“算法設(shè)計(jì)與分析”課程教學(xué)方法探究

1、算法設(shè)計(jì)與分析”課程教學(xué)方法探究摘要：該文分析了算法設(shè)計(jì)與分析課程教學(xué)和學(xué)生學(xué) 習(xí)時(shí)存在的問題，根據(jù)近幾年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了一些 教學(xué)方法的建議，如互動(dòng)式教學(xué)，板書和多媒體相結(jié)合，重 視上機(jī)練習(xí)以及考核方式的改革。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；算法設(shè)計(jì)與分析；教學(xué)方法 中圖分類號(hào)： TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-3044（2015）08-0102-0221 世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)的普及極大地改變了人們的生活。 目前，各行業(yè)、各領(lǐng)域都廣泛采用了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，并由 此產(chǎn)生出設(shè)計(jì)并開發(fā)各種應(yīng)用軟件的需求。為了以最小的成 本、最快的速度、最好的質(zhì)量開發(fā)出應(yīng)用軟件，就必須掌握 并能設(shè)計(jì)出高效的算

2、法。算法分析與設(shè)計(jì)是一門理論性與實(shí) 踐性兼顧的課程，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門很重要的 專業(yè)課，該課程在整個(gè)教學(xué)體系中占有非常重要的地位。通 過對(duì)計(jì)算機(jī)算法系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與研究，理解和掌握算法設(shè)計(jì)的 主要方法，培養(yǎng)對(duì)算法的計(jì)算復(fù)雜性進(jìn)行正確分析的能力， 為獨(dú)立地設(shè)計(jì)算法和對(duì)給定算法進(jìn)行復(fù)雜性分析奠定堅(jiān)實(shí) 的理論基礎(chǔ) 1 。該課程不像其他記憶性的課程，它重在理解并能應(yīng)用到 實(shí)際中，是一門集應(yīng)用性、實(shí)踐性及創(chuàng)新性為一體的綜合性課程。再加上這門課程相對(duì)枯燥、難度大，因此，對(duì)于很多教師來說，要想上好這門課程，成了一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。該課程要求教師要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)，還要有編程和科研經(jīng)歷，還要結(jié)

3、合本課程的特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方 法，才能使得學(xué)生把枯燥，難學(xué)的算法真正學(xué)會(huì)，并應(yīng)用到 以后的開發(fā)實(shí)踐中。本文根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些教學(xué)方法，包括 互動(dòng)式教學(xué)，板書和多媒體相結(jié)合以及考核方式的改革等。1 算法課程教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)存在的問題 現(xiàn)在，算法設(shè)計(jì)與分析課程在教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)方面都存 在著問題，經(jīng)過分析總結(jié)如下：1）該課程難度較大：算法設(shè)計(jì)與分析課程中介紹的都 是數(shù)學(xué)或計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域的經(jīng)典算法，例如動(dòng)態(tài)規(guī)劃和分支 限界法。單純的算法思想比較抽象，課程本身難度較大，容 易使學(xué)生對(duì)該門課程產(chǎn)生恐懼心理。2）學(xué)生不感興趣：現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)生功利性比較強(qiáng)，學(xué) 習(xí)一門課程時(shí)，希望它馬上就能應(yīng)用到實(shí)

4、際中。比如學(xué)習(xí)了 靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)就可以做網(wǎng)站，學(xué)習(xí)了asp、jsp 等動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)就可以開發(fā)系統(tǒng)。學(xué)會(huì)了開發(fā)網(wǎng)站和系統(tǒng)，就可以找到工 作。所以學(xué)生對(duì)這些課程很感興趣。剛才提到的課程都是立 竿見影，學(xué)完后都知道最終的目的，而算法設(shè)計(jì)與分析課程 則不同。算法設(shè)計(jì)與分析課程屬于高層次的課程，各種編程 語(yǔ)言是它的先修課程。沒有編程基礎(chǔ)，沒有開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)?算法就相當(dāng)于紙上談兵。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)與分析課 程時(shí)，他們感覺不能立即用上，甚至覺得與以后找工作沒有 太大關(guān)系。這種心理導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該課程不感興趣，緊緊抱著 混學(xué)分的思想去學(xué)習(xí)，給教師授課帶來了很大的困難。3）考核方式不太合理：目前，在大多數(shù)高校中

