“算法設計與分析”課程教學方法探究

杜輕　韓雪　石麗婷

摘要：該文分析了算法設計與分析課程教學和學生學習時存在的問題，根據近幾年積累的教學經驗，提出了一些教學方法的建議，如互動式教學，板書和多媒體相結合，重視上機練習以及考核方式的改革。

關鍵詞：計算機；算法設計與分析；教學方法

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）08-0102-02

21世紀以來，計算機的普及極大地改變了人們的生活。目前，各行業(yè)、各領域都廣泛采用了計算機信息技術，并由此產生出設計并開發(fā)各種應用軟件的需求。為了以最小的成本、最快的速度、最好的質量開發(fā)出應用軟件，就必須掌握并能設計出高效的算法。算法分析與設計是一門理論性與實踐性兼顧的課程，是計算機科學與技術專業(yè)的一門很重要的專業(yè)課，該課程在整個教學體系中占有非常重要的地位。通過對計算機算法系統(tǒng)的學習與研究，理解和掌握算法設計的主要方法，培養(yǎng)對算法的計算復雜性進行正確分析的能力，為獨立地設計算法和對給定算法進行復雜性分析奠定堅實的理論基礎[1]。

該課程不像其他記憶性的課程，它重在理解并能應用到實際中，是一門集應用性、實踐性及創(chuàng)新性為一體的綜合性課程。再加上這門課程相對枯燥、難度大，因此，對于很多教師來說，要想上好這門課程，成了一個很大的挑戰(zhàn)。該課程要求教師要有扎實的數學和數據結構理論基礎，還要有編程和科研經歷，還要結合本課程的特點，采用適當的教學方法，才能使得學生把枯燥，難學的算法真正學會，并應用到以后的開發(fā)實踐中。

本文根據筆者的教學經驗，總結了一些教學方法，包括互動式教學，板書和多媒體相結合以及考核方式的改革等。

1 算法課程教學及學生學習存在的問題

現在，算法設計與分析課程在教學和學生學習方面都存在著問題，經過分析總結如下：

1）該課程難度較大：算法設計與分析課程中介紹的都是數學或計算機專業(yè)領域的經典算法，例如動態(tài)規(guī)劃和分支限界法。單純的算法思想比較抽象，課程本身難度較大，容易使學生對該門課程產生恐懼心理。

2）學生不感興趣：現在大多數學生功利性比較強，學習一門課程時，希望它馬上就能應用到實際中。比如學習了靜態(tài)網頁設計就可以做網站，學習了asp、jsp等動態(tài)網頁設計就可以開發(fā)系統(tǒng)。學會了開發(fā)網站和系統(tǒng)，就可以找到工作。所以學生對這些課程很感興趣。剛才提到的課程都是立竿見影，學完后都知道最終的目的，而算法設計與分析課程則不同。算法設計與分析課程屬于高層次的課程，各種編程語言是它的先修課程。沒有編程基礎，沒有開發(fā)經驗，談論算法就相當于紙上談兵。因此，學生學習算法設計與分析課程時，他們感覺不能立即用上，甚至覺得與以后找工作沒有太大關系。這種心理導致學生對該課程不感興趣，緊緊抱著混學分的思想去學習，給教師授課帶來了很大的困難。

3）考核方式不太合理：目前，在大多數高校中針對算法設計與分析課程采用的考核方式和其他課程一樣，總成績=試卷成績*70%+平時成績*30%。這里的平時成績包括作業(yè)，考勤和課堂表現。這種考核方式只能反映出學生對理論知識的掌握程度，但無法考核出學生對知識的真正應用能力。采用這種傳統(tǒng)的考核方式檢驗學生是否能把算法思想應用到編程中，無法學以致用。

2教學方法探討

近年來，本人一直教授該門課程，現將自己教學過程中摸索的教學經驗以及教學改革建議進行總結，希望能對廣大教師有所幫助。

2.1互動式教學

講授算法課程過程中，由于該門課程具有很強的邏輯性和抽象性，并且要求有較好的數學基礎，很容易形成教師向學生的單向傳輸教學。這種情況下，課堂教學枯燥無味，學生沒有興趣去思考和回答教師的問題，以至于形成課堂氣氛死氣沉沉，教師自問自答的局面。

在講課過程中，教師應時刻注意和學生的互動?；邮浇虒W可以變傳統(tǒng)教學中的單向傳輸式教學為雙向互動式，這樣可以提高學生學習該門課程的興趣。興趣是最好的老師，只有學生產生了興趣，才能更好的掌握算法知識并應用到實際中。

