算法設(shè)計(jì)與分析課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革

摘 要 算法設(shè)計(jì)與分析課程設(shè)計(jì)綜合考察學(xué)生的程序編寫和算法設(shè)計(jì)能力。本文在介紹該課程設(shè)計(jì)目標(biāo)和教學(xué)過程中存在問題的基礎(chǔ)上，從課程設(shè)計(jì)選題，課時分配以及成績考核等方面進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而提高學(xué)生設(shè)計(jì)算法解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞 算法設(shè)計(jì)與分析 課程設(shè)計(jì) 工程化教學(xué)

0引言

該課程設(shè)計(jì)的目的是：學(xué)生在掌握經(jīng)典算法的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)實(shí)際問題，分析問題、設(shè)計(jì)算法、優(yōu)化算法。在地方型院校中，課程設(shè)計(jì)綜合考察學(xué)生知識掌握和解決問題重要途徑。

《算法設(shè)計(jì)與分析》課程具有綜合性高、實(shí)踐性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題，提出解決問題的算法，并編程實(shí)現(xiàn)。該課程設(shè)計(jì)是屬于專業(yè)必修課的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。培養(yǎng)實(shí)際工作所需要的動手能力和專業(yè)技能，從而為規(guī)范地開發(fā)大型、復(fù)雜、高質(zhì)量的應(yīng)用軟件或系統(tǒng)軟件打下基礎(chǔ)；

在“工程化”的人才教育背景下，本文以《算法設(shè)計(jì)與分析》為例，針對目前課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中存在的問題，深入分析課程設(shè)計(jì)選題，課時分配以及成績考核等方面，并對這些方面提出了相應(yīng)的改革措施。

1課程設(shè)計(jì)改革的必要性

該課程設(shè)計(jì)能夠綜合考察學(xué)生的算法理論、程序編寫語言的掌握程度、分析問題、設(shè)計(jì)算法等方面。要求學(xué)生在相對較少的學(xué)時內(nèi)，運(yùn)用所學(xué)知識，分小組完成某應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

課程教學(xué)中往往存在以下問題：前期的程序設(shè)計(jì)知識點(diǎn)的掌握不夠牢固、對基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解和應(yīng)用不熟悉、理論和實(shí)踐脫節(jié)、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，考核方式不合理等。除以上問題，在課程設(shè)計(jì)過程中常被忽略的還有以下幾點(diǎn)：

（1）針對不同專業(yè)、不同年級、不同培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)生，課程設(shè)計(jì)題目和要求應(yīng)不盡相同。針對地方性應(yīng)用型本科院校學(xué)生，為培養(yǎng)其應(yīng)用能力，教師所出題目應(yīng)偏向應(yīng)用，而非算法學(xué)術(shù)研究或簡單的算法驗(yàn)證。

（2）根據(jù)班級人數(shù)，分成若干組，通常由五名左右的學(xué)生組成。小組內(nèi)成員的分工一般是小組組長分配，學(xué)生的各自特長以及在項(xiàng)目完成過程中的主動性和積極性不高；最終課程設(shè)計(jì)成績也不應(yīng)采取“一刀切”模式，應(yīng)根據(jù)小組內(nèi)成員的分工不同予以區(qū)分。

（3）課程設(shè)計(jì)最終提交的報告是各個小組的最終成果，教師應(yīng)考核該成果是否為他人成品，所提交報告是否為抄襲，若檢測出屬于抄襲，小組內(nèi)所有成員的成績應(yīng)均不及格；若為非抄襲，小組內(nèi)成員的成績應(yīng)根據(jù)分工、課程設(shè)計(jì)答辯、課程設(shè)計(jì)報告等作為依據(jù)，依次區(qū)分成績。防止出現(xiàn)“做多做少”、“做與不做”、“做好與不好”成績相同的局面，一定程度上提高學(xué)生動手操作的積極性。

2改革措施

2.1課程設(shè)計(jì)題目

該課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)具備培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，教師所出選題既要能激發(fā)學(xué)生解決問題的潛能，又要與實(shí)際生活應(yīng)用緊密相連，表1中列出了部分課程設(shè)計(jì)題目。

每個課程設(shè)計(jì)題目均是一個小型的項(xiàng)目開發(fā)，教師應(yīng)教會學(xué)生從項(xiàng)目的核心問題出發(fā)，從問題的分析→相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立→算法的選擇、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)→程序的最終調(diào)試通過→項(xiàng)目相關(guān)文檔的書寫。

2.2課時安排

各個學(xué)校因師資力量、實(shí)踐教學(xué)環(huán)境以及學(xué)生的實(shí)際動手能力等因素不同，課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐課時安排也不盡相同，一般為16～24學(xué)時。應(yīng)用型本科院校的課程設(shè)計(jì)一般設(shè)置為16學(xué)時，除常規(guī)課程設(shè)計(jì)必要環(huán)節(jié)安排相應(yīng)的學(xué)時外，通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)將團(tuán)隊(duì)內(nèi)成員協(xié)作分工和課程設(shè)計(jì)報告答辯作為課時的組成部分是十分必要的，經(jīng)研究分別安排了0.5和2.5學(xué)時。表2中列出了調(diào)整后的課程設(shè)計(jì)各個環(huán)節(jié)課時分配情況。

