《算法設(shè)計與分析》課程教學(xué)方法探索

[摘要]《算法設(shè)計與分析》是計算機(jī)專業(yè)的一門核l心課程。本文結(jié)合多年教學(xué)實踐，從加強(qiáng)理論和實踐相結(jié)合，增強(qiáng)教學(xué)實驗課環(huán)節(jié)的效果和加強(qiáng)課程平臺建設(shè)和人才培養(yǎng)工作三個方面介紹了我們在課程教學(xué)和建設(shè)中的幾點經(jīng)驗。

[關(guān)鍵詞]算法設(shè)計與分析 教學(xué)方法 研討 人才培養(yǎng)

[基金項目]國家自然科學(xué)基金項目(60873107)，湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項目(No.20060175)，中國地質(zhì)大學(xué)研究生課程與教材建設(shè)項目。

《算法設(shè)計與分析》是高校計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)課程。其主要目的是理解和掌握算法設(shè)計的主要方法，使學(xué)生在選擇或設(shè)計算法時能夠進(jìn)行時空耗費(fèi)分析，進(jìn)而編寫出高效程序，為開發(fā)出優(yōu)秀軟件系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。由于算法領(lǐng)域的知識覆蓋面廣、難度大、理論推導(dǎo)復(fù)雜，學(xué)生們普遍認(rèn)為它難于其他專業(yè)課程，這主要是由于這門課程本身的一些特點造成的：1.它具有很強(qiáng)的理論性，要求學(xué)生有很扎實的數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和至少一種高級語言的基本功。2.它涉及的領(lǐng)域廣、應(yīng)用性強(qiáng)，這就要求學(xué)生不能機(jī)械記憶，而需要理解性地學(xué)習(xí)，并靈活運(yùn)用。3.它有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性、可開發(fā)性，學(xué)生必須善于思考，有較強(qiáng)的探索欲望，才能從這門課中得到真正的樂趣。

學(xué)生調(diào)研情況介紹

為了更好地掌握學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程中的情況和需求，我們在近幾年的教學(xué)過程中，通過發(fā)放問卷的形式，對學(xué)生情況進(jìn)行調(diào)查。通過調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程中主要關(guān)心以下幾點問題：1.由于這門課程具有很強(qiáng)的理論性，課程中大量講解算法的基本定義、原理、推導(dǎo)等，容易造成學(xué)習(xí)積極性降低，不知道學(xué)習(xí)這門課對將來的專業(yè)積累有何幫助等問題。2.在上機(jī)實驗課程安排上，希望能設(shè)計一些結(jié)合實際或有項目背景需求的題目，最好能有一些參考代碼。3.課后希望能夠提供一個繼續(xù)學(xué)習(xí)的平臺，或能夠參加老師的一些相關(guān)算法研究項目。

教學(xué)經(jīng)驗

根據(jù)筆者多年的算法設(shè)計與分析課程的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合上述的學(xué)生提出的一些問題，我們在教學(xué)中不斷進(jìn)行改進(jìn)，總結(jié)了一些教學(xué)心得和比較成功的教學(xué)方法，提出以下幾點建議：

1.加強(qiáng)理論和實踐相結(jié)合

科研和教學(xué)應(yīng)該相輔相成，在教學(xué)過程中，通過加入最新的研究成果和國內(nèi)外研究前沿，將有助于開闊學(xué)生視野，同時提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性。(1)在講課的內(nèi)容上，首先講解幾類經(jīng)典算法，如：分治法、動態(tài)規(guī)劃法等典型算法，教師應(yīng)不局限于教材內(nèi)容，可將計算機(jī)領(lǐng)域熱門話題或前沿知識擴(kuò)展到教學(xué)中，啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生主動探索知識。(2)將科研成果融入到算法教學(xué)中。目前，我們在算法講解中，將多目標(biāo)優(yōu)化概念，各種最新的多目標(biāo)演化算法，擬物算法，以及將這些算法在實際工程項目中的應(yīng)用成果引入到教學(xué)。通過科研推動教學(xué)的方式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)他們從事算法研究的興趣。

2.加強(qiáng)教學(xué)實驗課環(huán)節(jié)的設(shè)計

對于算法設(shè)計和分析課程，實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計非常重要。經(jīng)過多年的摸索，我們在本科生課程教學(xué)中，采取了類似研究生小組研討的方式來進(jìn)行。我們將4～5個相同專業(yè)學(xué)生分為一組，每組推選一位小組長，負(fù)責(zé)整個小組組織和協(xié)調(diào)工作。在選題方面，我們采用老師出題和學(xué)生自主選題相結(jié)合，這樣做的目的是不同專業(yè)的學(xué)生可以選擇本專業(yè)領(lǐng)域中感興趣的算法。同時，通過集中匯報的方式，不同專業(yè)的學(xué)生可以互相了解不同領(lǐng)域的算法，從而拓寬他們的知識面。在準(zhǔn)備初期，每小組同學(xué)都要進(jìn)行資料的收集和學(xué)習(xí)，在后期，小組要進(jìn)行任務(wù)分工和協(xié)調(diào)，各司其職，整個研討課程，要求完成所選算法的編碼和測試工作，編寫算法研究報告和最后的算法研討匯報幾項內(nèi)容。

對于研討課環(huán)節(jié)，有幾點需要注意：(1)在選題過程中，對于算法研究能力較差的學(xué)生，老師要指定題目，并提供一定的資料和參考代碼，引導(dǎo)他們進(jìn)行研究工作。(2)在整個研討準(zhǔn)備過程中，要加強(qiáng)監(jiān)督和檢查工作，及時了解各小組的分工和進(jìn)展情況，調(diào)動小組每個學(xué)生的積極性。(3)由于一般的本科生在研究匯報方面的經(jīng)驗不足，所以匯報前，老師要進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提供匯報模版和建議。

通過在課程中設(shè)置研討環(huán)節(jié)，使不同專業(yè)學(xué)生能夠了解更多的算法和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，拓寬他們的知識而。同時，通過分組和匯報的形式，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，提高了學(xué)生團(tuán)隊合作和學(xué)術(shù)交流的能力，對他們將來從事科研工作或找工作都有很好的幫助。

3.加強(qiáng)課程平臺建設(shè)和人才培養(yǎng)工作

在課程教學(xué)之外，我們積極開展ACM等算法競賽平臺建設(shè)，為學(xué)生提供一個長期的學(xué)習(xí)平臺。鼓勵學(xué)生在課后能夠參與此類練習(xí)，從根本上提高自身的算法設(shè)計能力和編程能力。

在人才培養(yǎng)方面，通過課程教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)一些對算法研究有興趣和希望從事研究工作的同學(xué)，鼓勵其參與老師的相關(guān)科研課題，幫助學(xué)生能夠盡早地從事一些科研工作，更深入地了解算法領(lǐng)域，對學(xué)生未來從事研究生學(xué)習(xí)或工作都有很大的幫助。

總結(jié)

通過多年的教學(xué)實踐和摸索，我們在算法設(shè)計與分析課程中，提出的小組研討，以研促教等方法，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。從對學(xué)生的調(diào)研來看，這些教學(xué)方法的改革得到學(xué)生的認(rèn)可，學(xué)習(xí)的積極性和能動性得到激發(fā)，很多同學(xué)開始萌發(fā)研究型思維，課余思考和解決一些算法問題，提高自身的算法理論和編程能力。同時，我們每年發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)了一批具有較好研究能力的學(xué)生，大部分已經(jīng)成為科研骨干，在研究生階段作出不錯的科研成果，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文。

參考文獻(xiàn)：

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