計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)模式改革

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摘要：針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)過程中存在的問題，本文結(jié)合當(dāng)前的教學(xué)理念和筆者自身的教學(xué)實(shí)踐，探討了一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)輔助下的計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)改革模式，以期在教育教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，增強(qiáng)教學(xué)效果，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)專業(yè)；算法類課程；教學(xué)改革；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)過程中，算法類課程具有舉足輕重的作用，尤其對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力具有不可替代的地位。計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中涉及多門算法類課程，既有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析和計(jì)算方法這些專業(yè)基礎(chǔ)課程，也有一些專業(yè)選修課程，如數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。此外，一些高校還為計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級(jí)本科生開設(shè)了人工智能和模式識(shí)別等選修課程。對(duì)于這些計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程來說，它們不僅要求學(xué)生具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的編程實(shí)現(xiàn)能力，還要求有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和開拓創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的“教師課堂講授，學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的高校教學(xué)要求，很難擔(dān)當(dāng)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才這一社會(huì)賦予高等教育的責(zé)任。因此，計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)改革是當(dāng)前高校面臨的一項(xiàng)比較重要的任務(wù)。目前以MOOC（MassiveOpenOnlineCourse，大規(guī)模在線開放課程）為代表的新型教學(xué)模式在給傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來巨大沖擊和影響的同時(shí)，也為傳統(tǒng)教學(xué)改革提供了一種新的思路[1]。在當(dāng)前環(huán)境下，如何借鑒這些新型教學(xué)模式，改革并創(chuàng)新算法類課程教學(xué)模式是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教育面臨的緊迫問題。本文結(jié)合這些新型教學(xué)模式和筆者自身的教學(xué)實(shí)踐，探討了計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)模式的改革方式，以期在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而提高計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

一計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)現(xiàn)狀

經(jīng)過廣泛調(diào)研，目前高校計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)存在以下幾個(gè)方面的問題。

（一）從授課內(nèi)容上來說，計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程對(duì)學(xué)生的要求較高，除了編程語言外，還涉及高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等多門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程。面對(duì)如此復(fù)雜繁多的課程內(nèi)容，在有限的課時(shí)內(nèi)，老師很難將知識(shí)點(diǎn)講透徹，而學(xué)生也很難深刻理解和及時(shí)掌握所學(xué)知識(shí)，很難從中構(gòu)建完整的知識(shí)體系。此外，教學(xué)大綱要求中的知識(shí)點(diǎn)大多比較陳舊，與科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重，學(xué)生無法從中發(fā)覺學(xué)習(xí)的樂趣。在實(shí)際教學(xué)過程中，計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)效果并不理想，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性較低。

（二）從理論教學(xué)上來說，目前課堂教學(xué)中，教師通常采用傳統(tǒng)的“教師主講，學(xué)生主聽”的教學(xué)模式，老師與學(xué)生之間缺乏溝通與交流，學(xué)生完全處于知識(shí)被動(dòng)接受狀態(tài)，無法獲取體驗(yàn)，學(xué)習(xí)的興趣、積極性和主動(dòng)性不高。教師在教學(xué)過程中過于依賴教材，偏重理論知識(shí)的傳授，沒有引入具體的科研和實(shí)際案例作為支撐，學(xué)生對(duì)算法的核心思想與應(yīng)用領(lǐng)域難以理解，以致其不能真正掌握各種算法的精髓，學(xué)習(xí)興趣不足，教學(xué)效果不佳。此外，這種單一的教學(xué)方式并未考慮到學(xué)生的個(gè)體差異性，無法進(jìn)行因材施教。

