項(xiàng)道東

（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息技術(shù)系，浙江 溫州 325035）

高職“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革
——以溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例

項(xiàng)道東

（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息技術(shù)系，浙江 溫州 325035）

為解決課堂教學(xué)形式單一、內(nèi)容抽象枯燥、師生互動(dòng)不足、教學(xué)效果不佳等問(wèn)題，溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院“算法設(shè)計(jì)”課程從通俗性、實(shí)用性出發(fā)，重塑教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合HDOJ平臺(tái)開(kāi)展分層分組教學(xué)，并采用多元化評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明，精選教學(xué)內(nèi)容，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)施分層分組教學(xué)，引入多元化評(píng)價(jià)，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的邏輯思維能力。

高職院校；算法設(shè)計(jì)；HDOJ平臺(tái)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)

李克強(qiáng)總理在《2016年政府工作報(bào)告》中首提“新經(jīng)濟(jì)”概念，提出“十三五”期間將大力促進(jìn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用[1]。算法、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)作為新經(jīng)濟(jì)的代表，將迎來(lái)爆發(fā)性增長(zhǎng)。“算法設(shè)計(jì)”作為高職軟件技術(shù)專業(yè)提升職業(yè)能力的一門必修課程，其邏輯性和實(shí)踐性都較強(qiáng)，從歷年教學(xué)效果統(tǒng)計(jì)情況反饋看，學(xué)生對(duì)該課程的知識(shí)和相關(guān)技能掌握情況不佳，對(duì)該課程的滿意度不高。通過(guò)問(wèn)卷及個(gè)別訪談發(fā)現(xiàn)，究其原因主要有教學(xué)形式單一、內(nèi)容抽象枯燥、課堂氣氛沉悶等。溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系軟件技術(shù)專業(yè)結(jié)合歷年ACM競(jìng)賽指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，積極開(kāi)展“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革實(shí)踐，通過(guò)重塑教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)模式等措施，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的邏輯思維能力。

一、“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革思路

1.從行業(yè)需求出發(fā)取舍教學(xué)內(nèi)容

高職軟件技術(shù)專業(yè)主要為社會(huì)培養(yǎng)具備軟件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等知識(shí)和技能，能從事程序開(kāi)發(fā)或維護(hù)的專業(yè)人才。高職軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多從事程序員崗位工作，而程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。算法內(nèi)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(jiàn)的搜索、枚舉等普通算法。但實(shí)際崗位并不要求每個(gè)程序員都精通各種算法，而是要求掌握運(yùn)用算法分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。目前，常見(jiàn)的算法類教材主要針對(duì)計(jì)算機(jī)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(dǎo)證明，如概率分析、隨機(jī)算法、分治策略等，如果原封不動(dòng)照搬給高職學(xué)生，很難被高職學(xué)生所理解和掌握。因此，應(yīng)從學(xué)生將來(lái)從事的崗位出發(fā)，注重程序設(shè)計(jì)中常用算法的選取與組織，包括枚舉、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、貪心、搜索、圖論等，分析這些經(jīng)典算法的思路及實(shí)際應(yīng)用，比較不同算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維與編程思維及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.從學(xué)生特點(diǎn)出發(fā)選擇教學(xué)模式

高職學(xué)生大都缺乏刻苦鉆研的精神，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)目標(biāo)模糊，缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性[2]。高職軟件技術(shù)專業(yè)基本面向高中理科生招生，大多數(shù)學(xué)生在高中階段的數(shù)理化學(xué)科基礎(chǔ)偏弱，不具備良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣：課前不會(huì)主動(dòng)預(yù)習(xí)；課堂中不擅于提問(wèn)，怯于表現(xiàn)自己，與教師互動(dòng)困難；課后更是不能自覺(jué)復(fù)習(xí)。以“教”為主的教學(xué)模式，只會(huì)使學(xué)生更加失去學(xué)習(xí)興趣。建構(gòu)主義理論下的高效課堂是學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思考的課堂，是學(xué)生充分發(fā)揮學(xué)習(xí)自主性的課堂。為調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，必須對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改革，通過(guò)“做中學(xué)”發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.從能力培養(yǎng)出發(fā)全面評(píng)價(jià)學(xué)生

