基于計算思維的算法設計與分析課程改革

　　摘 要：算法設計與分析是計算機專業一門重要的核心課程。為了在核心課程中系統化地訓練和有意識地培養學生的計算思維能力，文章對教學主體、教學內容、教學方法和教學評價四個方面的課程改革進行分析，提出一種具體可行的學生計算思維培養模式框架。
　　關鍵詞：計算思維；研究性教學；算法；教學改革
　　
　　計算思維是現代多學科人才應具有的基本素質，其研究已經逐漸引起國內外學者和教育界的高度關注[1]。雖然人們早已意識到計算思維的存在，但直到2006年，美國的Wing教授才明確提出了計算思維的概念，她認為，計算思維是“每個人都渴望具有的、能夠學習和實際運用的具有普適性的思維方式和應用技巧，不僅僅是計算機專家才具備的能力[2]”。
　　我們從教學主體、教學內容、教學方法和教學評價四個方面開展改革與實踐。具體包括：
　　1) 清晰地認識到教師和學生都是教學活動的主體，在現代信息技術支持下，二者之間的良好交互貫穿于教學活動中，是研究性教學不可缺少的條件，單純強調或忽略任何一方都不會取得預期良好的教學效果，研究性教學的開展更無從談起。
　　2) 充分地理解課程中的核心概念和經典算法在教學內容中的特殊地位，核心概念是重要思想、原則、方法和技術過程的集中體現，典型算法則反映了某一方面的內在規律和典型問題的本質內容，它們都具有方法論的性質和內容[3]。忽視核心概念和經典算法的學習，研究性教學的開展就缺少了實質內容的支撐。
　　3) 有效整合多種教學方法取得最好的教學效果，
　　
　　針對不同的教學目標，分別采用任務驅動、整班教學與小組教學、多媒體與網絡教學等多種教學方法。然而，單一的教學方法不能滿足全部的課程教學任務，更不適合開展研究型教學。
　　4) 重視教學評價在教學質量中的重要作用，階段性師生座談為教學過程的不斷改進提供了教學質量的保證，最終的小論文與答辯形式的考核凸顯了研究性教學的特點，而不同層次的多種評價為研究性教學的考核提供了客觀公平的基礎。
　　1 教學主體的平等互動
　　為了在研究性教學中加強學生計算思維能力的培養，我們形成了以教授為主導，博士和碩士研究生共同研究、學習和輔導的多層次教學團隊，多層次教學團隊和本科生構成教學活動的兩個主體，二者的平等互動為學生計算思維能力的培養提供了良好的環境。
　　平等互動的教學主體在教學過程中相互促進，具體表現在：對本科生而言，通過教授對算法課程的講解，使其了解和接觸到本課程相關的學科前沿問題；通過研究生的助教和課程輔導，使其借鑒研究生分析解決問題的思維方式和探索方式，有意識地關注自己計算思維的培養；通過與研究生的直接接觸，使其了解研究生的生活和學習，為相互平等的交互打下良好
　　
　　基金項目：國家自然科學基金項目(60970