高職“算法設計”課程教學改革
——以溫州職業技術學院為例

項道東

（溫州職業技術學院 信息技術系，浙江 溫州 325035）

高職“算法設計”課程教學改革
——以溫州職業技術學院為例

項道東

（溫州職業技術學院 信息技術系，浙江 溫州 325035）

為解決課堂教學形式單一、內容抽象枯燥、師生互動不足、教學效果不佳等問題，溫州職業技術學院“算法設計”課程從通俗性、實用性出發，重塑教學內容，結合HDOJ平臺開展分層分組教學，并采用多元化評價。實踐證明，精選教學內容，以任務驅動實施分層分組教學，引入多元化評價，有效地激發了學生的學習興趣，提高了學生的邏輯思維能力。

高職院校；算法設計；HDOJ平臺；任務驅動

李克強總理在《2016年政府工作報告》中首提“新經濟”概念，提出“十三五”期間將大力促進大數據、云計算、物聯網的廣泛應用[1]。算法、大數據產業作為新經濟的代表，將迎來爆發性增長。“算法設計”作為高職軟件技術專業提升職業能力的一門必修課程，其邏輯性和實踐性都較強，從歷年教學效果統計情況反饋看，學生對該課程的知識和相關技能掌握情況不佳，對該課程的滿意度不高。通過問卷及個別訪談發現，究其原因主要有教學形式單一、內容抽象枯燥、課堂氣氛沉悶等。溫州職業技術學院信息技術系軟件技術專業結合歷年ACM競賽指導經驗，積極開展“算法設計”課程教學改革實踐，通過重塑教學內容、改革教學模式等措施，有效地激發了學生的學習興趣，提高了學生的邏輯思維能力。

一、“算法設計”課程教學改革思路

1.從行業需求出發取舍教學內容

高職軟件技術專業主要為社會培養具備軟件開發、數據庫設計等知識和技能，能從事程序開發或維護的專業人才。高職軟件技術專業學生畢業后大多從事程序員崗位工作，而程序=算法+數據結構。算法內容博大精深，既有像遺傳算法、蟻群算法之類的“高深”算法，又有生活中隨處可見的搜索、枚舉等普通算法。但實際崗位并不要求每個程序員都精通各種算法，而是要求掌握運用算法分析問題和解決問題的能力。目前，常見的算法類教材主要針對計算機本科生甚至研究生編寫，課本中存在大量的抽象理論和推導證明，如概率分析、隨機算法、分治策略等，如果原封不動照搬給高職學生，很難被高職學生所理解和掌握。因此，應從學生將來從事的崗位出發，注重程序設計中常用算法的選取與組織，包括枚舉、動態規劃、貪心、搜索、圖論等，分析這些經典算法的思路及實際應用，比較不同算法的時間復雜度和空間復雜度，重點培養學生的邏輯思維與編程思維及解決實際問題的能力。

2.從學生特點出發選擇教學模式

高職學生大都缺乏刻苦鉆研的精神，學習動機與學習目標模糊，缺乏學習的積極性和主動性[2]。高職軟件技術專業基本面向高中理科生招生，大多數學生在高中階段的數理化學科基礎偏弱，不具備良好的學習習慣：課前不會主動預習；課堂中不擅于提問，怯于表現自己，與教師互動困難；課后更是不能自覺復習。以“教”為主的教學模式，只會使學生更加失去學習興趣。建構主義理論下的高效課堂是學生能主動學習、積極思考的課堂，是學生充分發揮學習自主性的課堂。為調動學生的主動性和積極性，必須對教學模式進行改革，通過“做中學”發揮學生學習的主動性，讓學生成為課堂的主導，培養學生的學習興趣。

3.從能力培養出發全面評價學生

學生積極主動的學習行為需要有效的課程評價來引導。一般高職“算法設計”課程的評價主要采用終結性考核為主，以期末統一考試給出最終成績。這種傳統的課程評價方式以對知識的記憶而不是應用作為衡量學生學習能力的唯一標準，忽視了對學生學習過程及學習中所涉及到的情感、態度、價值觀的考量[3]。多樣化的考核方式將形成性評價與終結性評價相結合，能更全面評價學生的知識掌握情況及知識應用能力，涵蓋學習態度、團隊合作情況、課堂任務完成情況，也包括課后作業質量、HDOJ（杭電在線測評系統）平臺提交通過率等。