（三）從實(shí)驗(yàn)教學(xué)上來說，目前教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)于理論課時(shí)較少，而且大部分都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性，難以提起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。雖然計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的理論性較強(qiáng)，但仍然需要大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。只有不斷實(shí)驗(yàn)和總結(jié)才能讓學(xué)生真正理解各類算法的精髓，否則學(xué)生就無法體驗(yàn)到各種算法的真正用處，更不用說激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，由于課時(shí)的有限性，這些算法類實(shí)驗(yàn)課程的素材顯得比較零散，且缺乏手把手的演示實(shí)驗(yàn)視頻及測(cè)試算法掌握情況的例程，老師無法及時(shí)掌握和評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)生也無法及時(shí)掌握自己的學(xué)習(xí)情況。

（四）從教和學(xué)的主體角度來說，教師與學(xué)生之間缺乏溝通和互動(dòng)。教學(xué)過程是由老師和學(xué)生共同來完成的，目前高校的教學(xué)模式注定了老師與學(xué)生的交流大多集中在課堂上，繁重的教學(xué)任務(wù)使得老師根本無法在有限的課時(shí)內(nèi)對(duì)學(xué)生的問題進(jìn)行逐一解答。這造成學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)時(shí)，遇到疑難問題，無法及時(shí)與老師進(jìn)行溝通。雖然目前課外師生間可以依靠短信、QQ群、微信等公共網(wǎng)絡(luò)和通信平臺(tái)進(jìn)行互動(dòng)，但對(duì)于在線答疑和討論來說，這些平臺(tái)功能繁雜、不完善，給師生間及學(xué)生間實(shí)時(shí)便捷的深度溝通與互動(dòng)帶來許多不便[2]。

（五）從課程考核和評(píng)價(jià)方式來說，雖然教師可以綜合學(xué)生的平時(shí)成績、實(shí)踐成績和考試（或考查）成績來考核評(píng)價(jià)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況[3]，卻無法跟蹤和管理學(xué)生課外學(xué)習(xí)的情況，對(duì)每位學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)時(shí)間和效果缺乏相應(yīng)的考核評(píng)價(jià)方法。目前，教師只能根據(jù)課外作業(yè)、課堂提問和討論時(shí)學(xué)生的表現(xiàn)來評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)過程未能實(shí)現(xiàn)跟蹤與考察，對(duì)學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況評(píng)價(jià)不夠全面和客觀。

二計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)改革模式

針對(duì)上述計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)過程中存在的問題，本文探討一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)輔助下的計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)改革模式，以期優(yōu)化整合計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程，建立在線教學(xué)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，滿足師生間和學(xué)生間深度互動(dòng)和討論答疑的需要，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行全面客觀的監(jiān)督和管理。具體實(shí)施思路如下：

（一）優(yōu)化整合各門課程，建立計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程群。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程來說，它們之間具有共性，即都以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，需采用編程來實(shí)現(xiàn)，且大多數(shù)課程間具有關(guān)聯(lián)性，前后存在一定的支撐關(guān)系。在計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程群建設(shè)過程中需要強(qiáng)調(diào)課程之間的聯(lián)系，弱化課程的獨(dú)立性，強(qiáng)化課程資源的融合、交叉[4]。這種一體化的課程群建設(shè)可以最大程度的整合課程中零散的知識(shí)，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，去除重復(fù)無用知識(shí)，保障知識(shí)點(diǎn)的實(shí)用性，在教學(xué)中充分培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力，使得學(xué)生對(duì)算法類課程知識(shí)有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。

