問題求解課程解釋和約定

問題求解課程解釋和約定課程主頁/problem_solving/index.php為什么“問題求解”?改革動機(jī)基本認(rèn)識：學(xué)生能力不足受到普遍關(guān)注；其重要原因之一是課程教學(xué)沒有能夠很好地承擔(dān)能力培養(yǎng)的任務(wù)；課程教學(xué)是整個教學(xué)活動的主體能力培養(yǎng)過多依賴高年級綜合課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)考試成績不能反映學(xué)生實(shí)際能力特別是專業(yè)基礎(chǔ)課程本應(yīng)在能力培養(yǎng)方面發(fā)揮重要作用。改革的切入點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)課程在能力培養(yǎng)方面的作用以及實(shí)施方案課程體系中的兩個能力培養(yǎng)課程體系的線索課程體系主線之一：計(jì)算機(jī)問題求解理論與方法（計(jì)算思維與解決問題的方法）；課程體系主線之二：計(jì)算機(jī)軟硬件支撐平臺（平臺與系統(tǒng)支撐）準(zhǔn)入計(jì)算思維程序基礎(chǔ)離散數(shù)學(xué)數(shù)字邏輯電路準(zhǔn)出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法設(shè)計(jì)與分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)平臺課程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)大數(shù)據(jù)處理綜合實(shí)驗(yàn)軟件工程綜合實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)理論與算法平臺與系統(tǒng)算法1算法2算法n1算法模型1模型2模型n1數(shù)學(xué)模型程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)…………采用bottomup的方式，橫向切割組織教學(xué)過程，最終收尾/綜合于高年級實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)畢設(shè)精巧簡明高效的編碼云物移新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)企業(yè)實(shí)訓(xùn)畢業(yè)設(shè)計(jì)--實(shí)際問題求解常見的課程體系傳統(tǒng)的課程體系存在的不足在于知識點(diǎn)及其應(yīng)用在安排上各自為營，效率低下課程之間邊界模糊，教學(xué)目標(biāo)不明確重復(fù)太多，缺失不知知識點(diǎn)及其應(yīng)用被脫節(jié)書到用時已忘了離散數(shù)學(xué)模型VS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)典算法VS實(shí)際工作知識點(diǎn)及其應(yīng)用難以定位程序設(shè)計(jì)能力總是訓(xùn)練碎片化……快畢業(yè)了才恍然大悟：原來以前學(xué)的是用在這里！其實(shí)，更為深刻的思考在于：學(xué)與用沒有渾然一體！學(xué)習(xí)過程中缺少分析和思考沒有分析/思考的學(xué)習(xí)是低質(zhì)量的Abilityofusingbrainisthebaseofusinghands訓(xùn)練，就數(shù)學(xué)而數(shù)學(xué)固然可以，但就問題而數(shù)學(xué)豈不更好？沒有分析/思考的學(xué)習(xí)是無趣的沒有思考就沒有創(chuàng)新，也就沒有成果的反饋和滿足感/成就感問題求解能力的訓(xùn)練，沒有自始至終臨畢業(yè)了，才開始系統(tǒng)地解決計(jì)算機(jī)問題沒有直面實(shí)際應(yīng)用的學(xué)習(xí)讓學(xué)習(xí)如“重拳擊棉花”從學(xué)的角度：新時代你們的個性化追求要學(xué)的東西少聽老師的話單純，誘惑少終身學(xué)習(xí)要求低要學(xué)的東西多有更多的批判精神興趣驅(qū)動，志向廣泛終身學(xué)習(xí)要求高舊時代新時代持續(xù)、認(rèn)真、高質(zhì)量的專業(yè)學(xué)習(xí)難以保證如何以學(xué)生的能力培養(yǎng)為抓手，去直面這個問題？激發(fā)興趣學(xué)會分析學(xué)會自學(xué)促發(fā)展促能力促個性我們的答案是：圍繞一個具體問題，重組從理論到模型到算法到實(shí)現(xiàn)的知識點(diǎn)，在學(xué)習(xí)中強(qiáng)化縱向關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化問題分析，強(qiáng)化程序能力（廣義），促進(jìn)能力形成算法1算法2算法n1面向問題的算法模型1模型2模型n1面向問題的數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n1面向問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)…………精巧簡明高效的編碼云物移新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)企業(yè)實(shí)訓(xùn)畢業(yè)設(shè)計(jì)換一種思維方式？