教師實現互動式教學的方法有很多種，比如可以通過提問的方式。這就要求教師在備課時下功夫，而不是簡單的備課本上的知識點，而是吃透每一個知識點，然后在相應的知識點上為學生設置相應的思考方向，提出問題，充分調動學生的積極性，讓學生參與到課堂中來。同時，學生也會在枯燥的理論知識中尋找到樂趣。

2.2傳統(tǒng)的板書教學和多媒體教學相結合，齊頭并進

目前大多數高校計算機類的課程基本都使用多媒體進行教學。傳統(tǒng)的黑板教學和多媒體教學各有利弊，我們應根據教學內容的需要，揚長避短，選擇適當的教學手段，而不是因多媒體的方便性，將單純的將黑板教學摒棄。在講解算法課程過程中，更是需要兩者的結合，才能收到良好的課堂教學效果。

采用多媒體教學的好處是可以加大課堂信息量，使得講課更加形象生動。在講解算法課程第2章中的插入排序，選擇排序，歸并排序時，就可以采用多媒體教學中視頻教學。三種排序算法很抽象，單純的靠講述加上板書教學，學生很難掌握三種排序的算法思想，并且容易混淆。本人在講解該部分內容時，從網上找到了真人以民族舞蹈形式來表現各種計算機排序算法的工作原理的視頻。首先口頭介紹某種排序的算法思想，然后在學生對此排序有初步了解的基礎上，讓其觀看相應的視頻，使得學生在輕松快樂的氛圍中掌握了排序算法，收到了很好的教學效果。

有些情況下，掌握某些經典算法的核心思想需要教師采用傳統(tǒng)的黑板教學，一步一步帶著學生去推導，最終得到答案。如果此時采用ppt課件進行教學，就會加快講課的進度，向下翻一頁可能答案就會直接出來，沒有給學生充分多的思考時間，沒有在學生腦中留下深刻的印象。比如講解棋盤覆蓋問題時（如圖1，圖2），如果采用板書教學，一步一步去演示覆蓋的過程，學生的思路經歷了從有到無的過程，在循序漸進中掌握了知識。整個推導過程學生如同細細咀嚼了一個蘋果，不僅嘗到了味道，也吸收了營養(yǎng)。

2.3 重視上機練習

教室課堂上，教師向學生講授的是算法的基本思想。算法僅僅靠掌握理論知識是不夠的，必須把它應用到編程中，才能真正去領會算法的思想和靈魂。脫離計算機和編程去談論算法就如同紙上談兵，是不切實際的。

在教學過程中，教師至少應把1/3的課程分給上機實驗課，只有給學生充足的上機時間，才可以將算法的思想應到實際中。當然，作為教師必須努力找一些難度合適的題目，讓學生在實驗課上完成，將教室課堂上學的理論知識有所應用。通過上機實際操練，促進學生真正掌握算法的精髓。

2.4考核方式改革

本文前面已經分析過現在算法課程大多數學校采用的是以紙質試卷為主的考核方式算作期末成績，其實這種考核方式和課程的性質是互相矛盾的。算法課程是理論和實踐都很重要的一門課程，傳統(tǒng)的考核方式只能考查學生對理論知識的掌握程度。

本人對算法課程采用如下考核方式：

除常規(guī)期末試卷成績外，實驗成績占的比例為40%，加大了實驗成績所占的比例。這樣可以增強學生對實驗上機課的重視程度，上機實驗時，學生會比較認真，有助于他們能將算法的思想應用編程中，培養(yǎng)學生的動手和實踐能力。

3總結

筆者結合近幾年的課堂教學情況，分析了算法課程教學存在的問題，并針對這些問題提出了一些教學方法。當然這些方法還需要進一步的完善，進而使算法課程的教學質量能得到很大的提高。

參考文獻：

[1] 李涵.“算法分析與設計”課程改革和實踐[J].中國電力教育，2010（16）：74-75.

[2] 王曉東.計算機算法設計與分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[3] 劉波.“算法設計與分析”教學探討[J].高等理科教育，2007（4）：78-80.

[4] 余祥宣，崔國華，鄒海明.計算機算法基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2006.

[5]馬健.啟發(fā)式教學法在課堂教學中的應用[J].中國電子教育，2008（3）：68-71.