（二）設(shè)計(jì)與建設(shè)計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程在線教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“教師少講精講，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力”的教學(xué)理念。計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的理論性較強(qiáng)，且實(shí)踐性更為重要。為了兼顧理論和實(shí)踐知識(shí)，在有限的課時(shí)內(nèi)，教師對(duì)繁雜的知識(shí)點(diǎn)不能做到面面俱到，只能少講精講，這就需要強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。在線教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)顛覆了傳統(tǒng)課堂，將教學(xué)活動(dòng)由課上向課外拓展，使得學(xué)生可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的先進(jìn)教學(xué)理念。根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程的特點(diǎn)，該平臺(tái)需要在課程群建設(shè)的基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容和演示實(shí)驗(yàn)等由課上向平臺(tái)轉(zhuǎn)化，以供學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)。同時(shí)，該平臺(tái)必須能提供相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和使用說明，以供學(xué)生在線實(shí)驗(yàn)，并及時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）完善理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，創(chuàng)建多維層次性的在線教學(xué)環(huán)境。在計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程在線教學(xué)平臺(tái)建設(shè)過程中，教師需要根據(jù)課程群的知識(shí)體系，對(duì)知識(shí)點(diǎn)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行梳理，以進(jìn)一步完善理論教學(xué)資源。同時(shí)，教師需要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)大綱，根據(jù)需要設(shè)計(jì)出三大類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)例程庫，并將題目和答案分別載入在線教學(xué)平臺(tái)。第一類主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要用于學(xué)生自測(cè)，考查學(xué)生對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，學(xué)生在完成后可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)情況的自我評(píng)價(jià)，如有可能，可以將題目按次序設(shè)計(jì)為“沖關(guān)”模式，以增加自主學(xué)習(xí)的樂趣。第二類主要是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要用于考查學(xué)生綜合分析利用知識(shí)的能力，學(xué)生在完成后可以在線提交，以供教師在線批改。第三類主要是綜合性實(shí)驗(yàn)，題目主要來源于教師的科研項(xiàng)目和前沿的領(lǐng)域技術(shù)[5]，目的是培養(yǎng)和考查學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力以及分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)可以進(jìn)行分組討論。

（四）構(gòu)建在線輔導(dǎo)答疑與交流共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)師生間和學(xué)生間的深度互動(dòng)。通過建立交流平臺(tái)，師生之間和學(xué)生之間可以利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交流和討論，突破了傳統(tǒng)課堂的時(shí)空界限，有利于師生之間和學(xué)生之間的深度互動(dòng)。主要包括兩個(gè)方面：一是在線輔導(dǎo)答疑，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要選擇老師進(jìn)行提問，被提問的老師會(huì)在上線后看到學(xué)生提交的問題，并給予解答，除此之外師生們還可以就提問進(jìn)行群體討論；二是在線交流共享，教師以發(fā)帖的形式將教學(xué)資料和解答進(jìn)行上傳，以輔助課堂教學(xué)，學(xué)生也可以將自己的心得、疑問和資料到平臺(tái)，從而達(dá)到交流共享的目的，提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的參與度。

（五）構(gòu)建管理與跟蹤統(tǒng)計(jì)平臺(tái)，建立完善有效的考核和評(píng)價(jià)體系。在計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)平臺(tái)建設(shè)過程中，平臺(tái)需要能夠統(tǒng)計(jì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)次數(shù)、時(shí)間和測(cè)試成績等基本信息，以對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行管理與跟蹤統(tǒng)計(jì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，平臺(tái)需要能夠分析這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并建立學(xué)生參加答疑、互動(dòng)等的情況與其課程學(xué)習(xí)效果及自主學(xué)習(xí)能力之間的關(guān)聯(lián)性，以期歸納和總結(jié)出學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)方面的一些基本規(guī)律和方法。同時(shí)，依據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)情況，平臺(tái)需要能夠?qū)W(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，以期使考核評(píng)價(jià)更真實(shí)有效、更具可操作性。此外，評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)全面客觀地反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，需對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、溝通與協(xié)作能力和開拓創(chuàng)新能力等進(jìn)行全面考察。

三結(jié)語

針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)過程中存在的問題，本文結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的教學(xué)理念和筆者自身的教學(xué)實(shí)踐，從課程群建設(shè)、教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)資源完善、互動(dòng)平臺(tái)構(gòu)建和考核評(píng)價(jià)體系這五個(gè)方面，探討了一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)輔助下的計(jì)算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)改革模式，以期增強(qiáng)教學(xué)效果，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

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作者：劉建軍 方偉 宋曉寧 單位：江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院