計算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)模式改革

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摘要：針對計算機(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)實踐，探討了一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺輔助下的計算機(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)新與實踐能力。

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

在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)過程中，算法類課程具有舉足輕重的作用，尤其對于培養(yǎng)學(xué)生運用計算機(jī)解決生產(chǎn)實際問題的能力具有不可替代的地位。計算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)計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)字圖像處理和計算機(jī)圖形學(xué)。此外，一些高校還為計算機(jī)專業(yè)高年級本科生開設(shè)了人工智能和模式識別等選修課程。對于這些計算機(jī)專業(yè)算法類課程來說，它們不僅要求學(xué)生具有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)的編程實現(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)生實驗驗證”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)新型人才這一社會賦予高等教育的責(zé)任。因此，計算機(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，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)實踐，探討了計算機(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)新精神和實踐能力。

一計算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)現(xiàn)狀

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

（一）從授課內(nèi)容上來說，計算機(jī)專業(yè)算法類課程對學(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)計等多門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程。面對如此復(fù)雜繁多的課程內(nèi)容，在有限的課時內(nèi)，老師很難將知識點講透徹，而學(xué)生也很難深刻理解和及時掌握所學(xué)知識，很難從中構(gòu)建完整的知識體系。此外，教學(xué)大綱要求中的知識點大多比較陳舊，與科學(xué)研究和生產(chǎn)實際脫節(jié)嚴(yán)重，學(xué)生無法從中發(fā)覺學(xué)習(xí)的樂趣。在實際教學(xué)過程中，計算機(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)生完全處于知識被動接受狀態(tài)，無法獲取體驗，學(xué)習(xí)的興趣、積極性和主動性不高。教師在教學(xué)過程中過于依賴教材，偏重理論知識的傳授，沒有引入具體的科研和實際案例作為支撐，學(xué)生對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)生的個體差異性，無法進(jìn)行因材施教。

（三）從實驗教學(xué)上來說，目前教學(xué)過程中，實驗課時相對于理論課時較少，而且大部分都是驗證性實驗，缺乏創(chuàng)新性，難以提起學(xué)生的實驗興趣。雖然計算機(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驗內(nèi)容。只有不斷實驗和總結(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，由于課時的有限性，這些算法類實驗課程的素材顯得比較零散，且缺乏手把手的演示實驗視頻及測試算法掌握情況的例程，老師無法及時掌握和評價學(xué)生的實驗效果，學(xué)生也無法及時掌握自己的學(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。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內(nèi)對學(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)和實驗時，遇到疑難問題，無法及時與老師進(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)和通信平臺進(jìn)行互動，但對于在線答疑和討論來說，這些平臺功能繁雜、不完善，給師生間及學(xué)生間實時便捷的深度溝通與互動帶來許多不便[2]。

（五）從課程考核和評價方式來說，雖然教師可以綜合學(xué)生的平時成績、實踐成績和考試（或考查）成績來考核評價學(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，對每位學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)時間和效果缺乏相應(yīng)的考核評價方法。目前，教師只能根據(jù)課外作業(yè)、課堂提問和討論時學(xué)生的表現(xiàn)來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生真實的學(xué)習(xí)過程未能實現(xiàn)跟蹤與考察，對學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況評價不夠全面和客觀。

二計算機(jī)專業(yè)算法類課程的教學(xué)改革模式

針對上述計算機(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)平臺輔助下的計算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)改革模式，以期優(yōu)化整合計算機(jī)專業(yè)算法類課程，建立在線教學(xué)與實驗平臺，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，滿足師生間和學(xué)生間深度互動和討論答疑的需要，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行全面客觀的監(jiān)督和管理。具體實施思路如下：

（一）優(yōu)化整合各門課程，建立計算機(jī)專業(yè)算法類課程群。對于計算機(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，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，去除重復(fù)無用知識，保障知識點的實用性，在教學(xué)中充分培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力，使得學(xué)生對算法類課程知識有一個完整的認(rèn)識。

