淺談算法導論課程的精細化教學

周明洋 劉剛

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?針對算法導論課程在傳統教學方式中存在的問題，采用精細化管理思路調整課程教學，從教案設計、課堂教學、課后作業等多個方面分析算法導論如何實現精細化管理。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?算法導論;課堂教學;精細化

[中圖分類號] ?G642 [文獻標志碼] ?A ? [文章編號] ?2096-0603（2019）18-0100-02

算法導論課程是計算機科學與技術相關專業本科生和研究生的必修課之一，實踐性高，具有鮮明的工程特征。該課程內容與面向對象程序設計、數據挖掘、機器學習、計算機操作系統等專業課程密切相關，是學生后續專業課程和提高工程實踐能力的必備知識之一。因此，該課程一直受到各高校相關專業的廣泛重視，并進行了大量教學改革探索，取得了較好的教學成果，提高了學生算法理論水平和工程實踐能力。

算法導論課程的傳統教學思路是從計算機的數據組織結構開始，詳細介紹各種不同類型算法的實現原理以及計算所需的時間和空間復雜性，并輔以相關實驗，指導學生完整掌握并實現相關算法的教學過程。該教學思路在教學過程中強調學生實踐能力，突出對計算機應用人才的培養。在國家產業升級和高校新工科改革背景下，高校需要培養理論和技術全面發展的綜合性人才，提高人才創新能力，才能為國家產業升級提供高質量的支持。因此，采用科學的教學方法提高學生創新能力是當前課程改革（或調整）的核心。精細化教學管理是在教學過程中規范、精細和個性化的一種嚴謹管理方式，它將教學的權責細化，明確教師責任和學生責任，要求每個管理者細致、盡責。基于此，本文對算法導論課程的精細化管理進行一些探討。

一、精細化管理和精細化教學的內涵

精細化管理來源于企業的管理模式，在管理過程中“精”要求高標準和高質量;“細”要求注重實現細節和過程，從流程上細化并提高整體效率。從本質上講，精細化管理同樣適合于高等教育的教學過程，尤其是算法導論的課程教學。計算機行業作為當前熱門行業，從業人員和學生眾多，而算法導論作為計算機專業必修課，在國內眾多高校中通常采用大班授課的方式，即一位老師同時授課超百位學生。同時，由于學生眾多，教師精力有限，通常采用統一授課和作業的形式實現一刀切式的教學。而算法導論作為承前啟后的重要課程需要學生對該課程內容有扎實的理解。但由于學生基礎差異較大，這種流水線式的粗放教學方式難以適應算法導論課程的需求，因而有必要采用科學的管理方式系統化地對相關課程進行研究，從課程設計、教師備課、課堂授課、課后復習等多個環節系統性地根據精細化管理的思路進行精心設計，充分理清教師責任和學生責任之間的關系，保證課程各個要素的協調配合，為學生打牢堅實的算法基礎。

二、新工科教育的內涵

在當前國內產業升級背景下，新技術、新產業等快速發展，以計算機和互聯網為代表的新興產業已經滲透到各行各業，“互聯網+”受到了政府、高等院校和企業的廣泛支持。傳統教育的專業化培養模式在新的時代背景下已難以滿足社會的人才需求。根據《世界競爭力年鑒》我國工程師一方面面臨巨大缺口，另一方面質量不高。主要原因是當前教育培養方案針對工科的工程實踐教學訓練不足，導致畢業學生與就業崗位之間存在較大的不匹配，突出表現在學生上崗周期長、動手能力弱、溝通交流差、創新能力低并且缺乏團隊合作意識。因此，新工科改革旨在從本質問題出發，通過系統地對相關專業和課程進行調整，提高學生的實踐能力和創造力，為“中國制造2025”提供高質量的工程技術人才。因而要求對教學課程的理論和實踐均需進行調整，扎實的理論根底是學生充分發揮創造力的保證，另一方面，也不能過度強調理論而忽略學生工程實踐能力的提高。

精細化教學在新工科的背景下，以提高學生的專業能力和實踐能力為核心，通過精心設計課程過程，可以為學生的理論基礎、實踐能力、創新能力和合作能力提供高質量保證。而新工科為精細化教學的系統設計提供了標準：以提高學生的工程實踐能力和創新力為依據。新工科和精細化教學相輔相成，精細化教學的“精”保證學生扎實的基礎功底，“細”保證學生的工程實踐能力，精細化過程中面向學生的個性化教學則能夠充分發揮學生的創新能力和合作能力，滿足新工科的高標準要求。

三、算法導論課程的精細化教學

（一）課程教學中的“精”

1.教案的精心設計

教案設計是教師對課程的整體理解和把握。在學期開始之前教案設計要提前完成并校正。該課程的教學目的能否達到直接與教案的設計密切相關。同時，在教案設計中針對每一節課均有相關的知識要求和對當前課堂的要求。教師在授課前除了要對本次課程有精細的掌握外，還需要對整體教案進行回顧，充分把握局部課程與課程大綱之間的關系，做到胸有成竹。

2.教學過程的精心設計

教學中的前后課程密切相關，學生在課程開始時有一個知識切換的過程，需要從之前的課程思路切換到當前課程。在每次課程首先回顧上次課的關鍵內容，并對本節課程的要求作一個系統安排。學生根據本次課程的宏觀要求進行針對性學習，同時在講課過程中要循序漸進，通過有趣的案例和相關知識的回顧，避免知識的跳躍導致學生一步落后步步落后。同時在教學過程中增加一些提問和練習環節，以保障學生對關鍵知識點的掌握。

3.課后作業的精心設計

課堂授課是學生被動接收的過程，學生主動學習的過程在課后。為了保證高效的教學質量同時調動學生的積極性，在課后需要根據知識點的差異有針對性地布置課后作業，對學有余力學生留下思考題，并且在下次課堂上對關鍵作業進行提問和解答，加深學生對知識的掌握。

（二）課程教學中的“細”

1.針對不同學生的個性化教學

根據學生計算機基礎水平的差異以及興趣的差異，為學有余力的學生推薦更深入的參考資料，同時對基礎較差的學生提出課程的基本要求，保證課程的基本教學質量。同時在教學過程中適當穿插相關學者名人傳記，突出工程學科中的人文情懷，提高學生的興趣，調動學生的主動性。

2.保證課程教學內容的前沿性

算法導論作為一門基礎課程在當前產業中應用廣泛。授課過程依托教材但不受限于教材，在課程中穿插實際工程實踐中遇到的問題，通過問題引出解決方案，同時調動學生的積極性，擴展學生的知識面。比如在講NP復雜性問題時，可穿插講解當前的人工智能領域的問題以及對策。

3.多種教學手段結合提高課堂樂趣

興趣是最好的導師。培養學生對課程的興趣是課程教學中的關鍵環節。算法導論對大多數學生來講枯燥乏味。一方面通過在課程中穿插有趣的案例，另一方面可通過翻轉課堂方式，讓學生主動調研工程中遇到的算法問題和應對策略，并在課堂上分析，最后由老師進行總結和問題深化講解，從而提高學生的積極性，調動學生的興趣。

四、結語

精細化管理在新工科背景下，將其應用于算法導論課程能夠顯著解決傳統教學過程重理論輕實踐的問題。綜合教案設計、課堂教學過程設計、課后習題等多個角度對教學內容進行深化，培養學生的工程實踐能力、溝通合作能力以及自主創新力，為新工科背景下的高質量教學提供思路。

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編輯 張 慧