學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)行為需要有效的課程評(píng)價(jià)來(lái)引導(dǎo)。一般高職“算法設(shè)計(jì)”課程的評(píng)價(jià)主要采用終結(jié)性考核為主，以期末統(tǒng)一考試給出最終成績(jī)。這種傳統(tǒng)的課程評(píng)價(jià)方式以對(duì)知識(shí)的記憶而不是應(yīng)用作為衡量學(xué)生學(xué)習(xí)能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)，忽視了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程及學(xué)習(xí)中所涉及到的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的考量[3]。多樣化的考核方式將形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，能更全面評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握情況及知識(shí)應(yīng)用能力，涵蓋學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作情況、課堂任務(wù)完成情況，也包括課后作業(yè)質(zhì)量、HDOJ（杭電在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)）平臺(tái)提交通過(guò)率等。

二、“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革實(shí)踐

1.整合教學(xué)資源，精選教學(xué)內(nèi)容

選用楊克昌主編的《計(jì)算機(jī)常用算法與程序設(shè)計(jì)案例教程》教材，該教材遵循“精選案例，面向設(shè)計(jì)，深入淺出，注重能力培養(yǎng)”的原則，以案例形式實(shí)現(xiàn)“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)。本著實(shí)用原則，選取易于被學(xué)生接受的、相對(duì)常用的算法作為教學(xué)內(nèi)容，注重講授算法的思想及具體的應(yīng)用而非理論證明。如講授“貪心算法”時(shí)，課堂中選取學(xué)生都非常熟悉的超市硬幣找零、求背包最大價(jià)值等問(wèn)題，教師通過(guò)這些典型案例導(dǎo)入具體算法的思路，逐步深入展開(kāi)程序設(shè)計(jì)的求解實(shí)施，實(shí)現(xiàn)以典型案例支撐算法，以算法設(shè)計(jì)指導(dǎo)案例求解的良性循環(huán)；課外要求學(xué)生閱讀《零基礎(chǔ)學(xué)算法》 《啊哈，算法》等輕松有趣的讀本，幫助學(xué)生克服畏懼心理，愛(ài)上算法。

2.結(jié)合HDO J平臺(tái)，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)實(shí)施分層分組教學(xué)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，其最根本的特點(diǎn)就是“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”[4]。教師在課堂的導(dǎo)入部分設(shè)置一個(gè)經(jīng)典任務(wù)，讓學(xué)生在探究任務(wù)的同時(shí)思考問(wèn)題，引出本堂課的算法思想。如在講授遞歸原理時(shí)，由易到難，先讓學(xué)生探討3個(gè)盤子的漢諾塔問(wèn)題，學(xué)生能很快完成將3個(gè)盤子從A柱移到B柱，然后增加到4個(gè)盤子、5個(gè)盤子……最后，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下討論得出其中的規(guī)律，引出遞歸思想。通過(guò)探究，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解加深，也更能靈活應(yīng)用，舉一反三。

高職學(xué)生的編程能力千差萬(wàn)別，宜實(shí)施分層分組教學(xué)。將任務(wù)根據(jù)難易程度分為基本任務(wù)和擴(kuò)展任務(wù)，要求每位學(xué)生都必須完成基本任務(wù)，學(xué)有余力的學(xué)生完成基本任務(wù)后努力完成擴(kuò)展任務(wù)，教師根據(jù)任務(wù)完成情況及時(shí)進(jìn)行加減分反饋。編碼過(guò)程常會(huì)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，教師逐個(gè)幫學(xué)生調(diào)試代碼會(huì)占用過(guò)多的課堂時(shí)間。開(kāi)學(xué)兩周后，從班級(jí)中選出編程基礎(chǔ)相對(duì)較好又熱心的10余位學(xué)生擔(dān)任小組長(zhǎng)，其余學(xué)生自由加入不同小組。小組長(zhǎng)主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)小組內(nèi)成員進(jìn)行任務(wù)探究，并對(duì)其進(jìn)行課業(yè)輔導(dǎo)。高職軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生性格較偏內(nèi)向，小組合作的方式也可促進(jìn)師生之間、生生之間的互動(dòng)交流。教師主要負(fù)責(zé)一些共性問(wèn)題的分析講解，從而大大提高課堂教學(xué)效率。

