《算法設(shè)計(jì)與分析》課程教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與研究

龔樂君

摘 要：《算法設(shè)計(jì)與分析》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主干核心課，本文著重在這門專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革與研究。包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)觀念、激發(fā)學(xué)生興趣及在互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下的教學(xué)改革與研究，期望沖破算法設(shè)計(jì)與分析這門課程的現(xiàn)有的模式，旨在使學(xué)生更好地掌握這門課的精髓。

關(guān)鍵詞：算法設(shè)計(jì)與分析 教學(xué)改革 教學(xué)手段

隨著日新月異的技術(shù)發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展也隨之變革。算法是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，也是這門學(xué)科的基石，算法是計(jì)算機(jī)求解問題的特殊方法。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件都是按一個(gè)個(gè)算法來予以實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及各種應(yīng)用軟件都需要各種算法來實(shí)現(xiàn)。因而，算法設(shè)計(jì)與分析是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)核心問題，也是大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)課程。然而在21世紀(jì)時(shí)代，高等教育面臨著學(xué)科不斷深化和社會(huì)深刻變化帶來的各種挑戰(zhàn)，針對(duì)算法設(shè)計(jì)與分析這門課程我們也懷著創(chuàng)新的沖動(dòng)和理性的心態(tài)，期望沖破算法設(shè)計(jì)與分析這門課程的現(xiàn)有的教育模式，著重在算法設(shè)計(jì)與分析這門專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革與研究。當(dāng)前高校的計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)都開設(shè)了算法設(shè)計(jì)與分析這門課程，教學(xué)的內(nèi)容與手段也大體相似，因而各大高校的教學(xué)狀況也類似。有些學(xué)生狀態(tài)不佳，學(xué)習(xí)目的不明確，采取學(xué)習(xí)方法不對(duì)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想，不會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際，碰到實(shí)際應(yīng)用問題則無從入手。本文通過與同行的交流溝通，同時(shí)結(jié)合個(gè)人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，總結(jié)了教學(xué)過程中需要解決的問題的改革。

一、教學(xué)內(nèi)容上的改革

當(dāng)前各大高校的算法設(shè)計(jì)與分析這門課的教材五花八門，涉及的知識(shí)點(diǎn)無非融會(huì)在三部分，一是算法和算法分析基礎(chǔ)，包括算法問題求解基礎(chǔ)、算法分析基礎(chǔ)；二是算法設(shè)計(jì)策略，包括基本搜索和遍歷方法、分治法、貪心法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、回溯法、分枝限界法；三是求解困難的問題，包括NP完全問題、隨機(jī)算法、密碼算法等。針對(duì)學(xué)時(shí)有限的計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)本科生，一般有56學(xué)時(shí)及32學(xué)時(shí)的分配學(xué)習(xí)時(shí)間，三部分的內(nèi)容包羅眾多，因而在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，需要依據(jù)：容量要適中，內(nèi)容要新穎。教材及參考書的選擇上，要與時(shí)俱進(jìn)，近年來的研究熱點(diǎn)及取得的一系列成果，在教材和教學(xué)內(nèi)容中盡量涉及這部分的前沿知識(shí)。例如當(dāng)前人工智能在很多領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)，日益滲透人們的日常生活，同時(shí)上升為國(guó)家的戰(zhàn)略地位，在教學(xué)內(nèi)容中引入人工智能相關(guān)的算法這部分的知識(shí)將使學(xué)生更早進(jìn)入前沿課題，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)這門課實(shí)踐部分的深入認(rèn)識(shí)。

二、教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變與手段

教學(xué)觀念指的是教師在理論學(xué)習(xí)過程中和教育教學(xué)實(shí)踐過程中形成的，對(duì)相關(guān)教育現(xiàn)象，特別是教學(xué)活動(dòng)的思維認(rèn)識(shí)。教師的教學(xué)過程中要具有良好文化素質(zhì)，精深的學(xué)科專業(yè)知識(shí)、廣博的文化知識(shí)及教學(xué)理論基礎(chǔ)。因而教師不僅需要熟悉所教教材的基本內(nèi)容，形成完整的知識(shí)體系，還要加強(qiáng)業(yè)務(wù)進(jìn)修和廣泛的學(xué)習(xí)，跟蹤學(xué)科學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，了解新觀點(diǎn)，掌握新信息，不斷更新知識(shí)，站在學(xué)科的前沿，由經(jīng)驗(yàn)型到科研型的轉(zhuǎn)化。教師在具有廣博的知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師注重算法設(shè)計(jì)與分析與其他學(xué)科的融會(huì)貫通，進(jìn)而形成“大教學(xué)觀”，實(shí)施素質(zhì)教育。同時(shí)教學(xué)是雙重的，不是教師一昧的唱獨(dú)角戲，需要學(xué)生主動(dòng)融入，學(xué)生才是主體地位。教學(xué)觀念應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)為目標(biāo)，著重啟發(fā)式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，轉(zhuǎn)變思想，重點(diǎn)發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓其消化所學(xué)知識(shí)，上升一個(gè)新高度。同時(shí)利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)板書教學(xué)方法相結(jié)合，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

三、使用研究啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教師要養(yǎng)成適應(yīng)良好的語言表達(dá)能力，把豐富的知識(shí)通過口頭傳授給學(xué)生，需要教師的語言準(zhǔn)確清晰，具有邏輯性、形象性及科學(xué)性。教師也需要培養(yǎng)創(chuàng)新能力，開拓新領(lǐng)域的能力，掌握創(chuàng)新知識(shí)的方法，從而使用研究啟發(fā)式教學(xué)，更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。由于大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，絕大多數(shù)學(xué)生僅是為了通過最后的考試，因而在教學(xué)過程中運(yùn)用研究啟發(fā)式教學(xué)方法注意引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、積極、自覺掌握知識(shí)的能力。例如教師可通過課外活動(dòng)成立興趣小組開辟第二課堂，開展豐富多彩的課外活動(dòng)，組織講座、講演及報(bào)告的形式形成人人參與、發(fā)揮特長(zhǎng)、凸現(xiàn)個(gè)性的學(xué)習(xí)氛圍。

四、“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的教學(xué)改革的研究

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)作為一種新工具，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下帶來了師生關(guān)系的全新定義。傳統(tǒng)模式下，教師通常是傳道、授業(yè)、解惑的職能。然而在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，教師的育人功能將被弱化，師生之間的交互將側(cè)重于知識(shí)和信息層面，學(xué)生面對(duì)開放的互聯(lián)網(wǎng)信息，良莠不齊信息紛涌而至，因而教師在教授其知識(shí)時(shí)也要適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生正確的三觀及良好的思想道德品質(zhì)。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，如何充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多元教學(xué)，嘗試一系列新型的教學(xué)形態(tài)，并將利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)分析、交流。這方面，算法設(shè)計(jì)與分析的教師可以建設(shè)微課、慕課，拓展師生交流的研討范圍，教學(xué)與科研相結(jié)合，有步驟地的建設(shè)算法設(shè)計(jì)與分析課程的微課、慕課及翻轉(zhuǎn)課堂，充分利用互聯(lián)網(wǎng)的圖文聲像等信息，使學(xué)生可以采用多種方式學(xué)習(xí)本門課程，旨在提高學(xué)生興趣并最終深刻掌握本門課的精髓，理論聯(lián)系實(shí)踐，指導(dǎo)實(shí)際面對(duì)的工程與應(yīng)用問題。

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