算法問題算法問題算法問題問題求解課程：一種基礎(chǔ)知識的自然重構(gòu)融合了以下四門課程序設(shè)計(jì)離散數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法設(shè)計(jì)與分析為什么起名叫問題求解從解決問題出發(fā)，組織自學(xué)、授課、訓(xùn)練和考察在每一個基礎(chǔ)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)中，引入問題背景融合的期盼縱向融合，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)起始于基礎(chǔ)課程這四門課程的融合，理論上行得通嗎？離散數(shù)學(xué)的核心價值數(shù)理邏輯：模糊問題的形式化能力的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)證明的邏輯基礎(chǔ)數(shù)學(xué)證明大量應(yīng)用于問題求解之中集合論：動態(tài)集合數(shù)據(jù)類型的基本數(shù)學(xué)模型幾乎所有離散數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)某種意義上，離散數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)名字的來源圖論：表達(dá)離散成分及其(邏輯)關(guān)聯(lián)的強(qiáng)大的數(shù)學(xué)模型問題求解中最常見的數(shù)學(xué)模型算法設(shè)計(jì)中最常面對的數(shù)學(xué)模型近世代數(shù)：從運(yùn)算到結(jié)構(gòu)到系統(tǒng)，從系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)）的觀點(diǎn)探究數(shù)學(xué)模型的特性和行為在計(jì)算機(jī)科學(xué)中幾乎無處不在：ADT，自動機(jī)，編碼，密碼學(xué)，……數(shù)學(xué)的美，也是離散數(shù)學(xué)承載的潛移默化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法之間天然的密切關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心價值在于：ADT是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心價值A(chǔ)DT是數(shù)據(jù)類型的基本定義方式，規(guī)定了數(shù)據(jù)的成員特征和操縱方式建、增、刪、改經(jīng)典的ADT，面向問題的ADTADT的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方式操縱數(shù)據(jù)的方式需要算法支撐算法的核心價值在于：探究數(shù)據(jù)之間的涉及特定問題求解中業(yè)務(wù)特征的邏輯關(guān)系計(jì)算(操縱數(shù)據(jù))的序列及其效率需要在某個ADT基礎(chǔ)上操縱數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì)課程程序設(shè)計(jì)課程的核心價值：程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法程序設(shè)計(jì)的任務(wù)：廣義上講，在理解待解問題基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，采用某種適合計(jì)算平臺的高級語言完成解題方案的編碼正確、高效和簡明是其追求狹義上講，在確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基礎(chǔ)上，采用某種適合計(jì)算平臺的高級語言，將問題的求解方案，重寫出來準(zhǔn)確、簡明、高效是其追求如果將程序設(shè)計(jì)當(dāng)做一門獨(dú)立的課程來進(jìn)行教學(xué)，我們必須在廣義和狹義兩者之間進(jìn)行權(quán)衡，焦慮！程序設(shè)計(jì)能力是學(xué)生創(chuàng)新能力的第一能力與其兩難選擇，不如直面改革取消專門設(shè)立的程序設(shè)計(jì)課程以廣義的程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為貫穿全課程的終極目標(biāo)安排全方位、無間斷、不斷提升要求的程序設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練和基礎(chǔ)理論教學(xué)如影隨形理論上完全行得通全新的課程內(nèi)容體系整個課程內(nèi)容不是按照傳統(tǒng)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)類課程各自的體系劃分，而是圍繞問題求解組織成四個“論域”：第一個論域“計(jì)算入門與數(shù)學(xué)證明”安排在1年級上學(xué)期；第二個論域“經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”安排在1年級下學(xué)期;第三個論域“典型應(yīng)用問題及其求解方法”安排在2年級上學(xué)期;第四個論域“復(fù)雜性理論初步與‘難’問題的算法”安排在2年級下學(xué)期。