二、“算法設計”課程教學改革實踐

1.整合教學資源，精選教學內容

選用楊克昌主編的《計算機常用算法與程序設計案例教程》教材，該教材遵循“精選案例，面向設計，深入淺出，注重能力培養”的原則，以案例形式實現“算法設計”課程教學。本著實用原則，選取易于被學生接受的、相對常用的算法作為教學內容，注重講授算法的思想及具體的應用而非理論證明。如講授“貪心算法”時，課堂中選取學生都非常熟悉的超市硬幣找零、求背包最大價值等問題，教師通過這些典型案例導入具體算法的思路，逐步深入展開程序設計的求解實施，實現以典型案例支撐算法，以算法設計指導案例求解的良性循環；課外要求學生閱讀《零基礎學算法》 《啊哈，算法》等輕松有趣的讀本，幫助學生克服畏懼心理，愛上算法。

2.結合HDO J平臺，以任務為驅動實施分層分組教學

任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法，其最根本的特點就是“以任務為主線、教師為主導、學生為主體”[4]。教師在課堂的導入部分設置一個經典任務，讓學生在探究任務的同時思考問題，引出本堂課的算法思想。如在講授遞歸原理時，由易到難，先讓學生探討3個盤子的漢諾塔問題，學生能很快完成將3個盤子從A柱移到B柱，然后增加到4個盤子、5個盤子……最后，學生在教師的引導下討論得出其中的規律，引出遞歸思想。通過探究，學生對知識的理解加深，也更能靈活應用，舉一反三。

高職學生的編程能力千差萬別，宜實施分層分組教學。將任務根據難易程度分為基本任務和擴展任務，要求每位學生都必須完成基本任務，學有余力的學生完成基本任務后努力完成擴展任務，教師根據任務完成情況及時進行加減分反饋。編碼過程常會出現各種錯誤，教師逐個幫學生調試代碼會占用過多的課堂時間。開學兩周后，從班級中選出編程基礎相對較好又熱心的10余位學生擔任小組長，其余學生自由加入不同小組。小組長主要負責引導小組內成員進行任務探究，并對其進行課業輔導。高職軟件技術專業學生性格較偏內向，小組合作的方式也可促進師生之間、生生之間的互動交流。教師主要負責一些共性問題的分析講解，從而大大提高課堂教學效率。

為更好地檢查并及時反饋學生的知識掌握情況，將課堂內的基本任務布置在HDOJ平臺上，要求學生當堂課完成。HDOJ是中國目前提交量較高的ACM在線測評系統之一。HDOJ平臺功能豐富、題型多樣，教師能實時查看學生的練習及排名情況，學生也能及時得到反饋。由于課時安排有限，僅憑課堂練習遠遠達不到課程教學目標。為增加學生的練習時間，使之真正理解并能運用課堂所學知識，通過HDOJ平臺可將學生動手練習、實踐的時間由課堂延伸至課外。學生可利用HDOJ平臺中的公共題庫進行練習，還可利用教師提供的個人題庫進行練習。如講授“動態規劃算法”時，在HDOJ平臺的DIY模塊中創建一個DP專題，內容包括“數塔”“今年暑假不AC”“Fat Mouse’s speed”等DP入門題供學生課外練習，鞏固提高課堂所學知識。

3.引入多元化評價

課程考核以形成性評價為主，學生的最終成績由平時成績（占60%）和期末上機考試成績（占40%）構成。平時成績包括出勤及學習態度（占20%）、團隊小組合作及任務完成情況（占40%）、HDOJ平臺作業完成情況（占40%）。期末考核安排在HDOJ平臺上完成，教師布置5～7道常用算法題，學生在該平臺做完題目提交即可知自己的排名，成績一目了然。開學初即告知學生HDOJ平臺考核方式，打消部分學生對考試抱有“混水摸魚”的念頭，更好地促進學生的平時學習，確保扎實掌握知識點。

4.教學改革成效

在溫州職業技術學院信息技術系軟件技術專業2015級2個班級中隨機選取一個班級進行“算法設計”課程教學改革實踐，取得了顯著成效。

表1 實驗班、普通班學生對教學模式滿意度比較%

（1）教學模式更易為學生所接受。通過問卷統計，實驗班學生對改革后教學模式滿意的達41%，而普通班學生對傳統教學模式滿意的只占17%（見表1）。改革后教學模式以算法設計能力培養為主要目標，結合不同學生的認知特點，選取案例教材，在課堂中以任務驅動為主要教學方法，學生根據任務需求學習知識。學生在完成這些任務的過程中，通過分組協作、探究，在“動口”“動手”“動腦”的過程中掌握知識、方法和技能，從而由被動接受知識向主動尋求知識轉變，更符合學生的認知特點，學生學習起來也更輕松。

