浅谈算法导论课程的精细化教学
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作者:周明洋 刘刚
[摘 要] 针对算法导论课程在传统教学方式中存在的问题，采用精细化管理思路调整课程教学，从教案设计、课堂教学、课后作业等多个方面分析算法导论如何实现精细化管理。
[关 键 词] 算法导论;课堂教学;精细化
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）18-0100-02
算法导论课程是计算机科学与技术相关专业本科生和研究生的必修课之一，实践性高，具有鲜明的工程特征。该课程内容与面向对象程序设计、数据挖掘、机器学习、计算机操作系统等专业课程密切相关，是学生后续专业课程和提高工程实践能力的必备知识之一。因此，该课程一直受到各高校相关专业的广泛重视，并进行了大量教学改革探索，取得了较好的教学成果，提高了学生算法理论水平和工程实践能力。
算法导论课程的传统教学思路是从计算机的数据组织结构开始，详细介绍各种不同类型算法的实现原理以及计算所需的时间和空间复杂性，并辅以相关实验，指导学生完整掌握并实现相关算法的教学过程。该教学思路在教学过程中强调学生实践能力，突出对计算机应用人才的培养。在国家产业升级和高校新工科改革背景下，高校需要培养理论和技术全面发展的综合性人才，提高人才创新能力，才能为国家产业升级提供高质量的支持。因此，采用科学的教学方法提高学生创新能力是当前课程改革（或调整）的核心。精细化教学管理是在教学过程中规范、精细和个性化的一种严谨管理方式，它将教学的权责细化，明确教师责任和学生责任，要求每个管理者细致、尽责。基于此，本文对算法导论课程的精细化管理进行一些探讨。
一、精细化管理和精细化教学的内涵
精细化管理来源于企业的管理模式，在管理过程中“精”要求高标准和高质量;“细”要求注重实现细节和过程，从流程上细化并提高整体效率。从本质上讲，精细化管理同样适合于高等教育的教学过程，尤其是算法导论的课程教学。计算机行业作为当前热门行业，从业人员和学生众多，而算法导论作为计算机专业必修课，在国内众多高校中通常采用大班授课的方式，即一位老师同时授课超百位学生。同时，由于学生众多，教师精力有限，通常采用统一授课和作业的形式实现一刀切式的教学。而算法导论作为承前启后的重要課程需要学生对该课程内容有扎实的理解。但由于学生基础差异较大，这种流水线式的粗放教学方式难以适应算法导论课程的需求，因而有必要采用科学的管理方式系统化地对相关课程进行研究，从课程设计、教师备课、课堂授课、课后复习等多个环节系统性地根据精细化管理的思路进行精心设计，充分理清教师责任和学生责任之间的关系，保证课程各个要素的协调配合，为学生打牢坚实的算法基础。
二、新工科教育的内涵
在当前国内产业升级背景下，新技术、新产业等快速发展，以计算机和互联网为代表的新兴产业已经渗透到各行各业，“互联网+”受到了政府、高等院校和企业的广泛支持。传统教育的专业化培养模式在新的时代背景下已难以满足社会的人才需求。根据《世界竞争力年鉴》我国工程师一方面面临巨大缺口，另一方面质量不高。主要原因是当前教育培养方案针对工科的工程实践教学训练不足，导致毕业学生与就业岗位之间存在较大的不匹配，突出表现在学生上岗周期长、动手能力弱、沟通交流差、创新能力低并且缺乏团队合作意识。因此，新工科改革旨在从本质问题出发，通过系统地对相关专业和课程进行调整，提高学生的实践能力和创造力，为“中国制造2025”提供高质量的工程技术人才。因而要求对教学课程的理论和实践均需进行调整，扎实的理论根底是学生充分发挥创造力的保证，另一方面，也不能过度强调理论而忽略学生工程实践能力的提高。
精细化教学在新工科的背景下，以提高学生的专业能力和实践能力为核心，通过精心设计课程过程，可以为学生的理论基础、实践能力、创新能力和合作能力提供高质量保证。而新工科为精细化教学的系统设计提供了标准：以提高学生的工程实践能力和创新力为依据。新工科和精细化教学相辅相成，精细化教学的“精”保证学生扎实的基础功底，“细”保证学生的工程实践能力，精细化过程中面向学生的个性化教学则能够充分发挥学生的创新能力和合作能力，满足新工科的高标准要求。
三、算法导论课程的精细化教学
（一）课程教学中的“精”
1.教案的精心设计
教案设计是教师对课程的整体理解和把握。在学期开始之前教案设计要提前完成并校正。该课程的教学目的能否达到直接与教案的设计密切相关。同时，在教案设计中针对每一节课均有相关的知识要求和对当前课堂的要求。教师在授课前除了要对本次课程有精细的掌握外，还需要对整体教案进行回顾，充分把握局部课程与课程大纲之间的关系，做到胸有成竹。
2.教学过程的精心设计
教学中的前后课程密切相关，学生在课程开始时有一个知识切换的过程，需要从之前的课程思路切换到当前课程。在每次课程首先回顾上次课的关键内容，并对本节课程的要求作一个系统安排。学生根据本次课程的宏观要求进行针对性学习，同时在讲课过程中要循序渐进，通过有趣的案例和相关知识的回顾，避免知识的跳跃导致学生一步落后步步落后。同时在教学过程中增加一些提问和练习环节，以保障学生对关键知识点的掌握。
3.课后作业的精心设计
课堂授课是学生被动接收的过程，学生主动学习的过程在课后。为了保证高效的教学质量同时调动学生的积极性，在课后需要根据知识点的差异有针对性地布置课后作业，对学有余力学生留下思考题，并且在下次课堂上对关键作业进行提问和解答，加深学生对知识的掌握。
（二）课程教学中的“细”
1.针对不同学生的个性化教学
根据学生计算机基础水平的差异以及兴趣的差异，为学有余力的学生推荐更深入的参考资料，同时对基础较差的学生提出课程的基本要求，保证课程的基本教学质量。同时在教学过程中适当穿插相关学者名人传记，突出工程学科中的人文情怀，提高学生的兴趣，调动学生的主动性。
2.保证课程教学内容的前沿性
算法导论作为一门基础课程在当前产业中应用广泛。授课过程依托教材但不受限于教材，在课程中穿插实际工程实践中遇到的问题，通过问题引出解决方案，同时调动学生的积极性，扩展学生的知识面。比如在讲NP复杂性问题时，可穿插讲解当前的人工智能领域的问题以及对策。
3.多种教学手段结合提高课堂乐趣
兴趣是最好的导师。培养学生对课程的兴趣是课程教学中的关键环节。算法导论对大多数学生来讲枯燥乏味。一方面通过在课程中穿插有趣的案例，另一方面可通过翻转课堂方式，让学生主动调研工程中遇到的算法问题和应对策略，并在课堂上分析，最后由老师进行总结和问题深化讲解，从而提高学生的积极性，调动学生的兴趣。
四、结语
精细化管理在新工科背景下，将其应用于算法导论课程能够显著解决传统教学过程重理论轻实践的问题。综合教案设计、课堂教学过程设计、课后习题等多个角度对教学内容进行深化，培养学生的工程实践能力、沟通合作能力以及自主创新力，为新工科背景下的高质量教学提供思路。
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编辑 张 慧
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