摘要：通過分析各高校在線評測系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，結(jié)合北京化工大學(xué)在線評測系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)際，對九年來的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的編程課程教學(xué)實(shí)踐和程序設(shè)計(jì)類學(xué)科競賽的培養(yǎng)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整理研討。經(jīng)驗(yàn)表明，文章分析的以在線評測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以學(xué)科競賽為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)模式有利于培養(yǎng)優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

　　關(guān)鍵詞：程序在線評測系統(tǒng);學(xué)科競賽;實(shí)踐教學(xué)

　　引言近年來，全國高校對于大學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)越來越重視，而對于計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，提高自己的動(dòng)手編程能力也就是提高了實(shí)踐能力。程序設(shè)計(jì)類課程具有入門難，兩極分化嚴(yán)重、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。對于各大高校，計(jì)算機(jī)專業(yè)的競賽具有參加人才難挑選，培養(yǎng)難度高等特點(diǎn)。

　　所以，如何滿足新時(shí)期教育發(fā)展的需求，如何提高實(shí)踐教學(xué)的成果，如何培養(yǎng)具有更高水平的程序設(shè)計(jì)類競賽人才，是高校教師亟待解決的問題。隨著我國教育信息化研究的不斷深入和進(jìn)程不斷加快，各大高校紛紛將現(xiàn)有的教育技術(shù)引入到實(shí)踐教學(xué)中。為此，作者將北京化工大學(xué)在線評測系統(tǒng)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中，對所收集的大量實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理統(tǒng)計(jì)和分析得出，使用新的基于在線評測系統(tǒng)的教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)校和學(xué)生參加計(jì)算機(jī)類相關(guān)競賽的積極性并獲得優(yōu)異的成績。

　　一、在線評測系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　在線測評(OnlineJudge，OJ)系統(tǒng)，起源于ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽(ACMInternationalCollegiateProgrammingContest，ACMICPC)[1]。經(jīng)過ACM競賽30多年的發(fā)展[4]，各大高校紛紛開發(fā)了屬于自己的在線評測系統(tǒng)。其中國內(nèi)著名的OJ系統(tǒng)包括：北京大學(xué)的POJ，該網(wǎng)站有強(qiáng)大的軟硬件系統(tǒng)，每天代碼提交次數(shù)高達(dá)3000次;浙江大學(xué)的ZOJ，浙江大學(xué)通過ZOJ舉辦浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力考試(PAT)，PAT的成績可以作為多家企業(yè)招聘和研究生復(fù)試的機(jī)試成績。

　　此外杭州電子科技大學(xué)的HDOJ、電子科技大學(xué)的UESTCOJ和華中科技大學(xué)的HustOJ都在程序競賽領(lǐng)域有較高的知名度。國外知名的在線評測系統(tǒng)有西班牙Valladolid大學(xué)的OJ(UVA)、俄羅斯Ural立大學(xué)OnlineJudge(U-RAL)、Codeforces和atcoder等。近年來各大公司也使用一些針對求職面試的在線評測系統(tǒng)，比如國內(nèi)知名的牛客網(wǎng)和計(jì)蒜客等。這些評測系統(tǒng)，不僅廣泛應(yīng)用于教學(xué)、對學(xué)科競賽人員的培訓(xùn)和求職面試中，還對外開放注冊，為其他程序愛好者們提供題庫和代碼評測服務(wù)。

　　二、基于在線測評系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)

　　目前，在線評測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在各大高校計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和競賽的培養(yǎng)中。在教學(xué)方面，各大高校將該系統(tǒng)直接應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)類課程的上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[2]。任課教師根據(jù)程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體要求[3]，合理布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，新增題目或者從題庫中選擇合適的題目供學(xué)生上機(jī)練習(xí)。學(xué)生在編寫、調(diào)試完程序后，將程序提交給評測系統(tǒng)進(jìn) 行判斷。評測系統(tǒng)會(huì)在后臺(tái)進(jìn)行編譯，并結(jié)合測試輸入樣例得出運(yùn)行結(jié)果，與測試輸出樣例進(jìn)行比對，給出評判結(jié)果。