上述內(nèi)容涵蓋了傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程：程序設(shè)計(jì)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析希望新體系帶來的好處：解決原先課程各自關(guān)聯(lián)性差導(dǎo)致學(xué)生對基礎(chǔ)課缺乏興趣的問題；便于學(xué)生隨時將知識用于解決問題的實(shí)踐，通過不斷的“挑戰(zhàn)”提高能力。四個論域論域1：計(jì)算入門與數(shù)學(xué)證明幫助學(xué)生理解計(jì)算思維最核心的概念，了解計(jì)算的基本方法與局限，接受基本的形式化訓(xùn)練，掌握抽象數(shù)學(xué)證明的基本方法。論域2：經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法幫助學(xué)生理解抽象數(shù)據(jù)，理解并應(yīng)用常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，掌握重要的算法設(shè)計(jì)策略以及算法設(shè)計(jì)與分析的基本理論與方法，理解并能夠應(yīng)用支持上述內(nèi)容的離散數(shù)學(xué)工具與方法。論域3：典型應(yīng)用問題及其求解方法引導(dǎo)學(xué)生掌握典型應(yīng)用中抽象出來的重要算法問題的求解方法，理解并能夠應(yīng)用支持上述內(nèi)容的離散數(shù)學(xué)工具與方法。論域4：復(fù)雜性理論基礎(chǔ)與“難”問題的算法涵蓋問題求解中復(fù)雜性理論的基本內(nèi)容與問題規(guī)約方法，解決“難”問題的主要方法、技術(shù)以及相關(guān)的重要理論結(jié)果。如何“問題求解”?力求真能力的培養(yǎng)將教和學(xué)落地生根課堂教學(xué)中，將大家的注意力抓住在課外訓(xùn)練過程，將大家的時間搶回來在學(xué)業(yè)指導(dǎo)中，激發(fā)大家的興趣在學(xué)業(yè)管理中，將學(xué)業(yè)的緊迫感送給大家課堂教學(xué)模式改革先做作業(yè)再上課杜絕抄襲（用盡一切可能的辦法）加大作業(yè)在最終課程得分中的比例逼著大家問問題從簡單問題到復(fù)雜問題想盡一切辦法：胡蘿卜大棒+……縮減教師講授時間，讓大家來“講課”提前一周安排話題指導(dǎo)同學(xué)完成“備課”盡量鼓勵同學(xué)主動報(bào)名增加印象分以你們?yōu)楸镜恼n程結(jié)構(gòu)模型及實(shí)施方案解題能力學(xué)習(xí)能力自學(xué)材料(教材)課程講義課外作業(yè)編程訓(xùn)練研討內(nèi)容經(jīng)典教材摘選同學(xué)課前自學(xué)以解題為目的以深度為優(yōu)先以啟發(fā)為手段教師選題同學(xué)講解教材中的習(xí)題為主覆蓋全部學(xué)習(xí)內(nèi)容圍繞內(nèi)容選編題目課程教學(xué)方式班級規(guī)模：80+人師資力量配置：主講教師1名，助理教師1名，助理學(xué)生6名每周的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練由4個課內(nèi)學(xué)時和若干課外時間完成周一，周四本論題課堂講解本論題OJ實(shí)訓(xùn)上論題習(xí)題/編程回顧開放課題同學(xué)主講周二周四課余時間上交上周論題作業(yè)一周的學(xué)習(xí)安排第一件事情：上交作業(yè)：上一次的訂正后作業(yè)本次的作業(yè)每周的作業(yè)在開學(xué)時公布不自己看書，無法完成作業(yè)課堂教授由教師主導(dǎo)，講解+提問+討論尋找答案的過程，遠(yuǎn)重于掌握答案幾乎不在課堂上討論定義內(nèi)容，更關(guān)注為什么要有這個定義相比較定理的證明，更關(guān)注定理背后的物理或者直觀現(xiàn)象在算法本身和算法正確性兩者之間，更關(guān)注算法的正確性幾乎所有討論都強(qiáng)調(diào)：如果你是第一個遇到這個問題的人，你會怎么想？該怎么辦？習(xí)題回顧學(xué)生主講課堂講解OJ實(shí)訓(xùn)上交作業(yè)一周的學(xué)習(xí)安排習(xí)題回顧就該周課后作業(yè)中暴露出來的主要問題進(jìn)行回顧，或者介紹更難的習(xí)題由助理教師完成，一個學(xué)時學(xué)生主講每周的課堂講授中都會留下兩個opentopics每個學(xué)生有15分鐘進(jìn)行所選擇的topic組織課堂主講教師作為聽者參與討論，重點(diǎn)關(guān)注思路和嚴(yán)謹(jǐn)性習(xí)題回顧學(xué)生主講課堂講解OJ實(shí)訓(xùn)上交作業(yè)OpenTopics：1，請介紹正則表達(dá)式(regularexpression)、自動狀態(tài)機(jī)，進(jìn)而說說看，你對“語言”的理解2，寫出某個C++版本中switch語句的完整的BNF。如果你寫不出完整的BNF，請用BNF術(shù)語說明邊界。課程的考核方式平時作業(yè)：20%必須訂正，否則分?jǐn)?shù)