专创融合教学改革与实践

摘要：创新创业教育是国家战略发展的重要基石，将创新创业教育与专业教育相结合能有效提升学生对创新创业学习的积极性，计算机博弈是一项易于提升学生学习兴趣的课程，以计算机博弈作为切入点，与计算机课程、创新创业教育相结合，既有效提升学生的实践能力，也有效提高学生的创新能力，进一步丰富专创融合、课赛结合教学实践的内涵。

关键词：计算机博弈；专创融合；创新创业

专创融合教学旨在培养具有创新精神、符合社会需求的高素质人才[1]，在专业课程的教学过程需找到适合的切入点，并以此为基础，在各个阶段进行连续性培养，以达到培养目标。计算机博弈是人工智能的一个重要分支，自2011年以来，我国开展了全国大学生计算机博弈大赛和计算机博弈锦标赛，在组织学生参加比赛的初期主要采用单独辅导的方式辅导学生设计计算机博弈软件，从而参与竞赛，该方式的辅导效率较低，受益学生较少，为能使更多学生参与计算机博弈竞赛，在数学与应用数学专业和信息与计算科学教学大纲修订过程中增加了计算机博弈课程[2]，并在全校选修课中也增加计算机博弈竞赛选修课，有效提高了参与学生的总量。通过计算机博弈课程以及参加各项计算机博弈竞赛，有效提高了学生的就业竞争力，参加计算机博弈竞赛的学生的就业率接近100%。计算机博弈课程教学不是一个独立的教学过程，需要在不同教学阶段进行连续性培养，逐步达到教学目标，在教学过程设计中，将基础课、专业基础课等逐步融入计算机博弈课程的内容，并为后续创新教育打下基础。

一、教学模式改革

专创融合教学需要以专业知识作为基础，创新创业教育作为有力补充，才能达到有效的专创融合教学目标。计算机博弈课程的改革主要从两方面入手，其一是将计算机博弈课程和计算机博弈竞赛相结合，其二是将计算机博弈课程和计算机博弈竞赛、创新创业大赛、挑战杯等相结合[3]。这些过程的实施则需要学生具有较为扎实的基础，因此，在教学专业基础课的教学过程中，有效利用各个教学环节，逐步将计算机博弈的相关知识融合到相关的课程中。以计算机博弈竞赛为主体的专创融合教学模式的基本结构如图1所示。

（一）基础课程教学模式的改革

计算机博弈的关键是开发有效的计算机博弈软件，是一项需要将各项计算机技术进行综合应用的工作，如果仅靠集训或学生自己摸索，很难开发出较好的博弈软件。计算机博弈软件需要用到计算机语言、算法与数据结构、计算机博弈等各方面的知识。计算机博弈课程的教学，首先在数学与应用数学专业进行改革试验，数学与应用数学专业的计算机课程较少，主要有C语言程序设计、数据结构与算法等课程，如何有效利用较少的课程将计算机博弈技术融合在这些课程中就成为了计算机博弈课程教改的关键[4]。在数学与应用数学的教学过程中，采用了计算机博弈教学一条龙的教学方式，在C语言程序设计、数据结构与算法的教学过程将各项关键知识点与计算机博弈技术有效结合在一起。计算机博弈竞赛的项目主要以一些比较常见且有乐趣的项目为主，例如：中国象棋、围棋、桥牌、德州扑克、麻将、、军棋等，这些项目的特点是大多数学生都会其中的一些游戏，对这些项目都有一些直观的了解，在将这些项目转化为计算机博弈软件时，学生更容易接受，对于教师来说，所需解决的主要问题就是将这些项目的核心技术如何逐步与相关的计算机课程有机地结合在一起。计算机博弈课程不同于一般的基础课或专业基础课，课程所占的学时数一般较少，以数学与应用数学专业为例，计算机博弈课程所占的学时数仅为32学时，其中还包括8学时的上机，真正可用于教学的课时数仅为24学时，如果在C语言程序设计和数据结构与算法中，将相关的知识有效地与计算机博弈课程相结合，那么，将为计算机博弈课程的教学提供极大的便利，因此，在这些课程的教学过程中，将一些知识的应用与计算机博弈软件开发进行了有效的结合，各个教学环节与计算机博弈软件开发的关系如图2所示。在教学过程中，由于课时限制，不可能结合所有博弈项目进行讲解，只能结合其中一部分项目进行讲解，因此必须对其中的项目进行筛选。计算机博弈项目虽然很多，但从形式上可以分为两类，一类是棋盘类游戏，如围棋、中国象棋等；一类是扑克类游戏，如德州扑克、桥牌等；从信息处理角度也可以分为两类，完备信息，如围棋、中国象棋等；非完备信息，如军棋、桥牌等。