5、針對(duì)算 法設(shè)計(jì)與分析課程采用的考核方式和其他課程一樣，總成績(jī) =試卷成績(jī) *70%+ 平時(shí)成績(jī) *30%。這里的平時(shí)成績(jī)包括作業(yè)， 考勤和課堂表現(xiàn)。這種考核方式只能反映出學(xué)生對(duì)理論知識(shí) 的掌握程度，但無(wú)法考核出學(xué)生對(duì)知識(shí)的真正應(yīng)用能力。采 用這種傳統(tǒng)的考核方式檢驗(yàn)學(xué)生是否能把算法思想應(yīng)用到 編程中，無(wú)法學(xué)以致用。2 教學(xué)方法探討 近年來，本人一直教授該門課程，現(xiàn)將自己教學(xué)過程中 摸索的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及教學(xué)改革建議進(jìn)行總結(jié)，希望能對(duì)廣大 教師有所幫助。2.1 互動(dòng)式教學(xué) 講授算法課程過程中，由于該門課程具有很強(qiáng)的邏輯性 和抽象性，并且要求有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，很容易形成教師向 學(xué)生的單向傳輸教學(xué)。這種情

6、況下，課堂教學(xué)枯燥無(wú)味，學(xué) 生沒有興趣去思考和回答教師的問題，以至于形成課堂氣氛死氣沉沉，教師自問自答的局面。在講課過程中，教師應(yīng)時(shí)刻注意和學(xué)生的互動(dòng)?；?dòng)式 教學(xué)可以變傳統(tǒng)教學(xué)中的單向傳輸式教學(xué)為雙向互動(dòng)式，這 樣可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣。興趣是最好的老師， 只有學(xué)生產(chǎn)生了興趣，才能更好的掌握算法知識(shí)并應(yīng)用到實(shí) 際中。教師實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式教學(xué)的方法有很多種，比如可以通過提 問的方式。這就要求教師在備課時(shí)下功夫，而不是簡(jiǎn)單的備 課本上的知識(shí)點(diǎn)，而是吃透每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，然后在相應(yīng)的知 識(shí)點(diǎn)上為學(xué)生設(shè)置相應(yīng)的思考方向，提出問題，充分調(diào)動(dòng)學(xué) 生的積極性，讓學(xué)生參與到課堂中來。同時(shí)，學(xué)生也會(huì)在枯 燥的理

7、論知識(shí)中尋找到樂趣。2.2 傳統(tǒng)的板書教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，齊頭并進(jìn) 目前大多數(shù)高校計(jì)算機(jī)類的課程基本都使用多媒體進(jìn) 行教學(xué)。傳統(tǒng)的黑板教學(xué)和多媒體教學(xué)各有利弊，我們應(yīng)根 據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，揚(yáng)長(zhǎng)避短，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，而不 是因多媒體的方便性，將單純的將黑板教學(xué)摒棄。在講解算 法課程過程中，更是需要兩者的結(jié)合，才能收到良好的課堂 教學(xué)效果。采用多媒體教學(xué)的好處是可以加大課堂信息量，使得講 課更加形象生動(dòng)。在講解算法課程第 2 章中的插入排序，選 擇排序，歸并排序時(shí)，就可以采用多媒體教學(xué)中視頻教學(xué)。三種排序算法很抽象，單純的靠講述加上板書教學(xué)，學(xué)生很 難掌握三種排序的算法思想，并且容易混淆。

