路径算法_《算法设计与分析》课程教学问题的路径建设

《算法设计与分析》课程教学问题的路径建设

通过我们多年的教学实践以及与其它任课教师的交流， 普遍认为《算法设计与分析》这门课程内容比较抽象，知识 涉及范围比较广，存在“教师难教，学生难学”的现象，教 学效果不理想。《算法设计与分析》是一门科学性与工程性、 理论性与实践性并重的课程。主要介绍常用的算法思想、典 型算法问题的解决方法及算法复杂性分析，要求学生具有较 好的数理基础、较强的逻辑思维能力和扎实的数据结构知识， 并具有较强的编程能力。因此该课程对我们普通院校的师生 而言，无疑是一个不小的挑战。教师必须充分理解该门课程 的特点，针对学生的实际情况，合理设置教学目标，在教学 内容、教学方法、实践教学和课程考核多方面加以研究改进， 才能达到该课程的教学目标。

1 合理组织教学内容 1.1 重视算法理解和应用，弱化算法逻辑推理和复杂度 分析 《算法设计与分析》课程目标主要是使学生掌握常用的 算法思想和算法设计方法，具备基本算法分析能力，进而培 养分析和解决实际问题的能力，为学生从事软件系统开发和应用打下良好的基础。

当前《算法设计与分析》课程教学往往过于强调算法的 逻辑推理过程和算法的时间复杂度分析，教学内容中涉及较 多的公式推导和数学证明。随着高等教育的大众化，普通本 科院校计算机相关专业学生的数学基础和数学分析能力普 遍不高，对复杂的算法公式推导和数学证明等理解困难，这 极大地挫伤了学生的自信心和学习积极性。因此在我们的教 学中，尽量避免大量复杂的公式推导和数学证明，降低理论 难度，深入浅出的讲解算法思想。简化复杂的时间复杂性分 析过程，甚至直接给出时间复杂度公式。重视算法理解和应 用，重点讲授算法的基本思想、采用的数据结构及程序实现， 通过更多算法应用实例，培养学生的算法设计及实际应用能 力，从而提高学生的学习兴趣，提高教学效果。

1.2 合理组织教学内容 算法教材中研究和讨论的算法实例，以理论性研究居多， 与实际应用有一定距离。因此在教学中尽量选用教材上学生 能够理解和感兴趣的应用实例。为了更好的辨别理解不同的 算法思想，同样的算法问题，例如教材中的0-1背包问题可 以采用多种算法思想实现。通过讲解同一问题的不同算法实 现，让学生更好的理解算法思想的异同，节省问题本身介绍， 提高课堂教学效率。

对于学习能力比较强的学生，教师在讲解这些基本算法 内容的基础上，可以提供一些采用这些算法解决不同领域问题的最新科研论文，让学生了解这些经典算法在不同领域的 广泛应用，同时引导他们适当地参与科研，从而提高优秀学 生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力，提高其算法理论 水平。

2 改进教学方式 2.1 合理使用多媒体教学课件 多媒体教学技术在课堂教学中起到了非常重要的作用， 比传统板书节省时间，能在同样的时间内将更多的内容展示 给学生，提高了课堂效率。但是在《算法设计与分析》的教 学过程中，并不是所有内容都适合使用多媒体课件。板书仍 然是必不可少的方法，对有些需要思考的内容通过板书的方 式放缓节奏，留给学生思考的时间，使学生尽量跟上教师的 授课思路。在教学过程中我们应该根据具体教授内容扬长避 短，充分利用传统粉笔黑板与多媒体演示相结合的启发式教 学方式。

2.2 使用动画技术展示算法思想 《算法设计与分析》课程中的算法思想比较抽象，算法 实现往往涉及到复杂的数据结构，这使得一些逻辑思维能力 不强，数据结构及程序设计基础不好的学生很难透彻地理解 算法思想和程序代码。可以通过BALSA、TANGO、ZEUS等算法 演示系统软件制作相应的算法演示动画，将算法的运行过程 及行为通过图形、动画、声音等方式表现出来，生动形象地 展示教材中的理论和案例，使得学生更有视觉感官效果，印象深刻，辅助学生理解算法，达到良好的教学效果。

3 加强实验教学 3.1 合理设计实验内容 上机实验是算法课程必不可少的环节。通过实验帮助学 生更好地掌握算法理论知识，深入理解并灵活应用算法思想 来解决实际问题，培养学生的实践能力和创新精神。按照教 学大纲的要求，《算法设计与分析》安排五个实验，分别涉 及分治法、贪心算法、动态规划法、回溯法和分枝限界法。

考虑到学生学习情况和实际编程能力的差异，按照难度分梯 度设置实验项目。针对每个算法实验，我们都设计了必做题 和选做题。必做题包括1-2个基础性的实验题目，以验证性 的实验为主；
选做题包括2-3个提高类题目，以设计类和综 合类的题目为主。一般学习能力的学生通过课堂理论知识的 学习和老师的上机指导，有能力完成必做题目，达到教学大 纲的要求；
而对于那些学习能力较强，并且对算法设计有较 大兴趣的同学，则可以在教师的指导下，进行选作题目的实 验，培养其软件设计和综合应用能力。

3.2 引入ACM-ICPC实验模式 4 丰富考核方式 目前《算法设计与分析》课程的考核方式主要是由平时 考核和期末考核两部分组成，平时成绩占总成绩的20%-30%， 期末考核基本上采取单一的理论考试形式，占总成绩的 70%-80%。这种考核方式重理论轻实践，不利于培养学生的实际应用能力。我们考虑将该课程的考核分为二部分，一是 平时实验成绩占总成绩的30%，其中20%考核学生的上机操作 完成情况，上机操作采用ACM-ICPC 在线判别系统自动判分。

10%考察学生的实验准备和实验报告情况。期末考试分成两 部分来考核，理论考试占总成绩的50%，上机考试占总成绩 的20%。理论考试侧重于对算法理论和算法思想的考核，而 上机考试则侧重于对编程能力的考核。上机考试可采用北大 的在线提交系统进行评分。这样的考核方式符合本课程理论 与实践相结合的教学思想，实践考核方式公平客观，便于操 作，同时引导学生在深刻理解算法思想的基础上重视上机实 践，提高编程和分析解决实际问题的能力。

5 结束语 在《算法设计与分析》的教学实践中，我们强调算法理 论与实际应用相结合，合理组织教学内容，重视实践教学， 改进教学和考核方法，大大激发了学生学习兴趣，提高了教 学效果，达到了课程教学目标。

参考文献：
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