《程序設(shè)計(jì)創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《程序設(shè)計(jì)創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08170071課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論16學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)）先修課程：C程序設(shè)計(jì)A后續(xù)課程：算法分析與設(shè)計(jì)適用專業(yè)：醫(yī)學(xué)信息工程開課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明《程序設(shè)計(jì)創(chuàng)新》是醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的專業(yè)創(chuàng)新課。本課程的任務(wù)主要是培養(yǎng)學(xué)生用創(chuàng)新思維分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生掌握算法編程實(shí)現(xiàn)的基本技巧和方法，熟悉高級(jí)C語言編程的基本技術(shù)，并能熟練運(yùn)用一些常用工具，解決一些較綜合的問題，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟練掌握C語言編程、編譯和調(diào)試程序的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)計(jì)算思維，為以后進(jìn)行后續(xù)課程的“課程設(shè)計(jì)”和“畢業(yè)設(shè)計(jì)”打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2：掌握遞歸、排序、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、樹、圖等高級(jí)算法的基本思想、熟練掌握常用的高級(jí)算法與編程技巧，具備一定的編程解決實(shí)際問題的能力，能夠編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜工程問題的模擬、預(yù)測和分析。課程目標(biāo)3：積極培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，踐行中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀；樹立正確的勞動(dòng)觀念，切實(shí)提升心理素質(zhì)，增強(qiáng)干事創(chuàng)業(yè)的信心。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《程序設(shè)計(jì)創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.3能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，并考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)1：熟練掌握C語言編程、編譯和調(diào)試程序的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)計(jì)算思維，為以后進(jìn)行后續(xù)課程的“課程設(shè)計(jì)”和“畢業(yè)設(shè)計(jì)”打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2：掌握遞歸、排序、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、樹、圖等高級(jí)算法的基本思想、熟練掌握常用的高級(jí)算法與編程技巧，具備一定的編程解決實(shí)際問題的能力，能夠編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜工程問題的模擬、預(yù)測和分析。M5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠開發(fā)和利用現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具對復(fù)雜醫(yī)學(xué)信息工程問題進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、預(yù)測和模擬。課程目標(biāo)2：掌握遞歸、排序、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、樹、圖等高級(jí)算法的基本思想、熟練掌握常用的高級(jí)算法與編程技巧，具備一定的編程解決實(shí)際問題的能力，能夠編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜工程問題的模擬、預(yù)測和分析。H12.終身學(xué)習(xí)12.1能認(rèn)識(shí)不斷探索和學(xué)習(xí)的必要性，具備終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法。課程目標(biāo)3：積極培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，踐行中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀；樹立正確的勞動(dòng)觀念，切實(shí)提升心理素質(zhì)，增強(qiáng)干事創(chuàng)業(yè)的信心。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)1.遞歸算法1.1遞歸的概念1.2遞歸方程構(gòu)建的思想1.3遞歸方程的求解方法教學(xué)要求：理解遞歸的概念；掌握遞歸方程構(gòu)建的思想；掌握遞歸方程的求解方法；掌握使用遞歸算法解決問題的一般方法。重點(diǎn)：遞歸的概念。難點(diǎn)：遞歸方程及其求解。221,32.排序2.1冒泡排序2.2選擇排序2.3合并排序2.4快速排序教學(xué)要求：掌握冒泡排序；掌握選擇排序；掌握合并排序；理解快速排序。重點(diǎn)：選擇排序、快速排序。難點(diǎn)：合并排序、快速排序。221,23.貪心算法3.1貪心算法概念3.2哈夫曼編碼的算法分析3.3單源最短路徑的算法分析教學(xué)要求：掌握貪心算法的概念、思想；理解貪心算法與動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的差異；掌握背包問題的算法設(shè)計(jì)和分析；理解哈夫曼編碼的算法分析；掌握單源最短路徑的Dijkstra算法的設(shè)計(jì)與分析。重點(diǎn)：單源最短路徑的Dijkstra算法的設(shè)計(jì)與分析。難點(diǎn)：單源最短路徑的Dijkstra算法的設(shè)計(jì)與分析。441,2,34.動(dòng)態(tài)規(guī)劃4.1動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的概念和步驟4.20-1背包問題的算法設(shè)計(jì)和分析4.3動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的基本要素4.4使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法解決問題的一般方法教學(xué)要求：掌握樹、二叉樹的定義與主要性質(zhì)；掌握二叉樹順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與二叉鏈表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；掌握二叉樹的常見算法；掌握樹、森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換；掌握哈夫曼樹與哈夫曼編碼。重點(diǎn)：二叉樹的常見算法、哈夫曼樹與哈夫曼編碼。難點(diǎn)：哈夫曼樹與哈夫曼編碼。441,35.樹5.1樹、二叉樹的定義與主要性質(zhì)5.2二叉樹順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與二叉鏈表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)5.3二叉樹的常見算法5.4哈夫曼樹與哈夫曼編碼教學(xué)要求：掌握樹、二叉樹的定義與主要性質(zhì)；掌握二叉樹順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與二叉鏈表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；掌握二叉樹的常見算法；掌握樹、森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換；掌握哈夫曼樹與哈夫曼編碼。重點(diǎn)：二叉樹的常見算法、哈夫曼樹與哈夫曼編碼。難點(diǎn)：哈夫曼樹與哈夫曼編碼。221,26.圖與圖的應(yīng)用6.1圖的基本概念與基本定理6.2圖的算法教學(xué)要求：掌握圖的基本概念與基本定理；了解圖的周游算法，廣度優(yōu)先算法，廣度優(yōu)先算法，最小生成樹和最短路徑算法；掌握算法的編程實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)：最小生成樹和最短路徑算法。難點(diǎn)：最小生成樹和最短路徑算法。221,2合計(jì)16162.實(shí)踐部分實(shí)踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)踐內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容和要求實(shí)踐學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)遞歸實(shí)踐內(nèi)容：遞歸算法實(shí)踐要求：掌握遞歸算法，掌握遞歸方程的求解方法；掌握使用遞歸算法解決問題的一般方法。