diǎn)才算通過，提交錯誤答案之后看不到具體的錯誤測試點(diǎn)。而由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，在三小時的考試中，3～5題是一個可以接受的數(shù)量。綜上所述，題目采用“一票否決制”，題目數(shù)量少，教師很難對學(xué)生的程度給出細(xì)致的劃分。針對以上問題，考核可以采用更為寬松的判題方式，如讓判題機(jī)根據(jù)通過的測試點(diǎn)按比例給分。同時，可以在答案未通過測試點(diǎn)時返回錯誤信息，方便學(xué)生進(jìn)行調(diào)試，降低考試難度。

經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生在了解競賽能提升能力和豐富履歷的前提下，仍然對競賽望而卻步，有56.25%的學(xué)生認(rèn)為編程競賽的難度過大。因此學(xué)校應(yīng)始終將激發(fā)學(xué)生積極性和提高學(xué)生認(rèn)知作為工作重點(diǎn)，通過優(yōu)化獎勵制度的方式來推動賽教融合。

業(yè)內(nèi)有許多難度較低的競賽，可以作為普通學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，例如藍(lán)橋杯省級比賽。將一個難度較低的比賽獎項(xiàng)作為課程考核的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，以此激勵學(xué)生并為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供目標(biāo)和導(dǎo)向，讓競賽融入不同層次學(xué)習(xí)成為可能。

結(jié)語

本文探討了相對于傳統(tǒng)工科教學(xué)，新工科下計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)融入編程競賽模式在提高學(xué)生興趣、培養(yǎng)學(xué)生各方面能力方面所表現(xiàn)的優(yōu)勢，分析了競賽模式融入教學(xué)可能存在的難點(diǎn)并提供了解決思路，以廣東外語外貿(mào)大學(xué)課程如何融入競賽模式為例進(jìn)行梳理，針對課前、課中、課后三個維度提出優(yōu)化措施，為培養(yǎng)新工科創(chuàng)新型、復(fù)合型人才提供參考。

參考文獻(xiàn)

［1］王瑞錦，吳勁，周世杰，等.新工科背景下“信息安全系統(tǒng)研發(fā)”實(shí)驗(yàn)課程的重構(gòu)［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2020，37（9）：231-235.

［2］孫大為，張玉清.新工科背景下計算機(jī)系統(tǒng)思維能力培養(yǎng)模式探析［J］.計算機(jī)教育，2020（7）：94-97.

［3］王文東，袁小慶，史儀凱，等.新工科人才培養(yǎng)中基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索［J］.大學(xué)教育，2019（7）：30-32+43.

［4］薛冬梅.新工科背景下堅持賽教融合強(qiáng)化人才實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)初探［J］.現(xiàn)代教育論壇，2021，4（4）：13-17.

［5］王穎.新工科背景下高職計算機(jī)賽教融合教學(xué)探索［J］.知識文庫，2022（1）：118-120.

Exploration on the Integration of Competition and Teaching in Computer Major for Emerging Engineering Education

JIANG Si-yu， CHEN Xue-pei， LI Yu-yao， SONG Peng-fei

（Guangdong University of foreign studies， School of information science and technology， Guangzhou， Guangdong 510000， China）

Abstract： In order to better respond to the new round of scientific and technological revolution and industrial change， and to support the strategy of innovation-driven development， the construction of emerging engineering education is being promoted continuously. Current research shows that students of new engineering majors are more concerned about the improvement of their own skills， while the traditional teaching of computer professional foundation has the problem of imparting knowledge mechanically and students insufficient practical ability. Under the background of emerging engineering education， taking the computer subject competition as the teaching goal， this paper explores a teaching mode based on programming competition for all students majoring in computing， so as to cultivate students computing thinking and innovation ability， improve their practical ability and operational ability， and helps them become high-quality compound talents in the new era.

Key words： emerging engineering education; programming competition; integration of competition and education; teaching mode; comprehensive capability