算法设计和研究课程教学探究

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1、算法设计和研究课程教学探究　　摘要：讨论算法学习的必要性，针对计算机专业算法课程教学中存在的问题，分析其产生的原因，提出从教学内容的选择与组织。教学方法、算法设计实践、考核方式等方面探讨算法教学改革方案，并列举具体的措施与建议。关键词：算法设计与分析；教学问题；教学改革；五步讲授法；措施与建议1、背景算法设计与分析是一门理论性与实践性相结合的课程，是计算机科学与计算机应用专业的核心课程。该课程的宗旨是在分析解决问题的过程中培养学生的抽象思维和缜密概括能力，并提高学生的软件开发设计能力。在学习算法课程之前，学生已经基本掌握了程序设计和数据结构知识

2、，能熟练运用计算机语言进行程序设计，并具备一定的编程经验。然而，学生如何利用已有的基础知识，针对不同领域的实际问题进行深入分析，能够提出解决问题的思路，从而设计出有效的算法，是算法课程需要实现的教学目标。8在教学实践中发现，算法教学中存在一些典型问题。比如，学生缺乏学习算法的自觉性和积极性，学生对算法教学的某些内容比较厌烦，教学方法过于简单陈旧等。这些问题的存在严重影响了算法教学的效果与质量，为此，笔者通过调查研究和学生访谈形式探讨了可能造成这些问题的原因。（1）教师和学生对算法地位认识不清；（2）教学内容选择与组织不合理，理论内容偏多；（3）

3、教学缺乏科学合理的方法；（4）算法实践缺乏方法论的指导；（5）算法考核方式不合理，偏重于结果考核而缺乏对算法学习过程的评价。2、学习算法的必要性算法是计算机科学中最具方法论性质的核心概念，被誉为计算机学科的灵魂。对于计算机专业学生而言，无论从理论还是实践角度，学习算法都是必需的。从实践的角度来说，算法学习可以帮助学生了解计算领域中不同问题的标准算法，使学生具备设计新算法和分析其效率的能力；从理论的角度来看，算法研究被公认为计算机科学的基石。DavidHarel在“Algorithmies：theSpiritofComputing”中这样描述算法

4、：算法是计算机科学研究的重要分支，更是支撑计算机科学大厦的核心和基石。可以说，没有算法就没有计算机程序，也就没有今天蓬勃发展的信息技术。8此外，算法的训练可以提高学生分析和解决问题的能力。计算机专业学生接受良好的算法训练后应该知道怎样处理算法，包括构造算法、操作算法、理解算法以及分析算法，这些技能的获得将有助于提高学生的手动编程能力。算法作为一种受用一生的通用智能工具，也必定有助于提高学生学习和理解其他学科知识的能力，因为将知识形式化为算法，将使得学生对知识的理解变得更加深刻。因此，对于计算机专业学生来说，算法是需要高度重视并且努力学好的核心课

5、程之一。在计算机课程体系中，算法是一门承前启后的核心课程，如图l所示。算法的先修课程包括离散数学、程序设计、计算方法、数据结构等课程，后续课程包括编译原理、操作系统、软件工程、数据挖掘等课程。算法课程的学习质量如何将会直接影响到后续课程的学习效果。从本质上讲，算法是一门通用的、形式化的智能工具，而专业课程知识仅是一些专业领域知识，学生只有充分掌握了算法设计技能，再学习并精通一些专业知识，才能成为特定领域的专家。从课程关系来看，算法处于整个计算机课程体系的核心地位，因此计算机专业学生必须重视算法课程的学习。3、教学内容的选择与组织8算法面对的教学

6、对象主要是计算机专业学生。虽然这些学生已经具有一定的基础知识和编程能力，但是大部分学生所具备的知识储备和综合素质远没有达到算法课程的要求，因此，合理地选择与组织教学内容对提高教学效果会起到非常关键的作用。教学内容的内涵是什么，这是一个“仁者见仁，智者见智”的命题。狭义上讲，教学内容是包含于教材之中，向学生展示的课堂内容。从广义上讲，它是教学过程中与师生发生交互作用、服务手教学目的、动态生成的素材及信息。为了提高教学效果和质量，教师必须认真选择并科学规划教学内容，使得内容结构合理、系统性强，从而更加符合认知规律，有利于学生理解和掌握知识。例如，我

7、们经过多年的教学实践，已经初步形成了一些颇具特色的教学内容，它由算法基础知识、算法设计策略和算法分析技术3部分构成。算法基础知识包括算法的概念、基本要素、问题求解步骤等。算法设计策略主要包括迭代法、蛮力法、分治法、贪婪法和动态规划。算法分析技术主要包括算法分析的评价体系、算法的时间复杂性和空间复杂性。在教学实施过程中，教师要讲清楚算法的基本概念与思想方法，理论联系实际，用实际项目激发学生学习算法的兴趣。因此，我们认为教学内容的讲解要遵循以下原则。（1）要讲透算法的基本概念与思想。算法的基本概念与思想包括两种含义。广义上，算法的内涵包8括算法定义

8、与基本要素、算法求解问题的思路、算法分析技术等。狭义上，算法的内涵是指具体的某种算法，包括算法的基本思想和方法、算法的时空复杂性分析、特定的应用场景等