　　教師可以通過系統(tǒng)在網(wǎng)上抽查學(xué)生作業(yè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題給出指導(dǎo)，該系統(tǒng)的使用大大減輕教師的工作壓力。學(xué)生課后可以繼續(xù)登錄系統(tǒng)，完成未完成的實(shí)驗(yàn)，保證了教學(xué)的連續(xù)性在一定程度上，提高了教學(xué)質(zhì)量。在課程范圍方面，該系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中在C/C++語言、Java語言、Python語言的教學(xué)上，對這幾門語言的教學(xué)質(zhì)量有很大提高。而對于其他計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)的課程，例如編譯原理、算法分析和設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)庫原理等涉及較少[4]。在計(jì)算機(jī)類學(xué)科競賽的培養(yǎng)中，各大高校使用在線評測系統(tǒng)選拔參加學(xué)科競賽的學(xué)生，進(jìn)行模擬比賽，提高競技水平。

　　三、本校實(shí)例

　　(一)北京化工大學(xué)在線評測系統(tǒng)

　　我校基于開源的HustOJ系統(tǒng)部署了北京化工大學(xué)在線評測系統(tǒng)(OnlineJudgesystemofBUCT)，主要用于我校程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐教學(xué)、校內(nèi)周賽、月賽、“藍(lán)橋杯”軟件大賽的選拔和集訓(xùn)以及參加ACM競賽的隊(duì)員集訓(xùn)[5]。北京化工大學(xué)在線測評系統(tǒng)(BUCTOJ)使用php語言開發(fā)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫使用MySQL，采用B/S架構(gòu)，主要系統(tǒng)模塊包括系統(tǒng)維護(hù)和管理、題庫管理、實(shí)時(shí)狀態(tài)、排名、競賽和作業(yè)、ACM競賽專區(qū)、討論版。

　　經(jīng)過多年不斷的豐富和完善，BUCTOJ已經(jīng)積累了近5000道編程題目，題目類型涵蓋了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析、C/C++語言程序設(shè)計(jì)、Java語言程序設(shè)計(jì)、Python語言程序設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、ACM/ICPC程序設(shè)計(jì)方法與實(shí)踐[6]等幾門課程的主要知識(shí)點(diǎn);題目難度覆蓋面也很廣，有適合剛?cè)腴T新手的題目，有適合入門以后需要多加練習(xí)的題目，有適合選拔學(xué)生競賽的題目，有適合參加學(xué)科競賽學(xué)生訓(xùn)練的題目等多種類型題目。BUCTOJ系統(tǒng)已經(jīng)有超過70萬份代碼的提交，這些數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，我們可以使用這些數(shù)據(jù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，實(shí)踐水平進(jìn)行合理的分析，專業(yè)性的進(jìn)行培養(yǎng)。

　　(二)OJ系統(tǒng)在我校的應(yīng)用

　　OJ系統(tǒng)已經(jīng)在我校程序設(shè)計(jì)教學(xué)和學(xué)科競賽中使用了九年時(shí)間，在使用過程中，我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累方法，形成一整套基于在線評測系統(tǒng)的課程教學(xué)和學(xué)科競賽培養(yǎng)方案。

　　1.實(shí)時(shí)評測教學(xué)

　　系統(tǒng)管理員在開學(xué)初將學(xué)生的信息導(dǎo)入OJ中，根據(jù)學(xué)號(hào)生成相應(yīng)的賬號(hào)。任課教師可以通過評測系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能，查看學(xué)生做題情況，對學(xué)生做題過程中遇到的共性問題給予針對性的講解和及時(shí)指導(dǎo)，對排名靠前的同學(xué)可以進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)為學(xué)科競賽人員，對排名靠后的學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)輔導(dǎo)。為適應(yīng)不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，教師可以根據(jù)學(xué)生的知識(shí)掌握情況，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)行題目的分級(jí)分類，從而達(dá)到有效反饋、合理調(diào)控、提高課堂教學(xué)效果的目的。

　　2.更好的教學(xué)效能

　　教師把例題和課后作業(yè)題目掛到在線評測系統(tǒng)上，例題幫助學(xué)生進(jìn)行熟悉練習(xí)，課后作業(yè)設(shè)置好起止時(shí)間，學(xué)生通過在線評測系統(tǒng)按時(shí)間要求進(jìn)行作業(yè)提交，系統(tǒng)會(huì)統(tǒng)計(jì)出每道題目的提交次數(shù)、提交通過的題目數(shù)量及所使用的編程語言，對本次作業(yè)的完成情況進(jìn)行排名，并可導(dǎo)出到Excel文件。