（二）课程设计方案的改革

计算机博弈软件的开发是一项较大的工程，如果仅依靠计算机博弈课程的教学，很难达到较好的效果，为此，需要有效利用计算机相关课程的各个环节。计算机博弈软件的开发，主要由三个重要的环节组成：生成所有可下位置、搜索获得最佳位置和对局面的评估，在先序课程中引入一些相关内容，将有效降低计算机博弈课程的负担，并为计算机博弈课程打下良好的基础。在C语言程序设计和数据结构与算法的教学过程中，在课程设计这个环节，将计算机博弈所需的各部分内容，引入到课程设计环节，例如，在C语言课程设计中，选择的课程设计题目以计算机博弈竞赛项目为主，既包含了棋盘类游戏，也包含了扑克类游戏，学生可以根据各自的兴趣爱好进行选择，课程设计的重点为完成可行下法生成环节，以完成自动对弈为基本目标，这些题目的特点是：复杂度不太高、娱乐性较强、易于实现等。在学生执行选择题目过程中，体现出学生对这类题目的兴趣较高。在数据结构与算法课程设计中，题目的选择则注重搜索算法，课程设计题目的选择同样是与计算博弈相关联、重点解决博弈树的问题，同时也设计了一些特殊博弈项目的题目，例如：专门设计了以“图”为基础的点格棋、海克斯棋等项目，供参加课程设计的学生进行选择，为后续计算机博弈课程打下基础。

（三）专创融合方案的实现

以竞赛为引导，以创新教育为目标，是计算机博弈课程教学的基本指导方针[3]。在实现过程中，主要引入了三项竞赛作为基础，分别是大学生计算机博弈大赛、大学生创新创业大赛和大学生“挑战杯”大赛，同时根据学生兴趣，还指导学生参加类似的大赛，例如：全国大学生计算机程序设计大赛、“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛等，实现以专业知识为基础，创新创业教育为目标的教学、实践模式。在实施过程中，开设了计算机博弈课程，专门介绍计算机博弈基本原理、计算机博弈中使用的各种算法，以及计算机博弈软件的开发，课程目标是使学生具有独立开发计算机博弈竞赛所需的软件，为后续大学生计算机博弈竞赛、大学生创新创业大赛、大学生“挑战杯”大赛打下基础。在计算机博弈课程的教学过程中，采用了理论与实践相结合的教学方式[5]，并根据博弈竞赛的项目，选择具有代表的案例进行教学，重点解决可行下法生成、搜索算法、估值算法、学习算法，在各类算法教学中均以实际案例出发进行讲解，将复杂的计算机博弈问题分解成若干小问题，逐步解决计算机博弈中各个环节的问题，使得学生更容易掌握。由于计算机博弈相关技术的发展速度较快，学生要在相关竞赛中获得较好成绩，就需要学生具有较好的创新能力。在课程教学过程中，根据当前国内外计算机博弈技术的发展，不断引进新技术，培养学生在文献查阅、算法理解、算法实现等各个环节的能力，同时，也起到了教学相辅的作用。全国大学生计算机博弈大赛是计算机博弈课程的直接后继，通过参加全国大学生计算机博弈竞赛，能够很好地检验教学效果，同时，竞赛过程产生的乐趣可以进一步激发学生的学习兴趣。在多届比赛中，绝大多数学生都会参加一届以上的比赛，以首次参赛的经验为基础，进一步学习、研究、开发具有更好功能的计算机博弈软件，自觉投入到创新学习过程中。计算机博弈竞赛又分为辽宁省大学生计算机博弈竞赛和全国大学生计算机博弈竞赛，通常，省赛是在6月左右进行，国赛是在8月中旬进行，通过省赛，参赛学生可以发现所开发的计算机博弈程序的不足，暑期集训则成为提高博弈软件水平的最佳时间，也让学生充分利用暑假阶段，专门从事计算机博弈软件的提高，有效利用了暑假时间，这段时间也是提高学生创新能力的最佳时间。大学生创新创业大赛和大学生“挑战杯”是一项大型的竞赛项目，是一类既要考虑实现，又要进行适当深入研究的竞赛，同时还需要撰写报告、论文等，对学生的综合能力要求比较高，学生进行计算机博弈竞赛主要完成了项目实现方面的训练，通过创新创业大赛和“挑战杯”大赛，能进一步提高学生的素质和综合实践能力[6]。在计算机语言课程、数据结构与算法课程、计算机博弈课程以及相关课程设计的基础上，一些同学已经真正具备参加创新创业大赛的基础，避免了学生无的放矢地选择一些项目进行创新创业大赛的情况，在实际运行过程中，采用了计算机博弈竞赛与创新创业大赛和“挑战杯”相结合的模式。计算机博弈竞赛以实现具体内容为主，重点在于提高软件的“AI”，而创新创业大赛和挑战杯则偏重于研究，重点进行算法、效果等比较，将两者有效结合，才能较好地完成创新创业大赛或挑战杯。同时，通过创新创业大赛和挑战杯的训练进而将研究得到的成果撰写成论文。上述的实践过程，渐进地培养了参与学生的创新能力，并取得了良好的效果。