為更好地檢查并及時(shí)反饋學(xué)生的知識(shí)掌握情況，將課堂內(nèi)的基本任務(wù)布置在HDOJ平臺(tái)上，要求學(xué)生當(dāng)堂課完成。HDOJ是中國(guó)目前提交量較高的ACM在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)之一。HDOJ平臺(tái)功能豐富、題型多樣，教師能實(shí)時(shí)查看學(xué)生的練習(xí)及排名情況，學(xué)生也能及時(shí)得到反饋。由于課時(shí)安排有限，僅憑課堂練習(xí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到課程教學(xué)目標(biāo)。為增加學(xué)生的練習(xí)時(shí)間，使之真正理解并能運(yùn)用課堂所學(xué)知識(shí)，通過(guò)HDOJ平臺(tái)可將學(xué)生動(dòng)手練習(xí)、實(shí)踐的時(shí)間由課堂延伸至課外。學(xué)生可利用HDOJ平臺(tái)中的公共題庫(kù)進(jìn)行練習(xí)，還可利用教師提供的個(gè)人題庫(kù)進(jìn)行練習(xí)。如講授“動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法”時(shí)，在HDOJ平臺(tái)的DIY模塊中創(chuàng)建一個(gè)DP專題，內(nèi)容包括“數(shù)塔”“今年暑假不AC”“Fat Mouse’s speed”等DP入門題供學(xué)生課外練習(xí)，鞏固提高課堂所學(xué)知識(shí)。

3.引入多元化評(píng)價(jià)

課程考核以形成性評(píng)價(jià)為主，學(xué)生的最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（占60%）和期末上機(jī)考試成績(jī)（占40%）構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)包括出勤及學(xué)習(xí)態(tài)度（占20%）、團(tuán)隊(duì)小組合作及任務(wù)完成情況（占40%）、HDOJ平臺(tái)作業(yè)完成情況（占40%）。期末考核安排在HDOJ平臺(tái)上完成，教師布置5～7道常用算法題，學(xué)生在該平臺(tái)做完題目提交即可知自己的排名，成績(jī)一目了然。開(kāi)學(xué)初即告知學(xué)生HDOJ平臺(tái)考核方式，打消部分學(xué)生對(duì)考試抱有“混水摸魚”的念頭，更好地促進(jìn)學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)，確保扎實(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)。

4.教學(xué)改革成效

在溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系軟件技術(shù)專業(yè)2015級(jí)2個(gè)班級(jí)中隨機(jī)選取一個(gè)班級(jí)進(jìn)行“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革實(shí)踐，取得了顯著成效。

表1 實(shí)驗(yàn)班、普通班學(xué)生對(duì)教學(xué)模式滿意度比較%

（1）教學(xué)模式更易為學(xué)生所接受。通過(guò)問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生對(duì)改革后教學(xué)模式滿意的達(dá)41%，而普通班學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式滿意的只占17%（見(jiàn)表1）。改革后教學(xué)模式以算法設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，結(jié)合不同學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，選取案例教材，在課堂中以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要教學(xué)方法，學(xué)生根據(jù)任務(wù)需求學(xué)習(xí)知識(shí)。學(xué)生在完成這些任務(wù)的過(guò)程中，通過(guò)分組協(xié)作、探究，在“動(dòng)口”“動(dòng)手”“動(dòng)腦”的過(guò)程中掌握知識(shí)、方法和技能，從而由被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)尋求知識(shí)轉(zhuǎn)變，更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也更輕松。

