高職“算法設(shè)計”課程教學改革
——以溫州職業(yè)技術(shù)學院為例

項道東

（溫州職業(yè)技術(shù)學院 信息技術(shù)系，浙江 溫州 325035）

高職“算法設(shè)計”課程教學改革
——以溫州職業(yè)技術(shù)學院為例

項道東

（溫州職業(yè)技術(shù)學院 信息技術(shù)系，浙江 溫州 325035）

為解決課堂教學形式單一、內(nèi)容抽象枯燥、師生互動不足、教學效果不佳等問題，溫州職業(yè)技術(shù)學院“算法設(shè)計”課程從通俗性、實用性出發(fā)，重塑教學內(nèi)容，結(jié)合HDOJ平臺開展分層分組教學，并采用多元化評價。實踐證明，精選教學內(nèi)容，以任務(wù)驅(qū)動實施分層分組教學，引入多元化評價，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生的邏輯思維能力。

高職院校；算法設(shè)計；HDOJ平臺；任務(wù)驅(qū)動

李克強總理在《2016年政府工作報告》中首提“新經(jīng)濟”概念，提出“十三五”期間將大力促進大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用[1]。算法、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)作為新經(jīng)濟的代表，將迎來爆發(fā)性增長?！八惴ㄔO(shè)計”作為高職軟件技術(shù)專業(yè)提升職業(yè)能力的一門必修課程，其邏輯性和實踐性都較強，從歷年教學效果統(tǒng)計情況反饋看，學生對該課程的知識和相關(guān)技能掌握情況不佳，對該課程的滿意度不高。通過問卷及個別訪談發(fā)現(xiàn)，究其原因主要有教學形式單一、內(nèi)容抽象枯燥、課堂氣氛沉悶等。溫州職業(yè)技術(shù)學院信息技術(shù)系軟件技術(shù)專業(yè)結(jié)合歷年ACM競賽指導(dǎo)經(jīng)驗，積極開展“算法設(shè)計”課程教學改革實踐，通過重塑教學內(nèi)容、改革教學模式等措施，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生的邏輯思維能力。

一、“算法設(shè)計”課程教學改革思路

1.從行業(yè)需求出發(fā)取舍教學內(nèi)容

高職軟件技術(shù)專業(yè)主要為社會培養(yǎng)具備軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計等知識和技能，能從事程序開發(fā)或維護的專業(yè)人才。高職軟件技術(shù)專業(yè)學生畢業(yè)后大多從事程序員崗位工作，而程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。算法內(nèi)容博大精深，既有像遺傳算法、蟻群算法之類的“高深”算法，又有生活中隨處可見的搜索、枚舉等普通算法。但實際崗位并不要求每個程序員都精通各種算法，而是要求掌握運用算法分析問題和解決問題的能力。目前，常見的算法類教材主要針對計算機本科生甚至研究生編寫，課本中存在大量的抽象理論和推導(dǎo)證明，如概率分析、隨機算法、分治策略等，如果原封不動照搬給高職學生，很難被高職學生所理解和掌握。因此，應(yīng)從學生將來從事的崗位出發(fā)，注重程序設(shè)計中常用算法的選取與組織，包括枚舉、動態(tài)規(guī)劃、貪心、搜索、圖論等，分析這些經(jīng)典算法的思路及實際應(yīng)用，比較不同算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，重點培養(yǎng)學生的邏輯思維與編程思維及解決實際問題的能力。

2.從學生特點出發(fā)選擇教學模式

高職學生大都缺乏刻苦鉆研的精神，學習動機與學習目標模糊，缺乏學習的積極性和主動性[2]。高職軟件技術(shù)專業(yè)基本面向高中理科生招生，大多數(shù)學生在高中階段的數(shù)理化學科基礎(chǔ)偏弱，不具備良好的學習習慣：課前不會主動預(yù)習；課堂中不擅于提問，怯于表現(xiàn)自己，與教師互動困難；課后更是不能自覺復(fù)習。以“教”為主的教學模式，只會使學生更加失去學習興趣。建構(gòu)主義理論下的高效課堂是學生能主動學習、積極思考的課堂，是學生充分發(fā)揮學習自主性的課堂。為調(diào)動學生的主動性和積極性，必須對教學模式進行改革，通過“做中學”發(fā)揮學生學習的主動性，讓學生成為課堂的主導(dǎo)，培養(yǎng)學生的學習興趣。

3.從能力培養(yǎng)出發(fā)全面評價學生

學生積極主動的學習行為需要有效的課程評價來引導(dǎo)。一般高職“算法設(shè)計”課程的評價主要采用終結(jié)性考核為主，以期末統(tǒng)一考試給出最終成績。這種傳統(tǒng)的課程評價方式以對知識的記憶而不是應(yīng)用作為衡量學生學習能力的唯一標準，忽視了對學生學習過程及學習中所涉及到的情感、態(tài)度、價值觀的考量[3]。多樣化的考核方式將形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，能更全面評價學生的知識掌握情況及知識應(yīng)用能力，涵蓋學習態(tài)度、團隊合作情況、課堂任務(wù)完成情況，也包括課后作業(yè)質(zhì)量、HDOJ（杭電在線測評系統(tǒng)）平臺提交通過率等。