二、实施成效

采用上述专创融合的模式进行教学，历时已经近10年，尤其是近5年来是获得最佳效果的阶段，自2016年至今，指导学生参加计算机博弈竞赛7次，其中5次为全国大学生计算机博弈大赛，2次为辽宁省本科大学生计算机博弈竞赛，参加各项创新创业大赛和挑战杯（包括校赛）5次，指导学生参加“蓝桥杯”辽宁省软件与信息技术人才大赛2次，指导学生参加“蓝桥杯”全国软件与信息技术人才大赛1次。近几年来，组织学生参加各项省级及以上竞赛，获部级一等奖11项、二等奖22项、三等奖24项，辽宁省一等奖11项、二等奖8项、三等奖8项。本科生以第一作者发表计算机博弈类论文5篇、获批软件著作权1项。通过计算机博弈竞赛、创新创业竞赛、“挑战杯”大赛的训练，培养了一批具有良好素质的学生，有效提高了学生的就业竞争率，参与学生的就业率接近100%，部分成绩较好的学生在就业、考研和保研中都取得很好的效果，例如在毕业生中不少学生被一些大型公司录用为技术人员，其中包括：百度、阿里、微软等国际、国内大型知名公司，同时，经过创新创业训练的学生，由于其分析问题、解决问题的能力提高，在保研、考研中也更具有优势，不少学生被国内一流大学录取，其中包括东北大学、天津大学、东南大学和北京科技大学等。在专创融合的教学过程中，对教师要求较高，不仅需要在课程教学中讲授专业知识，同时还需要将创新理念融合到教学过程中，在指导学生进行各项竞赛时，还需要教师能及时了解所需的最新知识、技术等，因此，专创融合的教学模式也督促教师不断学习和实践，这样才能更好地指导学生进行创新实践，同时也能有效提高教师的业务能力，达到了教学相长的效果。

三、结束语

专创融合教学模式是教学过程的一种凝练，需要教师对教学过程和目标有深入的理解，并根据课程结构选择一条合适的线路，在与专业目标相符的条件下推进实行，将专业课程体系和创新教育有机融合。专创融合教学模式的方向选择也需要与社会需求相结合，在本案例中选择了人工智能方向，并以人工智能方向中的一个重要分支———机器博弈作为切入点，为参与学生在就业、考研、保研、创业等方面打下扎实的基础。

参考文献：

[1]杨峰，杨新娟，王艳花.专创融合的教育理念与实践：基于综合型人才培养的视角[J].高教学刊，2017（16）：41-44.

[2]马爱军，黄义武，宋述刚.应用数学专业创新型人才培养探讨[J].长江大学学报，2008（3）：355-357.

[3]张佳景，李静，刘小利，等.创新创业竞赛与高校育人的思考与实践[J].河北农业大学学报，2017（6）：92-95.

[4]李国祥.计算机应用型人才的创新意识和实践能力培养探索[J].现代计算机，2016（28）：22-24.

[5]房秀荣.教学实践中的培养与创新模式探索[J].高教学刊，2017（21）：47-49.

[6]屈慧洁.大学生创新创业大赛对高校人才培养模式的影响研究[J].教育现代化，2018（23）：34-35.

作者：李媛 王静文 王博 单位：沈阳工业大学