關(guān)于算法導(dǎo)論課程考核改革的探索

陳建文 趙軍產(chǎn)

摘要：算法導(dǎo)論是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，內(nèi)容極為豐富。這門課程對培養(yǎng)學(xué)生軟件設(shè)計與開發(fā)的能力起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)期末考試的考核方法有過于理論化和形式單一的弊端，學(xué)生動手能力差。本文探索算法導(dǎo)論課程考核改革，以期中考查和期末開卷考試的綜合形式考核學(xué)生應(yīng)用算法的編程能力。先進(jìn)的考核方法有利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

關(guān)鍵詞：算法導(dǎo)論;考核改革;核心課程;算法編程能力

一、 引言

算法導(dǎo)論是信息與計算科學(xué)專業(yè)一門核心課程，具有理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的特點(diǎn)，是保證學(xué)生所學(xué)知識與企事業(yè)需求密切相關(guān)的關(guān)鍵課程。根據(jù)國家“十三五”關(guān)于教育的規(guī)劃綱要，大數(shù)據(jù)和人工智能是優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。在這些發(fā)展領(lǐng)域的核心技術(shù)中，算法扮演著關(guān)鍵的角色，被譽(yù)為計算機(jī)學(xué)科的靈魂。這門課程的學(xué)習(xí)，不僅是對學(xué)生“C語言程序設(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“離散數(shù)學(xué)”“代數(shù)學(xué)”等的理論延伸和強(qiáng)化，而且對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及軟件綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。課程的目標(biāo)是培養(yǎng)面向社會需求的應(yīng)用復(fù)合型人才，需要學(xué)生提升開闊的思維能力，能在面對復(fù)雜問題時提出自己獨(dú)到的見解。這對教學(xué)提出了較高的要求，教師只有從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和考核各個環(huán)節(jié)整體推進(jìn)，算法導(dǎo)論課程的總體目標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)。學(xué)業(yè)水平考核是大學(xué)專業(yè)教育質(zhì)量保障的重要手段，它對學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)具有診斷作用，也能檢測出考核方法是否具有合理性和先進(jìn)性。對《算法導(dǎo)論》課程而言，我們不但要及時更新算法內(nèi)容，還要探索進(jìn)行課程考核改革，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)與人工智能時代對計算科學(xué)人才更高的要求。

二、 考核改革的必要性

在算法導(dǎo)論課程的教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的算法理論知識學(xué)得扎實(shí)。但學(xué)生的程序設(shè)計語言基礎(chǔ)薄弱且編程能力差，未形成良好的創(chuàng)新算法思維，無法適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對軟件人才的要求。為此，我們應(yīng)該注重對學(xué)生實(shí)際編程能力的考察。具體為理論方面的考核注重學(xué)生對算法設(shè)計思想的理解，應(yīng)用能力的考核重點(diǎn)考查學(xué)生新型算法解決實(shí)際問題的能力。

考試的主要作用是對學(xué)生所學(xué)知識進(jìn)行學(xué)業(yè)評價反饋，檢測教學(xué)效果并督促學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)，同時有利于發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題并不斷改進(jìn)教學(xué)工作。目前各大學(xué)課程考核主要是采用期末考試或者期末課程論文考核與平時成績相結(jié)合的方式，平時成績主要包括作業(yè)、考勤、課堂討論等成績，期末采用筆試方式。這一傳統(tǒng)考核方法有一定的作用，但存在一些弊端：其一，平時成績沒有側(cè)重對實(shí)驗(yàn)報告的考核;其二，期末考試內(nèi)容過于理論化，考試形式單一，學(xué)生在應(yīng)用算法解決實(shí)際問題的動手能力差;其三，這是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，而傳統(tǒng)權(quán)重占70%的期末閉卷考試難以評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。應(yīng)該以期中考查和期末開卷考試的綜合形式考核學(xué)生應(yīng)用算法的編程能力，這有利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性，有利于促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的形成。

因此需要改革《算法導(dǎo)論》的考核方式，增加可操作的平時成績的考核形式，重點(diǎn)進(jìn)行月度的實(shí)驗(yàn)報告的考查，避免出現(xiàn)一考定終身和高分低能。原則上，我們應(yīng)該嚴(yán)格審查實(shí)驗(yàn)報告的真實(shí)性，避免抄襲作假。提高學(xué)生思考和解決問題的能力，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為社會培養(yǎng)高水平的應(yīng)用復(fù)合型人才，是本課程教學(xué)的主要目的。因此，我們認(rèn)為《算法導(dǎo)論》課程的考核改革是十分必要的。

三、 考核改革的基本思路

算法導(dǎo)論課程考核改革的基本思路是將該課程考核貫穿于整個課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中，使考核真正成為手段而不是目的，從各個角度對課程進(jìn)行合理評價。具體有三個方面內(nèi)容：改革考核方法;改革考核形式;改革考核內(nèi)容。

