王金艷

（廣西師范大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林）

為深入貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會的精神，把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，2020年5月教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確指出，落實立德樹人根本任務(wù)，所有高校、所有教師、所有課程都需承擔(dān)好育人責(zé)任，守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思政課程同向同行[1]。隨后廣西壯族自治區(qū)教育廳印發(fā)《全面推進廣西高等學(xué)校課程思政建設(shè)的實施意見》，廣西師范大學(xué)印發(fā)《廣西師范大學(xué)關(guān)于全面推進學(xué)校課程思政建設(shè)的實施方案》，課程思政建設(shè)已在全校范圍內(nèi)全面開展?！端惴ㄔO(shè)計與分析》課程是計算機相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程要求學(xué)生具備扎實的數(shù)學(xué)能力以及良好的程序設(shè)計語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)算法設(shè)計和分析的原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計算法和正確分析算法計算復(fù)雜性的能力，從而提高學(xué)生用算法解決實際問題的能力[2]。在課程教學(xué)中融入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀[3]；培養(yǎng)學(xué)生的愛國情操，樹立政治認(rèn)同、家國情懷；培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神、勇攀高峰的無畏精神和團隊合作的意識。

一 《算法設(shè)計與分析》課程思政建設(shè)

在課程思政建設(shè)過程中，需要以學(xué)生為主體，實現(xiàn)課程思政與專業(yè)知識的有機銜接，達到思想教育、知識傳授和能力培養(yǎng)目標(biāo)的緊密結(jié)合。本門課程使用的教材是王紅梅和胡明編著的《算法設(shè)計與分析》（第2版）[4]，該教材是普通高等教育“十二五”國家級規(guī)劃教材，下面將介紹本門課中思政元素與課程內(nèi)容的融合以及融入方式。

（一） 思政與課程內(nèi)容的融合

結(jié)合課程內(nèi)容，深入挖掘思政元素，具體如下：

第一章：概述以現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，人們生活的衣食住行引出算法，鼓勵學(xué)生努力學(xué)好算法，為改變?nèi)藗兾磥砩罘绞阶龀鲐暙I，實現(xiàn)科技強國和科技興國；用德國數(shù)學(xué)王子高斯求和案例引出課程目標(biāo)[5]，設(shè)計算法和分析性能，引導(dǎo)學(xué)生做人做事，要善于思考，精益求精；根據(jù)圖靈獎獲得者的事跡，展示科學(xué)家對科學(xué)事業(yè)的熱愛，鼓勵學(xué)生不怕困難，腳踏實地，努力拼搏，勇攀高峰；介紹算法競賽，觀看慕課視頻，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，突破自我，提升動手能力和解決實際問題的能力。

第二章：算法設(shè)計基礎(chǔ)。從算法特性，引導(dǎo)學(xué)生對待問題要全面思考，不能顧此失彼，并強調(diào)團隊合作的重要性；從算法設(shè)計的一般過程，啟發(fā)學(xué)生要有精益求精的工匠精神；從算法是推動人類發(fā)展的關(guān)鍵，激勵學(xué)生要像計算機學(xué)科開創(chuàng)者一樣，善于轉(zhuǎn)換思維，勇于創(chuàng)新。

第三章：算法分析基礎(chǔ)。從算法的漸進分析方法，引導(dǎo)學(xué)生解決問題要善于抓住事物的關(guān)鍵；從易解問題到難解問題，引出世界難題NP=P猜想，鼓勵同學(xué)努力學(xué)好專業(yè)知識，攻克科學(xué)難關(guān)。從非遞歸和遞歸算法時間復(fù)雜性分析方法，引導(dǎo)學(xué)生運用馬克思主義原理，把握問題的特殊性，具體問題具體分析。

第四章：蠻力法。以百元買白雞展示蠻力法的設(shè)計思想，啟發(fā)學(xué)生追求工匠精神，精雕細琢，提升效率；從0/1背包問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會取舍，收獲成功和幸福；從任務(wù)分配問題，引導(dǎo)學(xué)生要善于管理，合理分配任務(wù)，保證團隊的高效運行。

