樓吉林，胡建華

（浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院 工程技術(shù)系，浙江 諸暨 311800）

算法分析課程開放式課堂教學(xué)模式探索

樓吉林，胡建華

（浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院 工程技術(shù)系，浙江 諸暨 311800）

分析算法分析課程當(dāng)前的教學(xué)狀況，提出在算法分析課程中應(yīng)用開放式課堂教學(xué)模式，根據(jù)教學(xué)實際具體說明開放式教學(xué)的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)并介紹具體實施過程。

算法分析；開放式課堂；綜合評價

1 背景及意義

算法分析是計算機應(yīng)用專業(yè)的學(xué)位課程，重點關(guān)注學(xué)生分析問題和解決問題的能力。這門課程通常開設(shè)在高年級，是因為它有前導(dǎo)課程的要求，如程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。算法分析要求在此基礎(chǔ)上，利用這些已學(xué)過的知識，學(xué)習(xí)和研究現(xiàn)有的算法，針對實際問題設(shè)計出有效的算法程序，而非單一的遞歸和暴力解決。

算法分析課程需要較強的邏輯性、抽象性和較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺算法內(nèi)容理解難度較大，部分學(xué)生雖然了解整個算法思想，但是無法讀懂程序偽代碼和源代碼。筆者通過長期教學(xué)觀察，總結(jié)原因大致有以下幾種：①學(xué)生對該課程的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)不扎實；②學(xué)生對該課程重視程度不夠；③教師與學(xué)生的互動性不強，這點尤其嚴(yán)重。在課堂教學(xué)中，容易形成從教師到學(xué)生的單向灌輸情形，學(xué)生只是應(yīng)付，沒有興趣主動思考，以致“課堂紀(jì)律非常好，但教師提問無人回答”。此外，雖然采用多媒體教學(xué)和信息化手段，但是多媒體課件響應(yīng)速度快，超越了學(xué)生思考能力，阻礙了教師與學(xué)生之間的互動性[1]。

開放式教學(xué)模式產(chǎn)生于現(xiàn)代教學(xué)理論成果，主要是科恩的人本主義教學(xué)理論和斯皮羅的建構(gòu)主義教學(xué)理論。他們的理論均強調(diào)：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動建構(gòu)的內(nèi)部心理表征過程，教師的角色是思想的“催化劑”與“助產(chǎn)師”。教師應(yīng)把注意力放在學(xué)習(xí)者的心態(tài)（即情感與動機）變化上，而不應(yīng)局限于所教的內(nèi)容上，而且教師應(yīng)通過教與學(xué)兩方面，實現(xiàn)教師和學(xué)生在教學(xué)活動中角色的轉(zhuǎn)變[2]。

教學(xué)活動包括教與學(xué)兩方面，實施開放式課堂教學(xué)的本質(zhì)在于教學(xué)活動中學(xué)生和教師角色的調(diào)整。教師將從單一的知識講授者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂組織者和內(nèi)容指導(dǎo)者，而學(xué)生將從枯燥的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃踊蛘弑粍拥貐⑴c教學(xué)活動。教學(xué)主要目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和提高學(xué)生的主動思維能力、口頭表達(dá)能力、書面表達(dá)能力和實際應(yīng)用能力；中心問題就是更好地發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動性和積極性，擺脫以往教與學(xué)脫節(jié)的痼疾，以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作和學(xué)習(xí)能力[3]。

2 開放式課堂教學(xué)

算法分析這門課程的教材在內(nèi)容編排上與其他課程大相徑庭，大部分課程的內(nèi)容都是承前啟后、連續(xù)性強和內(nèi)容完整，但算法分析不同，其每個章節(jié)在知識點上基本獨立，而且每章內(nèi)容也只是該項知識點的入門。以文獻(xiàn)[4]為例，全書共8個章節(jié)，除了第1章作為算法引入講解外，其余7章自成體系，如動態(tài)規(guī)劃、貪心、回溯等，而每章的內(nèi)容僅作引入，最具代表性的是圖算法這章，僅薄薄10幾頁，只是對龐大復(fù)雜的圖論知識的淺嘗而已。

教材獨特的原因在于算法分析這門課程是對前期所學(xué)多門課程的綜合運用，是為了培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，因此很難要求學(xué)生大而全地掌握所有算法。 筆者認(rèn)為學(xué)生如果能比較好地掌握其中幾章內(nèi)容（像動態(tài)規(guī)劃、圖算法），同時對其他章節(jié)有一定的了解，這樣就已經(jīng)達(dá)到教學(xué)目的。