二、“算法設(shè)計”課程教學改革實踐

1.整合教學資源，精選教學內(nèi)容

選用楊克昌主編的《計算機常用算法與程序設(shè)計案例教程》教材，該教材遵循“精選案例，面向設(shè)計，深入淺出，注重能力培養(yǎng)”的原則，以案例形式實現(xiàn)“算法設(shè)計”課程教學。本著實用原則，選取易于被學生接受的、相對常用的算法作為教學內(nèi)容，注重講授算法的思想及具體的應(yīng)用而非理論證明。如講授“貪心算法”時，課堂中選取學生都非常熟悉的超市硬幣找零、求背包最大價值等問題，教師通過這些典型案例導(dǎo)入具體算法的思路，逐步深入展開程序設(shè)計的求解實施，實現(xiàn)以典型案例支撐算法，以算法設(shè)計指導(dǎo)案例求解的良性循環(huán)；課外要求學生閱讀《零基礎(chǔ)學算法》 《啊哈，算法》等輕松有趣的讀本，幫助學生克服畏懼心理，愛上算法。

2.結(jié)合HDO J平臺，以任務(wù)為驅(qū)動實施分層分組教學

任務(wù)驅(qū)動是一種建立在建構(gòu)主義教學理論基礎(chǔ)上的教學法，其最根本的特點就是“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學生為主體”[4]。教師在課堂的導(dǎo)入部分設(shè)置一個經(jīng)典任務(wù)，讓學生在探究任務(wù)的同時思考問題，引出本堂課的算法思想。如在講授遞歸原理時，由易到難，先讓學生探討3個盤子的漢諾塔問題，學生能很快完成將3個盤子從A柱移到B柱，然后增加到4個盤子、5個盤子……最后，學生在教師的引導(dǎo)下討論得出其中的規(guī)律，引出遞歸思想。通過探究，學生對知識的理解加深，也更能靈活應(yīng)用，舉一反三。

高職學生的編程能力千差萬別，宜實施分層分組教學。將任務(wù)根據(jù)難易程度分為基本任務(wù)和擴展任務(wù)，要求每位學生都必須完成基本任務(wù)，學有余力的學生完成基本任務(wù)后努力完成擴展任務(wù)，教師根據(jù)任務(wù)完成情況及時進行加減分反饋。編碼過程常會出現(xiàn)各種錯誤，教師逐個幫學生調(diào)試代碼會占用過多的課堂時間。開學兩周后，從班級中選出編程基礎(chǔ)相對較好又熱心的10余位學生擔任小組長，其余學生自由加入不同小組。小組長主要負責引導(dǎo)小組內(nèi)成員進行任務(wù)探究，并對其進行課業(yè)輔導(dǎo)。高職軟件技術(shù)專業(yè)學生性格較偏內(nèi)向，小組合作的方式也可促進師生之間、生生之間的互動交流。教師主要負責一些共性問題的分析講解，從而大大提高課堂教學效率。

為更好地檢查并及時反饋學生的知識掌握情況，將課堂內(nèi)的基本任務(wù)布置在HDOJ平臺上，要求學生當堂課完成。HDOJ是中國目前提交量較高的ACM在線測評系統(tǒng)之一。HDOJ平臺功能豐富、題型多樣，教師能實時查看學生的練習及排名情況，學生也能及時得到反饋。由于課時安排有限，僅憑課堂練習遠遠達不到課程教學目標。為增加學生的練習時間，使之真正理解并能運用課堂所學知識，通過HDOJ平臺可將學生動手練習、實踐的時間由課堂延伸至課外。學生可利用HDOJ平臺中的公共題庫進行練習，還可利用教師提供的個人題庫進行練習。如講授“動態(tài)規(guī)劃算法”時，在HDOJ平臺的DIY模塊中創(chuàng)建一個DP專題，內(nèi)容包括“數(shù)塔”“今年暑假不AC”“Fat Mouse’s speed”等DP入門題供學生課外練習，鞏固提高課堂所學知識。

3.引入多元化評價

課程考核以形成性評價為主，學生的最終成績由平時成績（占60%）和期末上機考試成績（占40%）構(gòu)成。平時成績包括出勤及學習態(tài)度（占20%）、團隊小組合作及任務(wù)完成情況（占40%）、HDOJ平臺作業(yè)完成情況（占40%）。期末考核安排在HDOJ平臺上完成，教師布置5～7道常用算法題，學生在該平臺做完題目提交即可知自己的排名，成績一目了然。開學初即告知學生HDOJ平臺考核方式，打消部分學生對考試抱有“混水摸魚”的念頭，更好地促進學生的平時學習，確保扎實掌握知識點。

4.教學改革成效

在溫州職業(yè)技術(shù)學院信息技術(shù)系軟件技術(shù)專業(yè)2015級2個班級中隨機選取一個班級進行“算法設(shè)計”課程教學改革實踐，取得了顯著成效。