（2）學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及學(xué)生對(duì)課程和教師的滿意度大幅提升。2個(gè)班級(jí)的網(wǎng)上教學(xué)效果評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1所示（各項(xiàng)滿分為10分）。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生能掌握所學(xué)知識(shí)的得分達(dá)9.3分，遠(yuǎn)高于普通班學(xué)生的8.3分；實(shí)驗(yàn)班學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的評(píng)價(jià)均在9分以上，而普通班學(xué)生各項(xiàng)得分均未超過(guò)9分。實(shí)踐表明，從學(xué)生的興趣出發(fā)，設(shè)定靈活多樣的評(píng)價(jià)方式不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，而且能增進(jìn)教師教學(xué)的能動(dòng)性[5]。

圖1 實(shí)驗(yàn)班、普通班教學(xué)效果比較

三、“算法設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革應(yīng)注意的問(wèn)題

1.任務(wù)選取要接地氣，易于學(xué)生探究

“算法設(shè)計(jì)”課程教材通常采用經(jīng)典算法案例，但有的離現(xiàn)實(shí)生活較遠(yuǎn)，不接地氣。算法思想比較抽象，因而在任務(wù)的選取上不僅要考慮經(jīng)典性，還要從學(xué)生的角度考慮是否易于理解，讓學(xué)生能更好地融入任務(wù)情境，探究算法思想的本質(zhì)，掌握算法的精髓。

2.過(guò)程性考核應(yīng)細(xì)化，關(guān)注個(gè)體成長(zhǎng)

小組合作中，教師往往對(duì)小組長(zhǎng)關(guān)注較多，對(duì)小組成員的激勵(lì)機(jī)制不夠，導(dǎo)致部分小組成員抱著得過(guò)且過(guò)的心理。小組之間的競(jìng)賽往往演變成小組長(zhǎng)之間的比拼。教師應(yīng)關(guān)注每位學(xué)生的成長(zhǎng)，在小組之間和小組內(nèi)都形成有效的考核機(jī)制，讓小組成員有更多的機(jī)會(huì)展現(xiàn)自己，從而達(dá)到共同提高的目的。

3.發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢(shì)，利用好第三方平臺(tái)

HDOJ平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)大的測(cè)評(píng)和分析能力，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在不少缺陷。如對(duì)客觀題的測(cè)評(píng)十分準(zhǔn)確，對(duì)主觀題如程序填空題的測(cè)評(píng)出錯(cuò)率較高，影響了學(xué)生的考核成績(jī)。為避免錯(cuò)判、漏判，教師布置在HDOJ平臺(tái)中的練習(xí)應(yīng)以客觀題為主，將主觀題以課外作業(yè)的形式布置給學(xué)生。高職軟件技術(shù)專業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮自身專業(yè)優(yōu)勢(shì)，在已有測(cè)評(píng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上自主開(kāi)發(fā)在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)，讓測(cè)評(píng)系統(tǒng)更完善、更有針對(duì)性。

[1] 李克強(qiáng).2016年政府工作報(bào)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(guān)于高職生學(xué)習(xí)狀況的分析與思考[J].教育與職業(yè)，2006（17）：108-109.

[3] 譚朝暉.形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合—新課程視野下的教學(xué)評(píng)價(jià)探析[J].中學(xué)教學(xué)參考，2010（12）：46-48.

[4] 龔春艷.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在會(huì)計(jì)模擬實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用[J].職業(yè)，2014（4）：104.

[5] 陳清華，翁正秋.高職“Linux操作系統(tǒng)”課程教學(xué)改革—以溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J].溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（2）：93-96.

[責(zé)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(yè)技術(shù)學(xué)院課堂教學(xué)改革項(xiàng)目（WZYCX1513）

項(xiàng)道東（1981—），女，浙江永嘉人，溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系講師，碩士.