在這門課程上應(yīng)用開放式課堂教學(xué)模式，主要的目的是讓學(xué)生克服畏難情緒，主動或者被動地參與教與學(xué)的過程。無論內(nèi)容是困難還是簡單，如果不能真正參與學(xué)習(xí)，學(xué)生就很難學(xué)好。在該教學(xué)模式實施過程中，要注意以下幾點。

（1）開放性。①講授主體以學(xué)生為主，教師承擔(dān)指導(dǎo)者的角色，積極鼓勵其他學(xué)生參與，為課堂創(chuàng)造良好和諧的氣氛，鼓勵學(xué)生擴展思路；②講授內(nèi)容不局限于教材與專業(yè)知識；③教學(xué)方式不局限于單向的講授，而需要研究師生之間的思想交流、理論與實際的結(jié)合、對問題的自由探討等。

（2）啟發(fā)性。教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的邏輯思維方式，以實現(xiàn)舉一反三、學(xué)以致用的教學(xué)目的；在內(nèi)容講授上，不求面面俱到，而把一些問題留給學(xué)生自己獨立思考。

（3）靈活性。所采用的教學(xué)方式不拘一格，主要是依據(jù)所講課程的具體內(nèi)容和施教對象的情況，分別采用講授、案例分析、專題討論等，注重對學(xué)生口頭表達(dá)能力、書面表達(dá)能力、分析問題能力和解決問題能力的鍛煉和培養(yǎng)。

（4）教學(xué)相長。教學(xué)過程是“教”與“學(xué)”的過程，既強調(diào)教師的主導(dǎo)作用，又重視學(xué)生作為施教客體的能動性，更重要的是通過“教”使學(xué)生具備獲得知識、處理各種信息以及分析和解決問題的能力。對于學(xué)生來說，通過主動性學(xué)習(xí)，更有利于發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，同時也有利于提高教師教的水平。

（5）綜合評定成績。作為開放式課堂教學(xué)的一項重要配套內(nèi)容，學(xué)生的成績主要分平時成績和卷面成績，而平時成績主要包括課堂表現(xiàn)和作業(yè)成績。死記硬背并不是這門課程應(yīng)有的學(xué)習(xí)方法，努力探索和獨立思考才是學(xué)習(xí)的正途。

這些改變的主要目的：改善目前算法分析教學(xué)中教師“唱獨角戲”的現(xiàn)狀，基于專業(yè)學(xué)生數(shù)量不多（30～40人），鼓勵所有學(xué)生參與教與學(xué)的活動，爭取讓大部分學(xué)生對課程內(nèi)容有一定的了解，部分優(yōu)秀學(xué)生有較好的發(fā)展；幫助學(xué)生克服畏難情緒，通過課程的學(xué)習(xí)，提升分析問題和解決問題的能力。

3 具體實施

開放式教學(xué)的探索主要體現(xiàn)在3方面：①2/3左右的理論內(nèi)容由學(xué)生主講；②引導(dǎo)全體學(xué)生參與；③綜合考評。課程雖然只有一個學(xué)期，但是包括準(zhǔn)備工作在內(nèi)，一年為一個周期，這還不包括優(yōu)秀學(xué)生的培養(yǎng)，整個教學(xué)過程分3個階段。

1）準(zhǔn)備階段。

這一階段要在前一學(xué)期安排好主講的學(xué)生并準(zhǔn)備材料。依據(jù)筆者這些年的算法分析教學(xué)實踐，鑒于該門課程的獨特性，能主講的只有幾個參與程序設(shè)計競賽的、專業(yè)相對優(yōu)秀的學(xué)生。

（1）教師先規(guī)劃好要講的章節(jié)和具體的題目；

（2）提前對選好的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的培訓(xùn)學(xué)習(xí)（同時也為程序設(shè)計競賽作準(zhǔn)備）；

（3）在放假前，將需要主講的章節(jié)和題目分配到人，讓學(xué)生在假期間準(zhǔn)備。

2）教學(xué)階段。

開學(xué)后，為了防止學(xué)生準(zhǔn)備得不充分，前兩章由教師主講，大致從第4周開始，由學(xué)生擔(dān)當(dāng)主講，具體從動態(tài)規(guī)劃開始。