（二）設(shè)計與建設(shè)計算機(jī)專業(yè)算法類課程在線教學(xué)平臺，實現(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。計算機(jī)專業(yè)算法類課程的理論性較強(qiáng)，且實踐性更為重要。為了兼顧理論和實踐知識，在有限的課時內(nèi)，教師對繁雜的知識點不能做到面面俱到，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)平臺的建設(shè)顛覆了傳統(tǒng)課堂，將教學(xué)活動由課上向課外拓展，使得學(xué)生可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正實現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的先進(jìn)教學(xué)理念。根據(jù)計算機(jī)專業(yè)算法類課程的特點，該平臺需要在課程群建設(shè)的基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容和演示實驗等由課上向平臺轉(zhuǎn)化，以供學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)。同時，該平臺必須能提供相應(yīng)的虛擬實驗環(huán)境和使用說明，以供學(xué)生在線實驗，并及時反饋實驗結(jié)果。

（三）完善理論與實驗教學(xué)資源，創(chuàng)建多維層次性的在線教學(xué)環(huán)境。在計算機(jī)專業(yè)算法類課程在線教學(xué)平臺建設(shè)過程中，教師需要根據(jù)課程群的知識體系，對知識點中的重點、難點進(jìn)行梳理，以進(jìn)一步完善理論教學(xué)資源。同時，教師需要優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計實驗大綱，根據(jù)需要設(shè)計出三大類實驗設(shè)計例程庫，并將題目和答案分別載入在線教學(xué)平臺。第一類主要是驗證性實驗，主要用于學(xué)生自測，考查學(xué)生對單個知識點的掌握情況，學(xué)生在完成后可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)情況的自我評價，如有可能，可以將題目按次序設(shè)計為“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)計性實驗，主要用于考查學(xué)生綜合分析利用知識的能力，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驗，題目主要來源于教師的科研項目和前沿的領(lǐng)域技術(shù)[5]，目的是培養(yǎng)和考查學(xué)生利用所學(xué)知識解決生產(chǎn)實際問題的能力以及分工協(xié)作的團(tuán)隊意識，學(xué)生在完成實驗的同時可以進(jìn)行分組討論。

（四）構(gòu)建在線輔導(dǎo)答疑與交流共享平臺，實現(xiàn)師生間和學(xué)生間的深度互動。通過建立交流平臺，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)課堂的時空界限，有利于師生之間和學(xué)生之間的深度互動。主要包括兩個方面：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，從而達(dá)到交流共享的目的，提高學(xué)生對計算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)平臺建設(shè)的參與度。

（五）構(gòu)建管理與跟蹤統(tǒng)計平臺，建立完善有效的考核和評價體系。在計算機(jī)專業(yè)算法類課程教學(xué)平臺建設(shè)過程中，平臺需要能夠統(tǒng)計學(xué)生在線學(xué)習(xí)次數(shù)、時間和測試成績等基本信息，以對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行管理與跟蹤統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計情況，平臺需要能夠分析這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并建立學(xué)生參加答疑、互動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，依據(jù)分析和統(tǒng)計情況，平臺需要能夠?qū)W(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核評價，以期使考核評價更真實有效、更具可操作性。此外，評價應(yīng)當(dāng)全面客觀地反映學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況，需對學(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

針對計算機(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)實踐，從課程群建設(shè)、教學(xué)平臺建設(shè)、教學(xué)資源完善、互動平臺構(gòu)建和考核評價體系這五個方面，探討了一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺輔助下的計算機(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)新和實踐能力。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉登峰，秦寧寧，徐保國.計算機(jī)組成原理實驗課程網(wǎng)絡(luò)在線試驗平臺建設(shè)模式的思考[J].教育教學(xué)論壇，2016(16):207-208.

[3]肖志勇，袁運浩，楊金龍.計算機(jī)專業(yè)課程教改探索:以《數(shù)字圖像處理技術(shù)》為例[J].教育現(xiàn)代化，2015，12:74.

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[5]李東明，趙偉.Java語言課程實踐教學(xué)改革[J].計算機(jī)教育，2011(13):122-125.

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