第五章：分治法。從分治法的設(shè)計思想，啟發(fā)學(xué)生解決問題，要分而治之，逐個擊破；完成任務(wù)，要貢獻力量，共創(chuàng)未來，激發(fā)集體榮譽感；以快速排序算法發(fā)明者霍爾的事跡，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感。

第六章：減治法。從減治法的設(shè)計思想，引導(dǎo)學(xué)生解決問題要分清主次，抓住關(guān)鍵問題；以堆排序中的篩選法思想，鼓勵學(xué)生努力提升自我，勇爭先鋒。

第七章：動態(tài)規(guī)劃法。從動態(tài)規(guī)劃法的設(shè)計思想，引導(dǎo)學(xué)生努力完善自我，局部最優(yōu)才能達到全局最優(yōu)，培養(yǎng)家國情懷；以海盜分鉆問題，培養(yǎng)學(xué)生胸懷他人，摒棄私利的道德情操；從最短路徑問題，鼓勵學(xué)生設(shè)計優(yōu)化算法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；從最長公共子序列問題，引出新冠病毒基因序列比對，培養(yǎng)愛國主義精神和社會責(zé)任感[6]。

第八章：貪心法。從貪心法的設(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)生積極的人生觀，做到不悔過去，不懼未來，不負(fù)當(dāng)下；從圖著色問題，引出學(xué)習(xí)強國中的每日人文地圖，培養(yǎng)愛國主義精神[6]；以最小生成樹問題，引出國家在鐵路和通信等方面的建設(shè)，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感[7]。

第九章：回溯法。從回溯法的設(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)生積極向上的人生態(tài)度，勇敢往前，當(dāng)遇到失敗時，要能夠重整旗鼓，另辟蹊徑；以八皇后問題，引導(dǎo)學(xué)生正確的交往之道，保持一定距離，生活更美好。

第十章：分支限界法。從分支限界法的設(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)生的道德修養(yǎng)和法律意識。

（二） 思政內(nèi)容融入方式

當(dāng)代大學(xué)生受社會、網(wǎng)絡(luò)媒介等因素的影響，具有鮮明的性格特點，思維活躍[8]，但也存在諸多不足，具體表現(xiàn)在：心理承受能力弱，自主學(xué)習(xí)意識不強，責(zé)任意識淡薄等[9]。針對當(dāng)代大學(xué)生的思想特點，本課程將專業(yè)教學(xué)和思政元素有機融合，本著以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生的求知熱情，讓學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、精益求精的工匠精神和勇攀高峰的責(zé)任感等為原則，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)實施方法。①線上線下混合式教學(xué)。課前利用QQ等方式布置專業(yè)知識和思政內(nèi)容，通過查閱資料，慕課，在線視頻等方法進行學(xué)習(xí)和思考；課上通過講授和互動對知識進行理解和消化；課后通過線上交互和評價分別對知識進行鞏固和對課程進行持續(xù)改進。②多種教學(xué)手段靈活運用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、分組討論等方法應(yīng)用于課堂，增強學(xué)生的主動性，讓學(xué)生樂于學(xué)習(xí)。③利用算法競賽，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，培養(yǎng)團隊合作精神。在實踐教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，引入算法競賽題目，采取個人和組隊競賽方式完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并鼓勵學(xué)生在洛谷、?？秃虯cWing等平臺上進行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，參加學(xué)科競賽。

二 課程思政融入具體案例

案例1：突破自我，勇攀高峰。在課程介紹中，列舉科技的發(fā)展，阿爾法狗戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍，無人駕駛等，以及我們吃穿住行等使用的APP軟件，引出算法，展示計算機的發(fā)展很大程度都是算法在起作用。進而講述圖靈獎獲得者的人物事跡，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)算法的興趣，努力提升算法設(shè)計和分析的能力，勇攀高峰，為社會主義現(xiàn)代化做貢獻。接著介紹全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、團體程序設(shè)計天梯賽、國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽和中國大學(xué)生程序設(shè)計競賽等，以及相應(yīng)的算法競賽練習(xí)的在線評測系統(tǒng)，觀看北京航空航天大學(xué)慕課視頻第四范式創(chuàng)始人戴文淵博士訪談—ACM-ICPC世界冠軍的修煉之道[5]，鼓勵學(xué)生利用課余時間積極投入到競賽學(xué)習(xí)，突破自我，提升邏輯推理、數(shù)學(xué)建模和編程能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、解決實際問題的能力和團隊合作能力。

