提高“算法設(shè)計與分析”面向復(fù)雜認知技能的實踐

摘要:4C/ID是提高復(fù)雜認知技能的方法。文章闡述了如何運用4C/ID對“算法設(shè)計與分析”課程進行教學(xué)改革，實踐證明，該方法有效地提高了學(xué)生算法設(shè)計與分析的能力并且增加了考證通過率。

關(guān)鍵詞:算法;復(fù)雜認知技能;4C/ID

尼克勞斯#8226;威茨，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的首創(chuàng)者和圖靈獎獲得者，提出了一個著名論斷:程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這說明了算法的重要地位。什么是算法?算法和程序設(shè)計技術(shù)的先驅(qū)者高德納把算法比喻成菜譜。他認為“算法是一組有窮的規(guī)則，這些規(guī)則給出求解特定類型問題的運算序列”，他強調(diào)“我們不僅要算法，而且還要在某種不明確定義的意義下的好算法”[1]——算法分析。《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系與規(guī)范》把算法設(shè)計與分析能力界定為計算機專業(yè)高級人才的基本學(xué)科能力之一[2]。可見，“算法設(shè)計與分析”課程的重要性。然而，學(xué)生普遍覺得該課程難學(xué)。為了解決這個問題，應(yīng)用四要素教學(xué)設(shè)計模型(以下簡稱4C/ID)進行教學(xué)改革。4C/ID是提高復(fù)雜認知技能的方法，在國外，4C/ID的研究已有30年的歷史，曾經(jīng)成功地將4C/ID應(yīng)用與計算機編程。在國內(nèi)，4C/ID的研究還處于起步階段。本文主要研究了4C/ID在“算法設(shè)計與分析”課程教學(xué)中的實踐。

1課程教學(xué)中存在的問題

1.1學(xué)生學(xué)習(xí)有畏難情緒

算法是問題的程序化解決方案[3]。首先，要理解問題，確定問題的條件和應(yīng)用范圍。然后，建立數(shù)學(xué)模型。最后，證明算法的正確性和分析算法的效率。這需要微積分、線性代數(shù)、離散數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)知識。……