基于acm—icpc算法设计和研究课程改革

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1、基于ACM—ICPC算法设计和研究课程改革　　摘要：通过分析算法设计与分析课程的教学状况和教学形式，结合国内外教学模式的对比情况，提出有效的教学改革方法。该方法提倡理论与实践相结合，竞赛与考试改革相结合，教师讲解与课程讨论相结合，提供给学生一个综合的实践锻炼平台，并建立适合长春理工大学学生的测评系统和习题库，进行严格规范的训练，达到真正提高学生竞赛水平的目的。关键词：ACM-ICPC；算法设计与分析；教学改革文章编号：1672-5913（2013）07-0088-04中图分类号：G6420引言算法分析与

2、设计课程是计算机科学与技术专业的专业基础课程。该课程要求学生具备良好的数学、数据结构和程序设计语言基础，是一门面向设计的计算机学科核心教育课程。该课程通过对算法设计策略的系统学习与研究，使学生理解和掌握算法设计的主要方法，培养学生对算法的计算复杂性进行正确分析的能力，为学生独立地设计算法和对给定算法进行复杂性分析奠定坚实的理论基础。这对从事计算机系统结构、系统软件和应用软件研究与开发等工作是非常重要的。ACM国际大学生程序设计竞赛（ACMInternational8CollegiateProgrammi

3、ngContest，简称ACM-ICPC或ICPC），是由美国计算机协会（ACM）主办的，是一项旨在展示大学生创新能力、团队精神以及编写程序、分析和解决问题能力的年度竞赛，是目前计算机行业唯一公认的高水平竞赛。近几年，ACM国际大学生程序设计竞赛在全国范围内得到公认，尤其在研究生复试、知名企业面试常时采用ACM程序设计大赛的试题模式进行。各大高校也积极开展这方面的教育和培训。算法分析与设计课程作为程序设计类竞赛的理论基础课，其教学模式和教学方法改革也在不断的探讨中。学生普遍认为这门课程属于偏难理解、动手

4、困难的课程。因此，如何更有效地提高大学生独立设计算法和分析算法的本领，提升实践能力，成为算法分析与设计课程改革的主要方向。与其他课程不同的是算法设计问题千变万化，学生即使理解了知识点和设计策略仍需要结合大量有效的实践才能真正掌握算法。所以实践环节是至关重要的。针对这种状况，本文首先对目前一些高校的算法分析与设计课程的教学情况进行了分析和对比，然后提出一种基于ACM-ICPC模式的教学方法，旨在有效提高实践水平，促进教学效果和竞赛水平的提升。1国内外课程情况对比81.1国内课程情况目前，国内的计算机科学与

5、技术专业基本都开设了算法分析与设计课程。近10年，该课程的网络资源变得越来越丰富。在国内的普通高校，该课程普遍的教学模式是一名教师授课、一名实验教师配合实验教学。通过对国内10所高校的课程情况进行调查，该课程的理论学时分配为32～48学时不等，课内实验学时一般为16学时。根据笔者多年教学经验来看，这种教学模式只能达到一般的教学要求，即介绍几种典型解决问题的策略，包括分治法、动态规划、贪心选择、回溯法、分支限界法、概率算法等。讲授内容通过对经典算法问题的分析，给出解决问题的最优算法和时间、空间复杂性、正确

6、性证明。而实验题目一般是对应某种算法设计策略的练习。目前的实验环境可以检验结果的正确与否，对于时间复杂性等要求无法准确检验。同时，由于课内时间有限，使得综合性设计的题目比例偏少，这就只能靠学生的兴趣在课后进行更多的练习，也在一定程度上制约了动手能力的锻炼。1.2国外课程情况由于国内外教学体制的不同，我们无法准确的对比分析国内外的计算机算法课程，但是国外一些知名大学对算法导论类的课程教学模式是值得借鉴的，具体总结，主要有以下几方面。81）课程主要由3部分构成：理论课、课程专题讨论、习题及作业课。2）课堂讲

7、授。由浅入深，推导出理论方法，传授算法设计技巧。3）课程专题讨论。每周安排至少2小时的讨论。讨论内容是所学课堂知识的一个扩展。每次讨论设置一个专题，现场分发讨论题目，而且有些讨论的内容会直接出现在期末考试中，所以缺席讨论会对成绩造成重要的影响。4）习题及作业课。重要的课程内容都有相关的作业。学生必须在规定的时间内独立完成文档。学校开放实验室，学生就可以自愿在指定的实验室和时间里集中完成作业，并得到助教的解答。此外我们还允许团队协作讨论作业，但学生必须独自完成在指定的时间内提交的文档，并能够在讨论课上对作

8、业过程进行阐述。显而易见，国外的课程教学安排更周密，详尽。从学生的角度来看，这种做法的优点是学生有自由的时间支配来完成实验以及作业，对学生给予更个性化的发展空间。2课程教学模式改革措施按照上述分析，不难得出国内学生在遇到新问题的时候仍是束手无策的原因。笔者根据多年的教学经验，对算法分析与设计课程提出以下几点思考。2.1引入信息学竞赛问题，采用启发式教学8例如，在介绍解动态规划算法设计策略的时候，教材中常用矩阵的连乘为例。该问题较为抽象，不易