专业学位硕士算法设计课程立体案例库设计及实践.doc

专业学位硕士算法设计课程立体案例库设计及实践 　　摘 要：为实现计算机类专业学位研究生培养高层次应用型专门人才的目标，在分析目前地方高校算法课程存在问题的基础上，提出具有立体特征的“分层分类”算法设计案例库，主要阐述案例库内容的选取及组织方法和案例库实施保障机制的设计 关键词：立体案例库；分层分类；专业学位研究生；算法设计与分析 文章编号：1672-5913（2017）05-0079-03 中图分类号：G642 0 引 言 为实现研究生教育战略性调整，教育部从2009年至今，持续推行硕士研究生培养由学术为主型向应用为主型转变。2013年教育部、人力资源社会保障部《关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》（教研[2013]3号）指出，专业学位研究生教育是培养高层次应用型专门人才的主要途径，其培养模式应以需求为导向、以实践能力为重点。算法设计与分析是计算机学科硕士研究生的专业必修课，课程通过系统学习常用算法分析与设计技术，培养学生算法设计与复杂性分析的能力[1]。课程兼具理工科各专业课程的普遍特征，教学内容具有较强的理论性，其学习效果又极大地依赖学生的实践水平。因此，对该课程的教学模式、教学手段进行研究和适应性调整以契合专业学位硕士高层次应用型的培养目标，是非常有必要的，对理工科其他专业学位硕士的培养也具有良好的借鉴意义 目前，普通高校专业学位研究生教学普遍存在如下问题：①教学内容针对性不强，无法体现专业学位的实践性要求，在专业性的职业技能演示方面存在缺失；②教学方法有待改进，在指导和教学方法方面，没有针对学位研究生的特点进行适应性调整，照搬学术性研究生的教学方法；③重应试、轻实践，随着我国高校研究生招生规模扩大，报考人数逐年递增，使原本以注重研究和创新能力发展的研究生培养，面临能力发展与应试性选拔的现实矛盾，目前许多高校的专业学位课程不包含实践教学，使专业学位硕士培养呈现重考试、轻实践的现实问题[2]。另外，地方高校专业学位研究生主要来源于三本院校，生源基础参差不齐，部分源于非计算机专业。这种专业差异给计算机专业课程的教学带来困难 1 立体案例库结构设计 从应用、案例类型、知识点类型3个角度划分和延展教学案例，形成的分层分类立体案例库的结构见图1 该案例库应用具有3个层次，包括在前修课程中的应用、经典应用和现代信息处理中的应用。三者的差异表现为问题规模和问题发散度各不相同。案例类型层面，分为验证性、设计性（必选）、设计性（自选）3个层次，其差异表现为问题规模和难易程度各不相同。从知识点类型看，案例库涵盖了算法的5个策略：分治法、动态规划法、贪心法、回溯法和分支限界法，其差异表现为算法适用性各不相同。总体来看，第一层次有利于基础差的学生学习，第三层次方便基础好的学生扩展，从而适应不同层次学生的需要。每层次又组织成5个类别的案例，确定其中演示（已实现）、必选（未实现）和自选（未实现）案例，从而形成针对性较强的魔方式立体案例库 2 分层递进的案例内容设计方法 选择合适的案例内容是构建案例库的关键。在案例库内容设计上，主要采取分层分类、一体化设计的原则 2.1 应用层面的分层分类内容设计 从应用角度看，案例库包含3个层次的内容 第一层次主要面向基础较差的学生。由于本课程非常依赖程序设计、数据结构等前修课程，因此，第一层次案例主要选取程序设计和数据结构课程中函数、文件、递归、查找、排序等问题，称为在前修课程中的应用，为理解算法和设计算法打下基础 第二层次主要源于经典应用，此部分案例占案例库总量比例最大。经典应用作为案例具有比较明显的优势：其一，经典应用已被大家熟悉，便于问题的理解和掌握，例如棋盘覆盖问题，虽然学生不一定明白案例涉及的分治策略，但容易产生兴趣；其二，经典应用的解决方法研究得比较透彻，而且一般有多种解法，易于资料的搜集和展开多种方法的对比性研究 第三层次主要源于科研和实际开发中的工程问题，更具有前沿性和实践性，紧密联系实际工程应用，使学生更容易理解解决实际问题的方法。例如，基于动态规划算法的数据压缩算法、动态规划算法在产品加工控制策略中的应用、分治法在GIS快速合并中的应用、贪心算法在排课系统中的应用、Hadoop平台中负载均衡贪心算法等 2.2 实践层面的分层分类内容设计 从学生个人实践的角度，案例库的实现包括验证性（演示）和设计性两种，设计性案例又分为必选和自选两类 验证性案例是案例库系统已实现完成的案例，用于解决理论与实际相结合和课程针对性不强的问题，帮助全体学生分析实际案例。例如背包问题，案例库系统已按问题阐述、问题特征、算法策略选择、关键算法流程、测试数据、运行结果和源代码7个方面进行了组织说明，详细阐述了贪心算法在实际