8、本人在講解該 部分內(nèi)容時(shí)，從網(wǎng)上找到了真人以民族舞蹈形式來表現(xiàn)各種 計(jì)算機(jī)排序算法的工作原理的視頻。首先口頭介紹某種排序 的算法思想，然后在學(xué)生對(duì)此排序有初步了解的基礎(chǔ)上，讓 其觀看相應(yīng)的視頻，使得學(xué)生在輕松快樂的氛圍中掌握了排 序算法，收到了很好的教學(xué)效果。有些情況下，掌握某些經(jīng)典算法的核心思想需要教師采 用傳統(tǒng)的黑板教學(xué)，一步一步帶著學(xué)生去推導(dǎo)，最終得到答 案。如果此時(shí)采用 ppt 課件進(jìn)行教學(xué)， 就會(huì)加快講課的進(jìn)度， 向下翻一頁(yè)可能答案就會(huì)直接出來，沒有給學(xué)生充分多的思 考時(shí)間，沒有在學(xué)生腦中留下深刻的印象。比如講解棋盤覆 蓋問題時(shí)（如圖 1，圖 2），如果采用板書教學(xué)，一步一步去 演示

9、覆蓋的過程，學(xué)生的思路經(jīng)歷了從有到無(wú)的過程，在循 序漸進(jìn)中掌握了知識(shí)。整個(gè)推導(dǎo)過程學(xué)生如同細(xì)細(xì)咀嚼了一 個(gè)蘋果，不僅嘗到了味道，也吸收了營(yíng)養(yǎng)。2.3 重視上機(jī)練習(xí) 教室課堂上，教師向?qū)W生講授的是算法的基本思想。算 法僅僅靠掌握理論知識(shí)是不夠的，必須把它應(yīng)用到編程中， 才能真正去領(lǐng)會(huì)算法的思想和靈魂。脫離計(jì)算機(jī)和編程去談 論算法就如同紙上談兵，是不切實(shí)際的。在教學(xué)過程中，教師至少應(yīng)把 1/3 的課程分給上機(jī)實(shí)驗(yàn) 課，只有給學(xué)生充足的上機(jī)時(shí)間，才可以將算法的思想應(yīng)到 實(shí)際中。當(dāng)然，作為教師必須努力找一些難度合適的題目， 讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上完成，將教室課堂上學(xué)的理論知識(shí)有所應(yīng) 用。通過上機(jī)實(shí)際操練，促

10、進(jìn)學(xué)生真正掌握算法的精髓。2.4 考核方式改革本文前面已經(jīng)分析過現(xiàn)在算法課程大多數(shù)學(xué)校采用的 是以紙質(zhì)試卷為主的考核方式算作期末成績(jī)，其實(shí)這種考核 方式和課程的性質(zhì)是互相矛盾的。算法課程是理論和實(shí)踐都 很重要的一門課程，傳統(tǒng)的考核方式只能考查學(xué)生對(duì)理論知 識(shí)的掌握程度。本人對(duì)算法課程采用如下考核方式：除常規(guī)期末試卷成績(jī)外，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占的比例為40%，加大了實(shí)驗(yàn)成績(jī)所占的比例。這樣可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)上機(jī)課 的重視程度，上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生會(huì)比較認(rèn)真，有助于他們能 將算法的思想應(yīng)用編程中，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力。3 總結(jié) 筆者結(jié)合近幾年的課堂教學(xué)情況，分析了算法課程教學(xué) 存在的問題，并針對(duì)這些問題提出了一些教學(xué)方法。當(dāng)然這 些方法還需要進(jìn)一步的完善，進(jìn)而使算法課程的教學(xué)質(zhì)量能 得到很大的提高。參考文獻(xiàn)：1 李涵“算法分析與設(shè)計(jì)”課程改革和實(shí)踐J中國(guó)電 力教育， 2010（ 16）： 74-75.2 王曉東 .計(jì)