首先，改革考核方法?！端惴▽?dǎo)論》課程的教學(xué)應(yīng)該理論與實(shí)踐相結(jié)合，重點(diǎn)考查學(xué)生應(yīng)用算法知識解決實(shí)際問題的能力。為此，《算法導(dǎo)論》課程考核方法擬分為三部分：平時成績、期中考查、期末考試，各占比例分別為30%、30%、40%。能有效調(diào)動學(xué)生在整個課程學(xué)習(xí)過程中的積極性、主動性，發(fā)揮考核的激勵導(dǎo)向作用。期中考查包括課程案例分析和4次算法設(shè)計編程實(shí)驗(yàn)報告，重點(diǎn)考查學(xué)生編程能力、算法設(shè)計能力以及算法創(chuàng)新能力，嚴(yán)格審查學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告的真實(shí)性，避免出現(xiàn)抄襲作假和高分低能。期末考試主要包括《算法導(dǎo)論》課程常用算法種類和算法復(fù)雜性的計算，考核在有限時間用常用算法編寫簡單程序的能力，重點(diǎn)考核學(xué)生通過圖表描繪算法過程能力，有利于學(xué)生平時抓緊學(xué)習(xí)，形成良好學(xué)風(fēng)。

其次，改革考核形式?！端惴▽?dǎo)論》所涉及的知識十分廣泛，700多頁的經(jīng)典教材內(nèi)容非常豐富，48學(xué)時的教學(xué)只能涉獵其中一小部分，很大一部分新型算法需要學(xué)生課后自學(xué)，傳統(tǒng)閉卷考試方法不適宜《算法導(dǎo)論》這類應(yīng)用性極強(qiáng)的課程。《算法導(dǎo)論》課程的考核形式擬分為兩部分：期中考查、期末開卷考試。期中考查包括課程案例分析和第4、8、12、16周的實(shí)驗(yàn)報告，有利于給予學(xué)生充足時間來復(fù)習(xí)課程知識、查找相關(guān)資料、解決提出的具體問題，有利于學(xué)生盡快準(zhǔn)備好參加每年一次的全國數(shù)學(xué)建模競賽和畢業(yè)后軟件開發(fā)工作。期末考試實(shí)行開卷考試，目的是考核學(xué)生算法知識的自學(xué)能力和算法基礎(chǔ)知識的理解能力，有利于學(xué)生自學(xué)沒

有時間教學(xué)的課程剩余內(nèi)容，也有利于考核應(yīng)用算法的能力，而不是無謂的花大量時間和精力去記憶數(shù)量龐大且內(nèi)容深邃的算法。

再次，改革考核內(nèi)容。《算法導(dǎo)論》的主要內(nèi)容：基本的排序算法，如快速排序和堆排序;算法的設(shè)計與分治策略，時間復(fù)雜度等理論;新類型的高效可靠算法，如算法加密技術(shù)、并行算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、搜索引擎算法和遺傳算法等方面的基礎(chǔ)知識與應(yīng)用實(shí)例。本課程內(nèi)容龐雜且部分新型算法難度較大。為此，《算法導(dǎo)論》課程的考核內(nèi)容分為三部分：基本算法理論、算法復(fù)雜性的計算、用算法編程?；舅惴ɡ碚摲旁谄谀┛荚囍校攸c(diǎn)考核用圖示表示算法，并能用算法編寫簡單程序。算法復(fù)雜性的計算也放在期末考試中，考查學(xué)生分析算法時間空間復(fù)雜度的能力。算法編程放在每月一次的實(shí)驗(yàn)報告?？疾榈念}型具有開放性、拓展性、創(chuàng)新性，重點(diǎn)考查學(xué)生的綜合素質(zhì)。建立上機(jī)試題庫、試卷庫，逐步實(shí)現(xiàn)無紙化考試。改革有利于學(xué)生增強(qiáng)綜合分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

四、 考核改革的實(shí)施效果

有兩個方面的特點(diǎn)：第一，考核改革的方法上有創(chuàng)新，以應(yīng)用能力評價學(xué)業(yè)成績?！端惴▽?dǎo)論》課程的特點(diǎn)是理論與應(yīng)用結(jié)合，算法種類繁多，側(cè)重的是算法在實(shí)際問題中的應(yīng)用。我們從考核方法上出發(fā)，重點(diǎn)考查學(xué)生應(yīng)用經(jīng)典和新型算法解決實(shí)際問題的能力，重點(diǎn)考查學(xué)生寫作、編程能力。我們的考核方法與傳統(tǒng)方法有所不同，學(xué)生的求知欲增強(qiáng)加，對算法的認(rèn)知和編程能力明顯增強(qiáng);第二，考核改革的結(jié)果上，學(xué)業(yè)成績、競賽成績和綜合素質(zhì)整體提高。從平時成績、期中考查、期末考試三個方面分別按大致相同比例對學(xué)生進(jìn)行考核，學(xué)業(yè)成績權(quán)重分散，有利于提高學(xué)生積極性和主動性，更有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。學(xué)生可以節(jié)省大量記憶背誦各種不同類型的算法時間，用于提高自己應(yīng)用算法實(shí)現(xiàn)編程的動手能力，以及提高數(shù)學(xué)建模和其他相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)的能力。從2017年湖南商學(xué)院獲得全國數(shù)學(xué)建模競賽兩個全國一等獎的結(jié)果來看，《算法導(dǎo)論》課程的考核改革取得了初步的成果。（通訊作者：趙軍產(chǎn)）

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作者簡介：

陳建文，趙軍產(chǎn)，湖南省長沙市，湖南商學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院。