算法課堂教學的探索與體會

摘要：計算機專業課程教學中算法教學是一個重點和難點，文章針對如何提高算法教學的質量和解決算法教學中存在的問題，進行了積極的探索。

關鍵詞：算法；數據結構；計算機語言；教學探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0065-02

算法（Algorithm）是數學及其應用的重要組成部分，是計算科學的重要基礎。隨著現代信息技術飛速發展，算法在科學技術、社會發展中發揮著越來越大的作用，并日益融入生活的許多方面，算法思想已經成為現代人應具備的一種數學素養。因此，計算機專業課程中算法的教與學對于高校計算機專業學生的重要性是不言而喻的。目前，由于大學計算機專業課程中的算法教學存在一些問題，許多學生對算法學習的重要性認識不足，在學習過程中，學習的興趣不高。筆者在從事算法課程教學中體會到：要提高算法課程教學的教學質量，首先要讓學生真正理解在計算機專業學習中算法的重要性。要通過各種教學方法和手段，培養學生的學習算法的興趣，學生有了學習的興趣，學習的積極性和自覺性就會大大的提高。德國教育家第斯多惠說：“教學成功的藝術就在于使學生對你所教的東西感到有趣”。在這些方面，筆者作了一些教學實踐和探索，取得了較好的教學效果。

一、設問法教學

如何讓學生對算法學習有興趣？如何讓學生真正認識算法學習的重要性呢？為解決這個問題，筆者在課堂教學中采用設問式教學，通過設問，使學生積極思考、主動參與到學習中來。“學起于思，思源于疑”。比如，我在課堂會常常設問：計算機是怎么工作的？什么是計算機程序設計？什么樣計算機軟件是好的計算機軟件呢？在學生們短暫的議論后，我告訴他們：計算機工作是靠執行一條條指令來實現的，有限條指令按照某種算法編寫形成程序，程序最核心部分之一就是算法，算法的好壞是衡量程序是否優秀的重要標準。然后，我告訴學生Pascal語言之父、結構化程序設計的先驅、瑞士人Nicklaus Wirth有一本最著名書，書名叫做《算法+數據結構=程序》。由此可以看出在計算機程序中算法的核心作用，算法與數據結構之于程序設計的重要性也就就不言自明。同時，中國工程院院士、計算機科學家李國杰說過：“……而軟件的核心是算法（不是編程技巧），……算法設計是人類智慧的結晶，計算機科學中的知識創新主要是算法的創新，創建一種新算法其意義不亞于建造一種新機型。……嚴格說來，不講算法，計算機科學就無從說起。”由于李國杰院士是我們邵陽人，也是我們邵陽學院的名譽院長，所以同學一下子覺得親切起來，對算法學習的陌生感、距離感也慢慢消失。總之，要通過各種教學手段和方法使得學生明白算法的重要性，使得學生對算法的學習產生興趣，其中設問導入只是其中一種，我們還可以通過一些有趣的實例，比較不同算法的差異等，有很多方法值得去探索。

二、比喻法教學

在計算機專業課程教學中，許多學生不懂得計算機語言和算法的關系，總以為學習程序設計就是學習各種計算機語言。所以許多學生熱衷于學習一門一門的計算機語言，從C到C++，從Java到C#等等。似乎學的計算機語言越多，程序設計水平就越高。同時把學習的重點放在學習每種語言的數據類型、運算符和表達式、語句、函數等語言本身的一些語法規則上，反而忽視了程序設計中最核心的部分：算法的學習。這種現象的產生是因為在計算機語言類課程教學中，算法只是作為例題形式出現，老師在計算機語言課程教學中不會專門介紹算法，更多講解計算機語言的特點和編程的技巧，因而學生認識中就會出現偏差，以為這些例題只是為了練習和熟悉計算機語言為目的，不會有意識地研究算法。等到大三開始《算法設計與分析》課程學習，在教學過程中，老師更多地側重理論的教學，學生學習起來覺得枯燥和難懂，有為難情緒，學習效果不理想。為了講清楚計算機程序設計中語言和算法的關系，我在上課時采用比喻的方法，用自然語言和寫文章的關系作為例子，學生很快就明白了。我告訴學生：計算機語言和生活中的語言是一樣的。計算機有許多種語言，比如C、Java、C++等，生活中也有許多種語言，比如中文、英語、西班牙語等。我們在計算機語言的學習中掌握好這門語言中的數據類型、運算符和表達式、語句、函數等基本知識是很重要，這如同學習中文、英文要學習詞匯、句子、各種語法規則一樣。學習計算機語言的目的是要寫計算機程序，開發計算機軟件。這也和學習中文和英文是為了寫文章，表達思想和觀點相同。那么，什么是優秀的計算機程序或者說軟件呢？最重要的標準就是看你解決問題的算法。這好像一篇文章的好壞關鍵是你在文章中表達思想和觀點，這和你使用的語言沒有太多關系。這好比一個偉大的哲學家的思想，不管用什么語言、文字表達出來，都是偉大的思想。所以在程序設計中關鍵是看你程序設計中解決問題的算法是否優秀，能否找到一種最好的算法，這和你使用哪種計算機語言都沒有太多關系。通過這種通俗和貼切的例子，學生很快就能理解到算法的意義，明白了要寫出優秀的程序，不只是熟練掌握所使用的語言和相應的編程技巧，也要了解各種算法，根據問題設計出最優秀的算法，而且算法的學習更加重要。

