淺談算法導(dǎo)論課程的精細(xì)化教學(xué)

周明洋 劉剛

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?針對(duì)算法導(dǎo)論課程在傳統(tǒng)教學(xué)方式中存在的問題，采用精細(xì)化管理思路調(diào)整課程教學(xué)，從教案設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、課后作業(yè)等多個(gè)方面分析算法導(dǎo)論如何實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?算法導(dǎo)論;課堂教學(xué);精細(xì)化

[中圖分類號(hào)] ?G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? [文章編號(hào)] ?2096-0603（2019）18-0100-02

算法導(dǎo)論課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的必修課之一，實(shí)踐性高，具有鮮明的工程特征。該課程內(nèi)容與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)等專業(yè)課程密切相關(guān)，是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程和提高工程實(shí)踐能力的必備知識(shí)之一。因此，該課程一直受到各高校相關(guān)專業(yè)的廣泛重視，并進(jìn)行了大量教學(xué)改革探索，取得了較好的教學(xué)成果，提高了學(xué)生算法理論水平和工程實(shí)踐能力。

算法導(dǎo)論課程的傳統(tǒng)教學(xué)思路是從計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)開始，詳細(xì)介紹各種不同類型算法的實(shí)現(xiàn)原理以及計(jì)算所需的時(shí)間和空間復(fù)雜性，并輔以相關(guān)實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生完整掌握并實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法的教學(xué)過程。該教學(xué)思路在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐能力，突出對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才的培養(yǎng)。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)升級(jí)和高校新工科改革背景下，高校需要培養(yǎng)理論和技術(shù)全面發(fā)展的綜合性人才，提高人才創(chuàng)新能力，才能為國(guó)家產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供高質(zhì)量的支持。因此，采用科學(xué)的教學(xué)方法提高學(xué)生創(chuàng)新能力是當(dāng)前課程改革（或調(diào)整）的核心。精細(xì)化教學(xué)管理是在教學(xué)過程中規(guī)范、精細(xì)和個(gè)性化的一種嚴(yán)謹(jǐn)管理方式，它將教學(xué)的權(quán)責(zé)細(xì)化，明確教師責(zé)任和學(xué)生責(zé)任，要求每個(gè)管理者細(xì)致、盡責(zé)?；诖耍疚膶?duì)算法導(dǎo)論課程的精細(xì)化管理進(jìn)行一些探討。

一、精細(xì)化管理和精細(xì)化教學(xué)的內(nèi)涵

精細(xì)化管理來(lái)源于企業(yè)的管理模式，在管理過程中“精”要求高標(biāo)準(zhǔn)和高質(zhì)量;“細(xì)”要求注重實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和過程，從流程上細(xì)化并提高整體效率。從本質(zhì)上講，精細(xì)化管理同樣適合于高等教育的教學(xué)過程，尤其是算法導(dǎo)論的課程教學(xué)。計(jì)算機(jī)行業(yè)作為當(dāng)前熱門行業(yè)，從業(yè)人員和學(xué)生眾多，而算法導(dǎo)論作為計(jì)算機(jī)專業(yè)必修課，在國(guó)內(nèi)眾多高校中通常采用大班授課的方式，即一位老師同時(shí)授課超百位學(xué)生。同時(shí)，由于學(xué)生眾多，教師精力有限，通常采用統(tǒng)一授課和作業(yè)的形式實(shí)現(xiàn)一刀切式的教學(xué)。而算法導(dǎo)論作為承前啟后的重要課程需要學(xué)生對(duì)該課程內(nèi)容有扎實(shí)的理解。但由于學(xué)生基礎(chǔ)差異較大，這種流水線式的粗放教學(xué)方式難以適應(yīng)算法導(dǎo)論課程的需求，因而有必要采用科學(xué)的管理方式系統(tǒng)化地對(duì)相關(guān)課程進(jìn)行研究，從課程設(shè)計(jì)、教師備課、課堂授課、課后復(fù)習(xí)等多個(gè)環(huán)節(jié)系統(tǒng)性地根據(jù)精細(xì)化管理的思路進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，充分理清教師責(zé)任和學(xué)生責(zé)任之間的關(guān)系，保證課程各個(gè)要素的協(xié)調(diào)配合，為學(xué)生打牢堅(jiān)實(shí)的算法基礎(chǔ)。

二、新工科教育的內(nèi)涵

在當(dāng)前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級(jí)背景下，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)等快速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)為代表的新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，“互聯(lián)網(wǎng)+”受到了政府、高等院校和企業(yè)的廣泛支持。傳統(tǒng)教育的專業(yè)化培養(yǎng)模式在新的時(shí)代背景下已難以滿足社會(huì)的人才需求。根據(jù)《世界競(jìng)爭(zhēng)力年鑒》我國(guó)工程師一方面面臨巨大缺口，另一方面質(zhì)量不高。主要原因是當(dāng)前教育培養(yǎng)方案針對(duì)工科的工程實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練不足，導(dǎo)致畢業(yè)學(xué)生與就業(yè)崗位之間存在較大的不匹配，突出表現(xiàn)在學(xué)生上崗周期長(zhǎng)、動(dòng)手能力弱、溝通交流差、創(chuàng)新能力低并且缺乏團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。因此，新工科改革旨在從本質(zhì)問題出發(fā)，通過系統(tǒng)地對(duì)相關(guān)專業(yè)和課程進(jìn)行調(diào)整，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)造力，為“中國(guó)制造2025”提供高質(zhì)量的工程技術(shù)人才。因而要求對(duì)教學(xué)課程的理論和實(shí)踐均需進(jìn)行調(diào)整，扎實(shí)的理論根底是學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)造力的保證，另一方面，也不能過度強(qiáng)調(diào)理論而忽略學(xué)生工程實(shí)踐能力的提高。