　　教師可以方便地獲取到所有學(xué)生每道題目的做題情況，查看是否抄襲，記錄總結(jié)學(xué)生遇到的問題，在課堂教學(xué)中進(jìn)行針對性講解。在線評測系統(tǒng)的使用，簡化作業(yè)批改，使教師可以注重教育教學(xué)及自身素質(zhì)的提高，從而提高教學(xué)效能。學(xué)生提交作業(yè)后，系統(tǒng)會(huì)快速給出評判結(jié)果，及時(shí)得知作業(yè)完成情況，即可進(jìn)行后續(xù)修改與再次提交，與傳統(tǒng)收發(fā)作業(yè)的模式相比，這種方式科學(xué)運(yùn)用了生物心理學(xué)的規(guī)律，既縮短了反饋周期，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和學(xué)習(xí)熱情。

　　3.公平客觀的考核評價(jià)機(jī)制

　　使用在線評測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課考核，評判結(jié)果公正客觀。學(xué)生通過使用在線評測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對每次考核內(nèi)容的系統(tǒng)化管理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前課程學(xué)習(xí)的薄弱部分，主動(dòng)彌補(bǔ)。每次考核都會(huì)給出系統(tǒng)排名，可使學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)差距，從而能對自身提出更高要求，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。此外，將該系統(tǒng)直接用于學(xué)生程序設(shè)計(jì)語言類課程的考試上，傳統(tǒng)的試卷考試對于程序設(shè)計(jì)語言類課程有很大的局限性，對老師的批改、學(xué)生的創(chuàng)新都有很大的影響。我們可以使用該系統(tǒng)，進(jìn)行上機(jī)考試，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的題目。這一方法更加公平公正。

　　四、數(shù)據(jù)分析

　　(一)“藍(lán)橋杯”軟件大賽獲獎(jiǎng)數(shù)據(jù)和代碼提交數(shù)我校從第四屆(2013年)“藍(lán)橋杯”開始參加軟件類大賽，至今已經(jīng)參加了七屆，對第四屆(2013年)到第十屆(2019年)我校參加“藍(lán)橋杯”軟件大賽的獲獎(jiǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。可以看出我校在“藍(lán)橋杯”軟件大賽中獲獎(jiǎng)總數(shù)呈上升趨勢，圖中的水平線對應(yīng)的為某一項(xiàng)的平均值，平均獲獎(jiǎng)數(shù)為36，這證明我校基于OJ的計(jì)算機(jī)學(xué)科競賽培養(yǎng)有一定的成績。

　　我校在“藍(lán)橋杯”軟件大賽省賽在獲獎(jiǎng)數(shù)量也呈上升趨勢由2013年的19項(xiàng)增加到2019年的47項(xiàng)。“藍(lán)橋杯”軟件大賽的規(guī)則是省賽一等獎(jiǎng)選手獲得直接進(jìn)入全國總決賽資格。我們可以看出我校在全國總決賽的獲獎(jiǎng)情況有波動(dòng)。與省賽相比，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)國賽的獲獎(jiǎng)受很多因素的影響，例如我校師生對藍(lán)橋杯的重視程度不如ACM/ICPC，沒有投入更多的精力;某一屆學(xué)生對編程的興趣感的強(qiáng)弱;某一屆學(xué)生生源地的影響(部分省份在中學(xué)時(shí)就會(huì)進(jìn)行編程教育)。

　　教育論文投稿刊物：《科教導(dǎo)刊(電子版)》(旬刊)創(chuàng)刊于2009年，是由湖北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主管，湖北科教導(dǎo)刊雜志社主辦，面向全國公開發(fā)行的省級(jí)期刊。國家新聞出版總署批準(zhǔn)(新出審字〔2012〕872號(hào))國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號(hào)為：CN42-9001/N，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN1674-6813。

　　五、結(jié)束語

　　經(jīng)過九年教學(xué)實(shí)踐證明，基于北京化工大學(xué)在線評測系統(tǒng)的教學(xué)實(shí)踐研究，取得了良好的教學(xué)成果，為我校培養(yǎng)了一批具備編程能力和參加競賽的學(xué)生，并在各種計(jì)算機(jī)學(xué)科競賽中獲得了優(yōu)秀的成績。但是不能過分依賴系統(tǒng)，教師的引導(dǎo)和監(jiān)督作用不可忽視。如果缺乏教師的引導(dǎo)和監(jiān)督，容易導(dǎo)致學(xué)生流于形式，影響學(xué)習(xí)。

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　　作者：劉勇，田凱，周曉琳，吳佳偉*