主講學(xué)生的任務(wù)：①熟悉自己負(fù)責(zé)的章節(jié)和題目；②提前2周發(fā)送講稿（PPT課件和題目的代碼）給教師審查，修改直到通過；③具體講課時不允許讀PPT和講解代碼，必須結(jié)合黑板手寫，講解具體的例子和數(shù)字并詳細(xì)地推演每道題目。

教師的任務(wù)：

（1）課前審查和掌控學(xué)生講課的內(nèi)容和進(jìn)度。

（2）課堂上：①把控學(xué)生上課的進(jìn)度，及時觀察其他學(xué)生的反應(yīng)，保證絕大部分人能跟上節(jié)奏；② 最重要的一點，為了彌補其他學(xué)生提問的不足（或者只是在下面小聲討論），經(jīng)常提出問題要求主講學(xué)生解釋（類似于論文答辯）；③活躍課堂氣氛，記錄每個學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)（為綜合考評作準(zhǔn)備）；④如果發(fā)現(xiàn)主講學(xué)生準(zhǔn)備不足、講解錯誤等異常情況，及時糾正，無法繼續(xù)則代為講解；⑤充實課堂交流環(huán)節(jié)，引發(fā)學(xué)生間的討論，現(xiàn)場出題讓大家當(dāng)場解決；⑥下課前總結(jié)本次課內(nèi)容。

（3）上機實驗課（教師任務(wù)）。①提前準(zhǔn)備好需要測試的題目，錄入在線評測系統(tǒng)；②實驗課期間，依據(jù)大家的做題情況，確定是否需要代碼講解；③個別學(xué)生指導(dǎo)；④在做題基礎(chǔ)上，要求每個學(xué)生選擇一個題目完成一份詳細(xì)的解題報告；⑤往往有學(xué)生無法在實驗課期間完成題目編程，需要課后督促這些學(xué)生。

3）綜合考評階段。

當(dāng)教學(xué)進(jìn)入尾聲時，學(xué)生按要求上交相應(yīng)的解題報告，期末有閉卷筆試。期末最終成績的組成：平時表現(xiàn)（40%）+解題報告（20%）+期末試卷（40%）。

平時表現(xiàn)包含每位學(xué)生關(guān)于這門課程的所有表現(xiàn)，包括出勤、是否主講、提問、回答、作業(yè)、編碼成績、是否提出不同的觀點、是否提出新的疑問（盡管可能是錯的）等，這些在平時上課期間一一記錄在冊，其中編碼成績和新觀點、新疑問的提出占平時成績比重最多。

4 結(jié) 語

經(jīng)過筆者這幾年的算法分析課程教學(xué)實踐，開放式課堂教學(xué)既有成果，又存在一些問題。成果是為學(xué)科競賽和學(xué)生升學(xué)就業(yè)增加了知識儲備：在學(xué)科競賽方面，僅程序設(shè)計競賽，近兩年，藍(lán)橋杯連續(xù)獲得3個國家二等獎，3個省一等獎，還有若干個省二等獎和省三等獎，浙江省大學(xué)生程序設(shè)計競賽2015年和2016年都獲得三等獎；在升學(xué)就業(yè)方面，分析問題和解決問題能力的提升是潛在的，近兩年2012級、2013級計算機專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率為100%，其中超過1/3的學(xué)生從事軟件開發(fā)類工作。更有意思的是考研，現(xiàn)在學(xué)校復(fù)試一般要求上機考，這恰恰就是平時練習(xí)的模式。

當(dāng)然，實踐教學(xué)中也遇到一些問題，如主講學(xué)生準(zhǔn)備不足、試題陳舊單一、課堂氣氛不夠活躍等，但最主要的問題在于部分學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識薄弱和動手編程能力不足，算法分析本質(zhì)上是對前期所學(xué)知識的綜合運用，沒有扎實的基礎(chǔ)很難有一個好的學(xué)習(xí)效果。

[1] 胡峰, 王國胤.“算法分析與設(shè)計”教學(xué)模式探索[J]. 當(dāng)代教育理論與實踐, 2011, 3(12)： 72-74.

[2] 馬良華, 龔淑英, 徐艷秋. 高等教學(xué)改革的方向和開放式課堂教學(xué)[J]. 高等農(nóng)業(yè)教育, 1998(3)： 48-49.

[3] 馬靖, 陸培民. 大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)模式探討[J]. 大學(xué)物理實驗, 2011(4)： 102-104.

[4] 霍紅衛(wèi). 算法設(shè)計與分析[M]. 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社, 2010.

（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)03-0103-03

G642

樓吉林，男，講師，研究方向為圖像識別，loujilin@139.com。