21,32.排序?qū)嵺`內(nèi)容：排序算法實(shí)踐要求：掌握掌握冒泡排序；掌握選擇排序；掌握合并排序；理解快速排序；掌握使用排序算法解決問題的一般方法。21,23.貪心算法實(shí)踐內(nèi)容：貪心算法實(shí)踐要求：掌握貪心算法，掌握哈夫曼編碼和單源最短路徑的Dijkstra算法解決問題的一般方法。41,2,34.動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)踐內(nèi)容：動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法實(shí)踐要求：掌握0-1背包問題的算法設(shè)計(jì)和分析；掌握動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的基本要素；掌握使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法解決問題的一般方法。41,35.樹實(shí)踐內(nèi)容：二叉樹的定義與主要性質(zhì)、二叉樹順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與二叉鏈表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、二叉樹的常見算法、哈夫曼樹與哈夫曼編碼、圖的基本概念與基本定理、貪心算法、哈夫曼編碼的算法分析。實(shí)踐要求：掌握二叉樹、最小生成樹的實(shí)方法，掌握哈夫曼編碼的基本原理，掌握Dijkstra算法的實(shí)現(xiàn)方法。21,26.圖實(shí)踐內(nèi)容：圖的使用實(shí)踐要求：廣度優(yōu)先算法，廣度優(yōu)先算法，最小生成樹和最短路徑算法；掌握算法的編程實(shí)現(xiàn)。21,2合計(jì)16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)算法的能力。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源庫1.教材：無2.參考書：（1）ThomasH.Cormen;殷建平譯.算法導(dǎo)論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.12.（2）RandalE.Bryant;龔奕利譯.深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2016.11．（3）MarkAllenWeiss著;馮舜璽譯.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2016.08.3.期刊：（1）趙慧娟.人工智能時(shí)代算法基礎(chǔ)課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇,2020,(37):180-181.（2）黃云,洪佳明,覃遵躍.基于云平臺(tái)的“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2016,35(2):191-195.（3）丁海燕.計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中計(jì)算思維的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2015,032(12):16-18,21.（4）劉偉,胡為,李小智,晏峻峰.算法分析與設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)研究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2020,(8):70-74.（5）ChenY,ZhikaoR,ChunpingC.ResearchandDevelopmentofCLanguageProgrammingExperimentAssistantManagementPlatformBasedonHybridArchitecture[J].ProcediaEngineering,2011,15:2932-2936.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）清華大學(xué)算法設(shè)計(jì)公開課./show-1024-1.html（2）北京大學(xué)算法設(shè)計(jì)與分析國家級(jí)精品課./course/PKU-1002525003l（3）麻省理工學(xué)院公開課：算法導(dǎo)論./newview/movie/courseintro?newurl=%2Fspecial%2Fopencourse%2Falgorithms.html七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末大作業(yè)成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價(jià)細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程考核課程視頻5（1）根據(jù)學(xué)生觀看學(xué)習(xí)通中本課程的視頻資料進(jìn)度和完成情況進(jìn)行考核，未學(xué)完者依據(jù)所學(xué)視頻進(jìn)度得相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，滿分100分。（2）以課程視頻成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?21課堂表現(xiàn)5（1）根據(jù)課堂考勤、課堂回答問題和小組討論等情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以課堂表現(xiàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。√√√221作業(yè)評價(jià)5（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)評價(jià)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?21課內(nèi)實(shí)踐25（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)踐情況和實(shí)踐報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評分；（2）取各次實(shí)踐項(xiàng)目成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績?！獭獭?555階段測驗(yàn)10（1）主要考核學(xué)生對各章知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力，滿分100分。（2）以階段測驗(yàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。√√√532期末50（1）期末大作業(yè)考試卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。（2）主要考核遞歸、排序、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、樹、圖、貪心算法、數(shù)值計(jì)算、數(shù)論、回歸模型和集合論等內(nèi)容。（3）考試題型為：編程題。√√√151520合計(jì)：100分412930八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課程視頻、課堂表現(xiàn)、作業(yè)評價(jià)、課內(nèi)實(shí)踐、階段測驗(yàn)、期末大作業(yè)或“以賽代考”等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己顺煽兒瓦^程性評價(jià)成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%），試題類型為編程題；課程視頻、課堂表現(xiàn)、作業(yè)評價(jià)、課內(nèi)實(shí)踐、階段測驗(yàn)等過程性評價(jià)成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性評價(jià)和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課程視頻10按時(shí)完成預(yù)習(xí)視頻、復(fù)習(xí)視頻的觀看,完成率大于90%。按時(shí)完成預(yù)習(xí)視頻、復(fù)習(xí)視頻的觀看,完成率大于80%。預(yù)習(xí)視頻、復(fù)習(xí)視頻的觀看不夠及時(shí),完成率大于70%。偶爾觀看學(xué)習(xí)通里的視頻，完成度大于60%。很少觀看學(xué)習(xí)通里的視頻，完成度低于60%。課堂表現(xiàn)10出勤率高，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。出勤率高，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。出勤率較高，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。出勤率較低，上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。出勤率低，上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)評價(jià)10作業(yè)完整，基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度好，準(zhǔn)確率大于90%。作業(yè)完