案例2：敢于創(chuàng)新，攻克難關(guān)。在算法分析基礎(chǔ)，講解算法時間復(fù)雜性時，利用旅行售貨商TSP問題，讓學(xué)生開展討論，提出解決的方法。隨后總結(jié)求解問題的可能路線的數(shù)目是（n-1）!（假定有n個城市，旅行商從某一個城市出發(fā)）。學(xué)生初學(xué)算法，對算法復(fù)雜性沒有具體概念，通常認(rèn)為計算機執(zhí)行速度那么快，解決這種問題肯定沒問題。為了讓學(xué)生理解難解問題，用具體實例展示，當(dāng)n的規(guī)模增大到一定程度，就算使用超級計算機，也沒辦法解決該類問題。進而講述P類問題和NP類問題，引出世界難題NP=P猜想，同時介紹NPC問題，列舉命題可滿足性SAT問題等具體科研問題，并展現(xiàn)當(dāng)前研究進展，鼓勵學(xué)生學(xué)好算法，敢于創(chuàng)新，攻克理論計算機研究的難關(guān)。

案例3：精雕細琢，精益求精。在學(xué)習(xí)蠻力法設(shè)計思想時，讓學(xué)生分組討論，設(shè)計求解百元買白雞的算法，請小組代表講解算法，同學(xué)們一起進行時間復(fù)雜性分析。從最初需要三重循環(huán)的算法到只需一重循環(huán)的算法，讓學(xué)生體會算法的精妙之處。設(shè)計算法就是要精雕細琢，精益求精，深入挖掘其中隱藏的已知條件，才能設(shè)計出高效的算法。鼓勵學(xué)生，做人做事，要端正態(tài)度，腳踏實地，要有精于工、匠于心、品于行的工匠精神。

案例4：自練組練，提升能力。在實驗教學(xué)和課后學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，利用算法競賽題目和模式，讓學(xué)生個人或組隊在規(guī)定的時間內(nèi)完成相應(yīng)的算法題目，隨機抽取個人或小組進行題解分析，有效地增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，鍛煉克服困難和頑強拼搏的精神，并提升團隊協(xié)作能力。

三 課程思政教學(xué)成效

自2019年以來，通過思政教學(xué)的實施，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)意識明顯增強，達到了較好的教學(xué)效果。學(xué)生對該課程的評教情況如表1所示。同時，學(xué)生利用算法解決實際問題的能力得到很大的提升，積極參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目的申報和各種算法類競賽，包括國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽、中國大學(xué)生程序設(shè)計競賽、團體程序設(shè)計天梯賽和藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽等，近兩年的競賽獲獎情況與以往相比有了突破性的進展，以藍橋杯為例展示我院學(xué)生的獲獎情況，如表2所示。

表1 2020-2021學(xué)年上學(xué)期算法設(shè)計與分析課程的學(xué)生評教情況

表2 我院2016-2021年藍橋杯競賽獲獎匯總表

四 結(jié)語

在算法設(shè)計與分析課程的教學(xué)過程中，通過深入挖掘思政元素，將科技發(fā)展的新技術(shù)與課程內(nèi)容自然銜接，展示時代發(fā)展；將中國優(yōu)良品德等與課程內(nèi)容相融合，堅定四個自信；將哲學(xué)思想有機融入，提高分析問題和解決問題能力；注重工匠精神和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升專業(yè)技能；將算法競賽融入課堂，培養(yǎng)自主意識和團隊合作精神；將科學(xué)前沿有機相融，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。