算法設計與分析課程教學改革

何迎生　段明秀　周鐵　王從銀

摘 要 算法是計算機的“靈魂”，《算法設計與分析》對軟件開發有著不可替代的作用。針對該課程目前教學的實際情況和存在的問題，筆者結合多年教學經驗 ，對課程的教學內容、教學方法等進行改革，并且應用項目驅動式教學方法對該課程的實踐教學進行改革。

關鍵詞 算法設計與分析 算法 教學內容 教學方法 實踐教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A

算法是計算機的“靈魂”，它決定了計算機軟件性能的優劣，因此，《算法設計與分析》是計算機科學與技術、軟件工程等信息類相關專業重要的基礎課程和核心課程。通過該課程的學習，讓學生掌握算法設計的基本策略，理解和掌握算法設計的主要方法，培養學生對算法的復雜性進行正確分析的能力、獨立分析和解決問題的能力，為將來從事軟件設計與開發或相關領域科學研究工作奠定堅實的基礎。

1算法設計與分析課程教學存在的問題

在多年的課程教學過程中，筆者發現有相當一部分學生對該課程的認識不夠，學習熱情不高，缺乏學習的主動性，甚至對該課程在計算機人才培養中的地位產生懷疑，由于這些問題的存在，從而導致課程教學效果不佳，課程的教學很難達到預期的目標。經過調查和分析，我們發現造成這一狀況的原因主要表現為以下幾點：

（1）課程對先修課程的要求高：該課程需要學生具有較好的c/c++程序設計、離散數學、計算數學、數據結構等先修課程的基礎。學生必須扎實掌握這些課程的基礎知識后，才能更好的進行算法的設計及實現。

（2）課程知識點多，內容抽象，難度大： 本課程涉及大量的算法設計技術和方法，例如遞歸技術與分治法、貪心法、動態規劃法、回溯法、分支限界法等，而且都比較抽象，同時靈活性強，因此學生很難掌握。

2改革措施

為了讓學生更好的掌握算法設計方法，并且靈活運用這些方法解決實際問題，結合筆者多年的教學實踐經驗，在教學內容的選擇、教學方法的改進、實踐教學內容的組織等方面進行了一些探索和改革，并取得了較好的效果。

2.1針對學生的實際情況，合理的選擇教學內容

由于受生源質量和前期基礎課程學習情況的影響，我校計算機專業學生離《算法設計與分析》課程對理論知識和編程能力的要求有一定的距離，因此選擇合適的教學內容對提高教學效果就起著決定性的作用。我們的整體思路是“寧缺勿濫，精講細講，舉一反三”。

2.2采用多種教學方法，提高教學質量

（1）采用案例教學法，讓抽象地算法具體化，激發學生學習興趣。

從實際的案例出發引入算法問題，通過抽象與總結，使得抽象的算法變得具體，拉近課程與現實的距離，激發學生的學習興趣。例如在講解時間復雜度和空間復雜度時，我們以百度之星的嘟嘟熊數列為實例進行講解。看到這道題時，學生最容易想到的是常規的窮舉法，其時間復雜度O（n）。此時可以提問學生該方法有何缺陷有學生提出當n為109時存儲空間過大，于是進一步啟發學生應該如何去解決。通過引導，最后發現數列只會出現2種循環節：1123581347和1459，序列的非循環字符最多20位，開辟的存儲空間30個足夠，算法的復雜度為0。通過此例的講解學生對時間復雜度就有了深刻的理解，顯然比純粹的介紹概念要生動得多。

（2）利用知識的相互聯系，為新知識的講解尋找一個切入點。

在講解知識點時，先從學生熟悉的內容出發，引入課程的知識要點，讓學生既了解課程間的相互聯系，又找到了知識的應用領域，通過知識的相互聯系，降低學習難度，培養學習興趣。例如在講解大整數乘法前，可以先引入RSA加密算法，既拓寬了知識面，又讓學生知道了大整數乘法的實際應用領域，從而激發了學生的學習興趣，讓學生變被動學習為主動學習，改善學習效果。

2.3實踐教學的改革

實踐教學環節可以強化學生對知識的理解，讓學生應用所學的知識解決具體問題，培養學生的實踐動手能力。通過實驗學生可以更好地掌握算法理論，并靈活應用算法思想來解決實際問題。在教學中，我們借助ACM程序設計平臺，把ACM競賽題目作教學內容，充實了實驗教學的內涵。ACM競賽題目趣味性強，知識覆蓋度高，非常適合作為課程實驗的補充和提高。為了提高學生的綜合應用能力，除完成課內實驗外，學生還可以參與教師的各類研究課題，幫助教師完成科研任務，隨著項目開展， 學生有機會參與項目的分析、設計和實現，在項目中發現問題，解決問題，培養了各方面的能力。

3結語

在《算法設計與分析》的教學實踐中，通過將算法理論與實際應用相結合，合理組織教學內容，豐富教學方法和手段，采用項目驅動方式對實踐教學環節進行改革，增強了教學效果。

基金項目：

吉首大學教改項目 （2013JSUJGB15）；

吉首大學重點實驗教改項目（2013SYJG015）。

參考文獻

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