表1 實驗班、普通班學生對教學模式滿意度比較%

（1）教學模式更易為學生所接受。通過問卷統(tǒng)計，實驗班學生對改革后教學模式滿意的達41%，而普通班學生對傳統(tǒng)教學模式滿意的只占17%（見表1）。改革后教學模式以算法設(shè)計能力培養(yǎng)為主要目標，結(jié)合不同學生的認知特點，選取案例教材，在課堂中以任務(wù)驅(qū)動為主要教學方法，學生根據(jù)任務(wù)需求學習知識。學生在完成這些任務(wù)的過程中，通過分組協(xié)作、探究，在“動口”“動手”“動腦”的過程中掌握知識、方法和技能，從而由被動接受知識向主動尋求知識轉(zhuǎn)變，更符合學生的認知特點，學生學習起來也更輕松。

（2）學生的學習能力及學生對課程和教師的滿意度大幅提升。2個班級的網(wǎng)上教學效果評價結(jié)果如圖1所示（各項滿分為10分）。實驗班學生能掌握所學知識的得分達9.3分，遠高于普通班學生的8.3分；實驗班學生對教師的教學方法、教學內(nèi)容的評價均在9分以上，而普通班學生各項得分均未超過9分。實踐表明，從學生的興趣出發(fā)，設(shè)定靈活多樣的評價方式不僅能提高學生學習的自信心，而且能增進教師教學的能動性[5]。

圖1 實驗班、普通班教學效果比較

三、“算法設(shè)計”課程教學改革應(yīng)注意的問題

1.任務(wù)選取要接地氣，易于學生探究

“算法設(shè)計”課程教材通常采用經(jīng)典算法案例，但有的離現(xiàn)實生活較遠，不接地氣。算法思想比較抽象，因而在任務(wù)的選取上不僅要考慮經(jīng)典性，還要從學生的角度考慮是否易于理解，讓學生能更好地融入任務(wù)情境，探究算法思想的本質(zhì)，掌握算法的精髓。

2.過程性考核應(yīng)細化，關(guān)注個體成長

小組合作中，教師往往對小組長關(guān)注較多，對小組成員的激勵機制不夠，導(dǎo)致部分小組成員抱著得過且過的心理。小組之間的競賽往往演變成小組長之間的比拼。教師應(yīng)關(guān)注每位學生的成長，在小組之間和小組內(nèi)都形成有效的考核機制，讓小組成員有更多的機會展現(xiàn)自己，從而達到共同提高的目的。

3.發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，利用好第三方平臺

HDOJ平臺的優(yōu)點是強大的測評和分析能力，但在實際應(yīng)用中仍存在不少缺陷。如對客觀題的測評十分準確，對主觀題如程序填空題的測評出錯率較高，影響了學生的考核成績。為避免錯判、漏判，教師布置在HDOJ平臺中的練習應(yīng)以客觀題為主，將主觀題以課外作業(yè)的形式布置給學生。高職軟件技術(shù)專業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮自身專業(yè)優(yōu)勢，在已有測評系統(tǒng)基礎(chǔ)上自主開發(fā)在線測評系統(tǒng)，讓測評系統(tǒng)更完善、更有針對性。

[1] 李克強.2016年政府工作報告[R/OL].（2016-03-05）[2017-02-01].http://news.xinhuanet.com/fortune/2016-03/05/c_128775704.htm.

[2] 周宏，李征，李東升.關(guān)于高職生學習狀況的分析與思考[J].教育與職業(yè)，2006（17）：108-109.

[3] 譚朝暉.形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合—新課程視野下的教學評價探析[J].中學教學參考，2010（12）：46-48.

[4] 龔春艷.任務(wù)驅(qū)動教學法在會計模擬實訓中的應(yīng)用[J].職業(yè)，2014（4）：104.

[5] 陳清華，翁正秋.高職“Linux操作系統(tǒng)”課程教學改革—以溫州職業(yè)技術(shù)學院為例[J].溫州職業(yè)技術(shù)學院學報，2016（2）：93-96.

[責任編輯：王志梅]

Teaching Reform of “Algorithm Design” Course in Vocational Colleges— A Case Study of Wenzhou Vocational & Technical College

XIANG Daodong
(Information Technology Department, Wenzhou Vocational & Technical College, Wenzhou, 325035, China)

To solve the problems of a homogeneous teaching mode, the monotonous and abstract teaching content, the lack of teacher-student interaction, and the low ef f ciency of teaching, the “Algorithm Design” in Wenzhou Vocational & Technical College restructures the teaching content, carries out the strati f ed teaching w ith the HDOJ platform, and implements the multiple assessments on basis of the principles of popularity and usefulness. The teaching practice shows that well-selected teaching content, task-motivated and strati f ed teaching, and the multiple assessments can effectively motivate students’ learning interest, and improve their logical thinking skills.

Vocational colleges; Algorithm Design; HDOJ platform; Task-motivation

TP302; G712

A

1671-4326 (2017) 02-0089-03

DO I: 10.13669/j.cnki.33-1276/z.2017.043

2017-02-13

溫州職業(yè)技術(shù)學院課堂教學改革項目（WZYCX1513）

項道東（1981—），女，浙江永嘉人，溫州職業(yè)技術(shù)學院信息技術(shù)系講師，碩士.