面向新工科建設的算法設計與分析課程改革和實踐

何震宇 朱國慶 趙凱 周彬

［摘 要］近年來，全球科技革命和產業變革方興未艾，以互聯網和人工智能為代表的新興產業蓬勃發展。算法設計與分析課程作為計算機專業的核心課程，對培養信息技術人才、推動科技創新和產業發展具有重要意義，也是培養具備創新能力和實踐能力人才的基礎。然而，在當前部分高校中，算法設計與分析課程往往存在思政融入不夠深入、重理論輕應用、重知識輕思維等問題。這些問題導致學生學習熱情不高，實踐創新能力難以滿足業界需求。文章以新工科建設為導向，從課程思政深度化、知識體系系統化、教學方法科學化、教學內容前沿化、教學支撐多樣化、課程管理層次化和人才培養拔尖化七個維度綜合發力，打造符合時代要求的算法分析課程。

［關鍵詞］算法設計與分析；課程改革；新工科

［中圖分類號］G642.3 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）05-0051-05

近年來，全球范圍內新一輪科技革命、產業變革以及全球新經濟的蓬勃發展引起了社會廣泛關注。以互聯網和工業智能為核心的新興產業正在迅速發展。這股科技浪潮對工程教育提出了新的挑戰，新工科建設的提出正是對這一挑戰做出的積極回應[1]。新工科建設[2-3]是我國高等工程教育主動應對新一輪科技革命和產業變革的行動，計算機專業作為新興產業的支撐專業，應積極主動地尋求變革，探索專業發展的新范式。

算法設計與分析作為計算機專業的核心課程，在新工科建設背景下具有重要的意義和價值。它是培養信息技術人才、推動科技創新和產業升級的關鍵所在，是培養具備創新能力和實踐能力的工程人才的基礎。

然而，在部分高校中，算法設計與分析課程尚存在一些問題：教學往往過于注重理論分析，忽視實際應用；過于強調知識傳授，而較少培養學生的思維能力；教學內容與學科前沿及產業發展脫節，學生的算法設計能力無法滿足業界需求；教學方式和教學手段單一，導致學生的學習熱情不高等。

為了解決這些問題，課程組以新工科建設為導向，將算法設計與分析課程建設置于核心位置。在“復旦共識”[4]“天大行動”[5]和“北京指南”[6]的基礎上，結合哈爾濱工業大學的特色和課程實際，在課程思政深度化、知識體系系統化、教學方法科學化、教學內容前沿化、教學支撐多樣化、課程管理層次化和人才培養拔尖化七個維度綜合發力，打造符合時代要求的算法分析課程。

一、高校算法設計與分析課程存在的問題

（一）課程思政不足之處

在算法設計與分析這樣一門專業核心課程教學中，一些授課教師往往忽視課程中的思政元素。這導致思政教學與專業教學之間存在脫節，學生對與社會和國家發展密切相關的問題認識不足，不利于培養富有家國情懷和使命擔當高素質人才。

（二）教學方法不科學之處

1.現有的課程教學過于注重傳授算法知識，忽視了對學生算法設計思維的培養，學生沒能真正深入挖掘和理解算法背后的本質原理。此外，現有的課程教學缺乏具體的實踐應用場景，導致學生對算法選擇和效率考量的理解與認識不夠深入。

2.算法知識本身晦澀難懂，缺乏趣味性，而且涉及大量的數學知識，如離散數學、復雜度分析、概率論等。這些知識對部分學生來說可能較為難懂，需要學生花費