算法設計與分析課程設計教學改革

摘 要 算法設計與分析課程設計綜合考察學生的程序編寫和算法設計能力。本文在介紹該課程設計目標和教學過程中存在問題的基礎上，從課程設計選題，課時分配以及成績考核等方面進行改進，進而提高學生設計算法解決實際問題的能力。

關鍵詞 算法設計與分析 課程設計 工程化教學

0引言

該課程設計的目的是：學生在掌握經典算法的基礎上，能夠根據實際問題，分析問題、設計算法、優化算法。在地方型院校中，課程設計綜合考察學生知識掌握和解決問題重要途徑。

《算法設計與分析》課程具有綜合性高、實踐性強、適應性廣的特點，要求學生根據實際問題，提出解決問題的算法，并編程實現。該課程設計是屬于專業必修課的實踐性教學環節。培養實際工作所需要的動手能力和專業技能，從而為規范地開發大型、復雜、高質量的應用軟件或系統軟件打下基礎；

在“工程化”的人才教育背景下，本文以《算法設計與分析》為例，針對目前課程設計教學過程中存在的問題，深入分析課程設計選題，課時分配以及成績考核等方面，并對這些方面提出了相應的改革措施。

1課程設計改革的必要性

該課程設計能夠綜合考察學生的算法理論、程序編寫語言的掌握程度、分析問題、設計算法等方面。要求學生在相對較少的學時內，運用所學知識，分小組完成某應用系統的開發。

課程教學中往往存在以下問題：前期的程序設計知識點的掌握不夠牢固、對基本的數據結構的理解和應用不熟悉、理論和實踐脫節、實踐環節薄弱，考核方式不合理等。除以上問題，在課程設計過程中常被忽略的還有以下幾點：

（1）針對不同專業、不同年級、不同培養目標的學生，課程設計題目和要求應不盡相同。針對地方性應用型本科院校學生，為培養其應用能力，教師所出題目應偏向應用，而非算法學術研究或簡單的算法驗證。

（2）根據班級人數，分成若干組，通常由五名左右的學生組成。小組內成員的分工一般是小組組長分配，學生的各自特長以及在項目完成過程中的主動性和積極性不高；最終課程設計成績也不應采取“一刀切”模式，應根據小組內成員的分工不同予以區分。

（3）課程設計最終提交的報告是各個小組的最終成果，教師應考核該成果是否為他人成品，所提交報告是否為抄襲，若檢測出屬于抄襲，小組內所有成員的成績應均不及格；若為非抄襲，小組內成員的成績應根據分工、課程設計答辯、課程設計報告等作為依據，依次區分成績。防止出現“做多做少”、“做與不做”、“做好與不好”成績相同的局面，一定程度上提高學生動手操作的積極性。

2改革措施

2.1課程設計題目

該課程設計的題目應具備培養學生實踐應用能力，教師所出選題既要能激發學生解決問題的潛能，又要與實際生活應用緊密相連，表1中列出了部分課程設計題目。

每個課程設計題目均是一個小型的項目開發，教師應教會學生從項目的核心問題出發，從問題的分析→相應數學模型的建立→算法的選擇、設計和實現→程序的最終調試通過→項目相關文檔的書寫。

2.2課時安排

各個學校因師資力量、實踐教學環境以及學生的實際動手能力等因素不同，課程設計的實踐課時安排也不盡相同，一般為16～24學時。應用型本科院校的課程設計一般設置為16學時，除常規課程設計必要環節安排相應的學時外，通過教學實踐發現將團隊內成員協作分工和課程設計報告答辯作為課時的組成部分是十分必要的，經研究分別安排了0.5和2.5學時。表2中列出了調整后的課程設計各個環節課時分配情況。

2.3考核方式

課程設計最終成績的組成一般包括：平時表現、系統完成情況、設計報告等。考核標準一般包括：編寫程序的適用性、魯棒性等（占40%）；學生的動手能力，創新精神（占30%）；總結報告（占30%）。成績為：優、良、中、及格和不及格五等。優秀者人數一般不超過總人數的20%。分數低于60分，需要重做系統，教師重新考核，合格后才能得到該課程設計的學分。該考核方式存在如下問題：

（1）在這種考核下，忽略了團隊協作的重要性，為了培養學生的團隊合作意識，應加入團隊協作和分工因素。每個小組要在報告中列出每個成員的工作，并要求成員簽字確認。

（2）網絡成為學生生活和學習中的重要組成部分，不排除有部分學生會通過網絡搜索課程設計成品或已調試通過的代碼程序，為了一定程度上避免這種情況的出現，設計了課程設計總結報告答辯環節。學生若直接從網絡上找成品，從其報告和答辯過程中便可發現。指導教師一旦發現小組學生作品屬于他人已完成的成品，則要求該小組換題目重新做，在規定時間內按要求完成則給予及格，否則小組內成員均不及格。表3列出了課程設計成績比例的對比。

（3）因五分制“優秀、良好、中等、及格和不及格”，這種分制存在較強主觀因素，等級間范圍較大，因此，我們采用“先百分制，后五分制”的措施，將百分制九十至一百轉為五分制“優秀”，將百分制八十至八十九轉為五分制“良好”， 將百分制七十至七十九轉為五分制“中等”， 將百分制六十至六十九轉為五分制“及格”， 將百分制六十分以下轉為五分制“不及格”。該措施將最終成績嚴格量化，一定程度上避免教師打分的主觀性，對于學生作品的評價也具有一定的公平性。

2.4課程設計整體方案

課程設計改革后主要包括六個環節（如圖1所示），每個環節指導教師均必須參與。

（1）在學生選題之前，指導教師根據本校人才培養定位，制定出符合該定位的課程設計選題；在此過程中，避免出現“一次出題，多年不變”的現象，應根據時代變化與時俱進；

（2）學生分組選題結束后，每組均需進行所選項目的總體設計，指導教師在學生進行下一環節前，審核總體設計是否合理，指出需要刪除、添加以及修訂的部分；

（3）根據整體設計，每組成員需要根據項目的核心問題進行數學建模，選擇或設計算法，寫出算法的偽代碼。指導教師告知學生設計的算法中是否存在漏洞，是否需要更新算法，并用高級編程語言實現所提算法。小組成員根據數據的輸入和輸出，進行數據的記錄；

（4）指導教師在學生書寫課程設計報告前，將規范要求明確告知學生；

（5）在課程設計的最后安排答辯環節，教師不僅要求小組演示項目成品，介紹已實現的功能，暫未實現的功能，未實現功能的主要技術難點以及書寫的設計報告。指導教師和部分學生代表監督項目是否為自創，若發現為抄襲，則小組成員需從第一步開始重新選題；

（6）在答辯過程中，為有效避免指導教師打分的主觀性，選2～3名有項目開發經驗的學生代表同時打分，除掉最高分、最低分，剩余分數的平均值為該小組每個學生的成績。

3總結

課程設計是衡量學生將所學理論知識綜合應用的重要手段，本文從題目，課程設計學時分配以及最終的成績評定等環節進行改進，激發學生學習的主觀能動性。

基金項目：蚌埠學院教學研究基金項目 （No. 2015jyxm24）。

作者簡介：通訊作者：葛芳（1986-），女，漢，安徽亳州人，蚌埠學院計算機工程學院，碩士，計算機教育。

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