（2）學生的學習能力及學生對課程和教師的滿意度大幅提升。2個班級的網上教學效果評價結果如圖1所示（各項滿分為10分）。實驗班學生能掌握所學知識的得分達9.3分，遠高于普通班學生的8.3分；實驗班學生對教師的教學方法、教學內容的評價均在9分以上，而普通班學生各項得分均未超過9分。實踐表明，從學生的興趣出發，設定靈活多樣的評價方式不僅能提高學生學習的自信心，而且能增進教師教學的能動性[5]。

圖1 實驗班、普通班教學效果比較

三、“算法設計”課程教學改革應注意的問題

1.任務選取要接地氣，易于學生探究

“算法設計”課程教材通常采用經典算法案例，但有的離現實生活較遠，不接地氣。算法思想比較抽象，因而在任務的選取上不僅要考慮經典性，還要從學生的角度考慮是否易于理解，讓學生能更好地融入任務情境，探究算法思想的本質，掌握算法的精髓。

2.過程性考核應細化，關注個體成長

小組合作中，教師往往對小組長關注較多，對小組成員的激勵機制不夠，導致部分小組成員抱著得過且過的心理。小組之間的競賽往往演變成小組長之間的比拼。教師應關注每位學生的成長，在小組之間和小組內都形成有效的考核機制，讓小組成員有更多的機會展現自己，從而達到共同提高的目的。

3.發揮專業優勢，利用好第三方平臺

HDOJ平臺的優點是強大的測評和分析能力，但在實際應用中仍存在不少缺陷。如對客觀題的測評十分準確，對主觀題如程序填空題的測評出錯率較高，影響了學生的考核成績。為避免錯判、漏判，教師布置在HDOJ平臺中的練習應以客觀題為主，將主觀題以課外作業的形式布置給學生。高職軟件技術專業應充分發揮自身專業優勢，在已有測評系統基礎上自主開發在線測評系統，讓測評系統更完善、更有針對性。

[1] 李克強.2016年政府工作報告[R/OL].（2016-03-05）[2017-02-01].http://news.xinhuanet.com/fortune/2016-03/05/c_128775704.htm.

[2] 周宏，李征，李東升.關于高職生學習狀況的分析與思考[J].教育與職業，2006（17）：108-109.

[3] 譚朝暉.形成性評價與終結性評價相結合—新課程視野下的教學評價探析[J].中學教學參考，2010（12）：46-48.

[4] 龔春艷.任務驅動教學法在會計模擬實訓中的應用[J].職業，2014（4）：104.

[5] 陳清華，翁正秋.高職“Linux操作系統”課程教學改革—以溫州職業技術學院為例[J].溫州職業技術學院學報，2016（2）：93-96.

[責任編輯：王志梅]

Teaching Reform of “Algorithm Design” Course in Vocational Colleges— A Case Study of Wenzhou Vocational & Technical College

XIANG Daodong
(Information Technology Department, Wenzhou Vocational & Technical College, Wenzhou, 325035, China)

To solve the problems of a homogeneous teaching mode, the monotonous and abstract teaching content, the lack of teacher-student interaction, and the low ef f ciency of teaching, the “Algorithm Design” in Wenzhou Vocational & Technical College restructures the teaching content, carries out the strati f ed teaching w ith the HDOJ platform, and implements the multiple assessments on basis of the principles of popularity and usefulness. The teaching practice shows that well-selected teaching content, task-motivated and strati f ed teaching, and the multiple assessments can effectively motivate students’ learning interest, and improve their logical thinking skills.

Vocational colleges; Algorithm Design; HDOJ platform; Task-motivation

TP302; G712

A

1671-4326 (2017) 02-0089-03

DO I: 10.13669/j.cnki.33-1276/z.2017.043

2017-02-13

溫州職業技術學院課堂教學改革項目（WZYCX1513）

項道東（1981—），女，浙江永嘉人，溫州職業技術學院信息技術系講師，碩士.