科研、竞赛与工程实践相融合的算法设计与分析教学方法探讨.docVIP

科研、竞赛与工程实践相融合的算法设计与分析教学方法探讨 　　摘要：探讨了目前算法设计与分析课堂存在的问题，提出了科研、竞赛与工程实践相融合的教学方法，并应用于课堂教学、实践教学和成绩考评各环节，旨在通过因材施教，使不同类型的学生根据自己的兴趣和思维方式选择科研、竞赛或工程实践为导向的学习方式，力求让每个学生在兴趣中学习和进步。 　　关键词：科研教学；工程实践；竞赛融合；因材施教 　　中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）22-0085-02 　　伟大的算法和程序设计技术的先驱者、计算机科学家Danold E. Knuth指出 “计算机科学即是算法的研究”，算法设计与分析设计不仅是国内外大学中计算机类和信息工程类专业本科生的核心课程，也是计算机学科研究生的学位课程，该课程在本科和研究生阶段的的整个课程体系中都发挥着重要的作用。在科学技术和社会经济水平飞速发展的今天，传统的课堂上讲好经典算法+实践课上做验证性实验的教学方式已无法满足教学效果需要了。在高度信息化的现代大学中，学生的思维和理想被最大程度的激发，一门课程和一个老师要想满足大多数学生的知识需求是很难的。为了能够从容面对学生求知若渴的眼神，为了让这门课在他们当前培养体系和未来的职业生涯中发挥其应有的作用，算法课程的教师们不断的尝试着各种各样的教学改革。文献[1]和[2]提出了基于ACM-ICPC模式的算法分析与设计课程实践教学改革，文献[3]和[4]提出了将翻转教学用于算法课程中，文献[5]提出了面向不同层次学生的算法课程教学改革，还有一些教师将先进的教学辅助手段用到了算法教学的课堂中，例如文献[6]提出了算法可视化的教学辅助平台，文献[7]介绍了蚁群算法的教学辅助平台和教学效果，这些改革措施都在实际教学中取得了很好的效果。但是，单一的改革方式只能优化算法教学的冰山一角，最好的改革应该是立足于学生，因材施教。每个走进大学校园的学生都是寒窗苦读之后飞进象牙塔的天之骄子，没有差生，有的只是不同的兴趣，不同的思维方式。他们有的思维活跃善于创新，有的思维缜密善于逻辑推理，有的思维沉静善于钻研。基于此，针对课堂教学环节、实践课环节和成绩考核环节，本文提出了科研、竞赛与工程实践相融合的三位一体的算法分析与设计课程教学方法。 　　1 课堂教学环节 　　由于学时限制，传统的算法分析与设计课堂一般会主讲或只讲一些经典算法，例如：基于蛮力、分治、减治、动态规划、贪心等设计技术的算法，很难抽出时间去讲解新的算法设计技术，例如回溯、分支限界法、随机算法和启发式算法等。若算法课程只关注经典算法和对经典算法的验证，就会令学生成为井底之蛙、固步自封。在现今，算法的使用已经渗透到日常生活中的各种控制系统中，如果脱离具体应用，让学生学习纯算法，就令学生陷入了读死书的困局。因此，针对学生情况的不同，笔者将课堂教学的一些改革措施用到了实际教学中，并取得了较好的效果。 　　天生“学生”之才必有用，结合学生的不同特点，将学生分为科研型、竞赛型和工程实践性三类。教师不对学生盲目归类，在教学的过程中潜移默化的传授他们科研、竞赛和工程实践的精神，令学生自主选择。为了能够在课堂教学中科研、竞赛和工程实践并重，教师在课堂授课时需要做到如下几点： 　　1）教师选择经典中之经典的几个算法进行详细讲解，讲清楚算法原理和编程思路之后，着重分析其时间复杂度。 　　2）为学生讲解必威体育精装版期刊上发表的（1）中的几个算法的论文，介绍其改进方案，以及在时间复杂度或其它方面的改进，带领学生将该算法学懂学精。 　　3）选择ACM竞赛中与（1）中几个算法相关的赛题，在课堂上与学生一起分析。 　　4）用（1）中几个算法实现现实生活中的实际问题，将所学算法第一时间用于工程实践。 　　5）讲完几个经典之经典算法之后将回溯、分支限界法、随机算法、启发式算法搬入课堂，带领学生在科研、竞赛和工程实践三方面同时强化这些算法。 　　做到了上述五点，就可以兼顾三种类型学生的需求，令每个学生了解什么是科研，什么是竞赛，什么是工程实践，明白自己适合向哪个方面发展。之后，在实践课阶段选择自己适合的方向进行实验和拓展。那些被排除在经典之经典算法之外的经典算法，可以让学生用翻转教学的方式学习，教师用较短的时间进行答疑。 　　在科研、竞赛和工程实践并重的课堂教学环境下，每个同学都对算法设计技术有了全面而深刻的认识，虽然比传统课堂中学的算法类型少，但是学的精，教师真正做到了“授之以渔”。 　　2 实践教学环节 　　教学环节的全面撒网，是为了每个学生都能找到自己的优势并进行收获。所以实践教学环节应该充分发挥学生的自主性。教师可以将每个实验内容编为三选一的题目。比如一道算法改进题，一道ACM竞赛题，一道路由