2.3考核方式

課程設(shè)計(jì)最終成績的組成一般包括：平時表現(xiàn)、系統(tǒng)完成情況、設(shè)計(jì)報告等。考核標(biāo)準(zhǔn)一般包括：編寫程序的適用性、魯棒性等（占40%）；學(xué)生的動手能力，創(chuàng)新精神（占30%）；總結(jié)報告（占30%）。成績?yōu)椋簝?yōu)、良、中、及格和不及格五等。優(yōu)秀者人數(shù)一般不超過總?cè)藬?shù)的20%。分?jǐn)?shù)低于60分，需要重做系統(tǒng)，教師重新考核，合格后才能得到該課程設(shè)計(jì)的學(xué)分。該考核方式存在如下問題：

（1）在這種考核下，忽略了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識，應(yīng)加入團(tuán)隊(duì)協(xié)作和分工因素。每個小組要在報告中列出每個成員的工作，并要求成員簽字確認(rèn)。

（2）網(wǎng)絡(luò)成為學(xué)生生活和學(xué)習(xí)中的重要組成部分，不排除有部分學(xué)生會通過網(wǎng)絡(luò)搜索課程設(shè)計(jì)成品或已調(diào)試通過的代碼程序，為了一定程度上避免這種情況的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)了課程設(shè)計(jì)總結(jié)報告答辯環(huán)節(jié)。學(xué)生若直接從網(wǎng)絡(luò)上找成品，從其報告和答辯過程中便可發(fā)現(xiàn)。指導(dǎo)教師一旦發(fā)現(xiàn)小組學(xué)生作品屬于他人已完成的成品，則要求該小組換題目重新做，在規(guī)定時間內(nèi)按要求完成則給予及格，否則小組內(nèi)成員均不及格。表3列出了課程設(shè)計(jì)成績比例的對比。

（3）因五分制“優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格”，這種分制存在較強(qiáng)主觀因素，等級間范圍較大，因此，我們采用“先百分制，后五分制”的措施，將百分制九十至一百轉(zhuǎn)為五分制“優(yōu)秀”，將百分制八十至八十九轉(zhuǎn)為五分制“良好”， 將百分制七十至七十九轉(zhuǎn)為五分制“中等”， 將百分制六十至六十九轉(zhuǎn)為五分制“及格”， 將百分制六十分以下轉(zhuǎn)為五分制“不及格”。該措施將最終成績嚴(yán)格量化，一定程度上避免教師打分的主觀性，對于學(xué)生作品的評價也具有一定的公平性。

2.4課程設(shè)計(jì)整體方案

課程設(shè)計(jì)改革后主要包括六個環(huán)節(jié)（如圖1所示），每個環(huán)節(jié)指導(dǎo)教師均必須參與。

（1）在學(xué)生選題之前，指導(dǎo)教師根據(jù)本校人才培養(yǎng)定位，制定出符合該定位的課程設(shè)計(jì)選題；在此過程中，避免出現(xiàn)“一次出題，多年不變”的現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)時代變化與時俱進(jìn)；

（2）學(xué)生分組選題結(jié)束后，每組均需進(jìn)行所選項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)，指導(dǎo)教師在學(xué)生進(jìn)行下一環(huán)節(jié)前，審核總體設(shè)計(jì)是否合理，指出需要刪除、添加以及修訂的部分；

（3）根據(jù)整體設(shè)計(jì)，每組成員需要根據(jù)項(xiàng)目的核心問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，選擇或設(shè)計(jì)算法，寫出算法的偽代碼。指導(dǎo)教師告知學(xué)生設(shè)計(jì)的算法中是否存在漏洞，是否需要更新算法，并用高級編程語言實(shí)現(xiàn)所提算法。小組成員根據(jù)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄；

（4）指導(dǎo)教師在學(xué)生書寫課程設(shè)計(jì)報告前，將規(guī)范要求明確告知學(xué)生；

（5）在課程設(shè)計(jì)的最后安排答辯環(huán)節(jié)，教師不僅要求小組演示項(xiàng)目成品，介紹已實(shí)現(xiàn)的功能，暫未實(shí)現(xiàn)的功能，未實(shí)現(xiàn)功能的主要技術(shù)難點(diǎn)以及書寫的設(shè)計(jì)報告。指導(dǎo)教師和部分學(xué)生代表監(jiān)督項(xiàng)目是否為自創(chuàng)，若發(fā)現(xiàn)為抄襲，則小組成員需從第一步開始重新選題；

（6）在答辯過程中，為有效避免指導(dǎo)教師打分的主觀性，選2～3名有項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生代表同時打分，除掉最高分、最低分，剩余分?jǐn)?shù)的平均值為該小組每個學(xué)生的成績。

3總結(jié)

課程設(shè)計(jì)是衡量學(xué)生將所學(xué)理論知識綜合應(yīng)用的重要手段，本文從題目，課程設(shè)計(jì)學(xué)時分配以及最終的成績評定等環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

基金項(xiàng)目：蚌埠學(xué)院教學(xué)研究基金項(xiàng)目 （No. 2015jyxm24）。

作者簡介：通訊作者：葛芳（1986-），女，漢，安徽亳州人，蚌埠學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，碩士，計(jì)算機(jī)教育。

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