三、算法教學中的問題

首先，在計算機專業的課程教學中，涉及到算法的有三門課程：《計算方法》、《數據結構》、《算法設計與分析》。這就需要這三門專業課的老師在講授本門課程的同時也要適當介紹其它課程中算法的特點和作用，以便學生更有目的的學習。算法分為數值算法和非數值算法。《計算方法》課程中講的是數值算法，著重介紹計算機上常用的數值計算方法。內容包括誤差、一元非線性方程的解法、線性代數方程組的解法、插值法和曲線擬合、數值積分、常微分方程數值解法等內容。《數據結構》課程中主要介紹非數值算法。著重介紹各種數據結構中數據的插入、刪除、查找、排序等算法。《算法設計與分析》更多的是引導學生的思維告訴學生如何應用一些特定的算法設計策略來解決問題。比如迭代法、蠻力法、分治法、貪婪法、和動態規劃等算法設計技術。這幾門課，每門課都有自己的特點，都是算法設計技術，但又有區別，所以在課程教學過程中，每門課的老師要相互呼應，承上啟下。這樣學生對算法學習的體會才會更深刻。其次，算法教學的內容也要隨著計算機技術的發展不斷更新。目前，超級計算機的計算能力越來越強大，目前已經達到萬萬億次/秒。人們會有這樣的疑問：計算機的硬件性能已經提高的這樣的水平，算法的研究還有必要嗎？其實，計算機硬件功能越強大，人們就會嘗試解決更復雜的問題，計算量也就更大，所以算法研究始終是推動計算機技術發展的關鍵。大學計算機專業算法教學也應該根據計算機技術的發展不斷補充、增加新的內容，相應的教材也要加以更新。例如：Internet應用引起的海量數據的處理技術成為熱點，使得數據的檢索算法更為復雜。而且，有些時候，軟件的維護成本已經遠遠高于開發成本，所以，軟件中的算法能做到易讀、易懂、易維護會大大降低軟件的研發成本。不斷完善和補充新的內容，介紹最新的算法研究的發展方向，可以使學生學習的積極性和自覺性不斷提高，也為學生走向社會，更快地適應軟件的設計和研發打下基礎。

計算機算法教學是一個需要不斷探索和實踐的領域。如何讓學生在學習過程中加深對計算機的理解，如何在學習算法的過程中加強對學生讀懂算法、設計算法、分析算法甚至發明算法能力的培養，尤其是如何調動學生的學習積極性和主動性，使他們具有強烈的參與意識和求知欲望，這些都十分重要。好的教學方法，促使學生的積極思考，拓寬學生的思路，提高教學效率。本文僅僅是根據筆者平時在教學一線的心得體會，對計算機算法課程教學進行一定程度的探索與實踐。

參考文獻：

[1]胡淑珍.教學技能[M].長沙：湖南師范大學出版社，1996.

[2]蔣雪巖.當前課堂教學模式之整治[J].教育藝術，2005，（3）：12-13.

[3]郎海艷.小議計算機編程教學中算法的選擇[J].今日科苑，2008，（3）：249-250.

[4]劉嬌.數據結構課程的教學探索與體會[J].考試周刊，2010，（45）：138-139.

[5]張銘，趙海艷，王騰蛟，等.北京大學《數據結構與算法》教學設計[J].計算機教育，2008，（20）64-68.

[6]呂國英.算法設計與分析[M].北京：清華大學出版社，2009.

基金項目：湖南省教育廳一般項目編號：13C846。

作者簡介：成婭輝（1977—），女，漢族，碩士研究生。研究方向：計算機應用。endprint