精細(xì)化教學(xué)在新工科的背景下，以提高學(xué)生的專業(yè)能力和實(shí)踐能力為核心，通過精心設(shè)計(jì)課程過程，可以為學(xué)生的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和合作能力提供高質(zhì)量保證。而新工科為精細(xì)化教學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了標(biāo)準(zhǔn)：以提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新力為依據(jù)。新工科和精細(xì)化教學(xué)相輔相成，精細(xì)化教學(xué)的“精”保證學(xué)生扎實(shí)的基礎(chǔ)功底，“細(xì)”保證學(xué)生的工程實(shí)踐能力，精細(xì)化過程中面向?qū)W生的個(gè)性化教學(xué)則能夠充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力和合作能力，滿足新工科的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

三、算法導(dǎo)論課程的精細(xì)化教學(xué)

（一）課程教學(xué)中的“精”

1.教案的精心設(shè)計(jì)

教案設(shè)計(jì)是教師對(duì)課程的整體理解和把握。在學(xué)期開始之前教案設(shè)計(jì)要提前完成并校正。該課程的教學(xué)目的能否達(dá)到直接與教案的設(shè)計(jì)密切相關(guān)。同時(shí)，在教案設(shè)計(jì)中針對(duì)每一節(jié)課均有相關(guān)的知識(shí)要求和對(duì)當(dāng)前課堂的要求。教師在授課前除了要對(duì)本次課程有精細(xì)的掌握外，還需要對(duì)整體教案進(jìn)行回顧，充分把握局部課程與課程大綱之間的關(guān)系，做到胸有成竹。

2.教學(xué)過程的精心設(shè)計(jì)

教學(xué)中的前后課程密切相關(guān)，學(xué)生在課程開始時(shí)有一個(gè)知識(shí)切換的過程，需要從之前的課程思路切換到當(dāng)前課程。在每次課程首先回顧上次課的關(guān)鍵內(nèi)容，并對(duì)本節(jié)課程的要求作一個(gè)系統(tǒng)安排。學(xué)生根據(jù)本次課程的宏觀要求進(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)，同時(shí)在講課過程中要循序漸進(jìn)，通過有趣的案例和相關(guān)知識(shí)的回顧，避免知識(shí)的跳躍導(dǎo)致學(xué)生一步落后步步落后。同時(shí)在教學(xué)過程中增加一些提問和練習(xí)環(huán)節(jié)，以保障學(xué)生對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的掌握。

3.課后作業(yè)的精心設(shè)計(jì)

課堂授課是學(xué)生被動(dòng)接收的過程，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的過程在課后。為了保證高效的教學(xué)質(zhì)量同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在課后需要根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的差異有針對(duì)性地布置課后作業(yè)，對(duì)學(xué)有余力學(xué)生留下思考題，并且在下次課堂上對(duì)關(guān)鍵作業(yè)進(jìn)行提問和解答，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

（二）課程教學(xué)中的“細(xì)”

1.針對(duì)不同學(xué)生的個(gè)性化教學(xué)

根據(jù)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平的差異以及興趣的差異，為學(xué)有余力的學(xué)生推薦更深入的參考資料，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生提出課程的基本要求，保證課程的基本教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)在教學(xué)過程中適當(dāng)穿插相關(guān)學(xué)者名人傳記，突出工程學(xué)科中的人文情懷，提高學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性。

2.保證課程教學(xué)內(nèi)容的前沿性

算法導(dǎo)論作為一門基礎(chǔ)課程在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛。授課過程依托教材但不受限于教材，在課程中穿插實(shí)際工程實(shí)踐中遇到的問題，通過問題引出解決方案，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。比如在講NP復(fù)雜性問題時(shí)，可穿插講解當(dāng)前的人工智能領(lǐng)域的問題以及對(duì)策。

3.多種教學(xué)手段結(jié)合提高課堂樂趣

興趣是最好的導(dǎo)師。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的興趣是課程教學(xué)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。算法導(dǎo)論對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)講枯燥乏味。一方面通過在課程中穿插有趣的案例，另一方面可通過翻轉(zhuǎn)課堂方式，讓學(xué)生主動(dòng)調(diào)研工程中遇到的算法問題和應(yīng)對(duì)策略，并在課堂上分析，最后由老師進(jìn)行總結(jié)和問題深化講解，從而提高學(xué)生的積極性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。

四、結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化管理在新工科背景下，將其應(yīng)用于算法導(dǎo)論課程能夠顯著解決傳統(tǒng)教學(xué)過程重理論輕實(shí)踐的問題。綜合教案設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)、課后習(xí)題等多個(gè)角度對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深化，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、溝通合作能力以及自主創(chuàng)新力，為新工科背景下的高質(zhì)量教學(xué)提供思路。

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編輯 張 慧