高职“算法设计”课程教学改革——以温州职业技术学院为例

项道东

（温州职业技术学院 信息技术系，浙江 温州 325035）

高职“算法设计”课程教学改革
——以温州职业技术学院为例

项道东

（温州职业技术学院 信息技术系，浙江 温州 325035）

为解决课堂教学形式单一、内容抽象枯燥、师生互动不足、教学效果不佳等问题，温州职业技术学院“算法设计”课程从通俗性、实用性出发，重塑教学内容，结合HDOJ平台开展分层分组教学，并采用多元化评价。实践证明，精选教学内容，以任务驱动实施分层分组教学，引入多元化评价，有效地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的逻辑思维能力。

高职院校；算法设计；HDOJ平台；任务驱动

李克强总理在《2016年政府工作报告》中首提“新经济”概念，提出“十三五”期间将大力促进大数据、云计算、物联网的广泛应用[1]。算法、大数据产业作为新经济的代表，将迎来爆发性增长。“算法设计”作为高职软件技术专业提升职业能力的一门必修课程，其逻辑性和实践性都较强，从历年教学效果统计情况反馈看，学生对该课程的知识和相关技能掌握情况不佳，对该课程的满意度不高。通过问卷及个别访谈发现，究其原因主要有教学形式单一、内容抽象枯燥、课堂气氛沉闷等。温州职业技术学院信息技术系软件技术专业结合历年ACM竞赛指导经验，积极开展“算法设计”课程教学改革实践，通过重塑教学内容、改革教学模式等措施，有效地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的逻辑思维能力。

一、“算法设计”课程教学改革思路

1.从行业需求出发取舍教学内容

高职软件技术专业主要为社会培养具备软件开发、数据库设计等知识和技能，能从事程序开发或维护的专业人才。高职软件技术专业学生毕业后大多从事程序员岗位工作，而程序=算法+数据结构。算法内容博大精深，既有像遗传算法、蚁群算法之类的“高深”算法，又有生活中随处可见的搜索、枚举等普通算法。但实际岗位并不要求每个程序员都精通各种算法，而是要求掌握运用算法分析问题和解决问题的能力。目前，常见的算法类教材主要针对计算机本科生甚至研究生编写，课本中存在大量的抽象理论和推导证明，如概率分析、随机算法、分治策略等，如果原封不动照搬给高职学生，很难被高职学生所理解和掌握。因此，应从学生将来从事的岗位出发，注重程序设计中常用算法的选取与组织，包括枚举、动态规划、贪心、搜索、图论等，分析这些经典算法的思路及实际应用，比较不同算法的时间复杂度和空间复杂度，重点培养学生的逻辑思维与编程思维及解决实际问题的能力。

2.从学生特点出发选择教学模式

高职学生大都缺乏刻苦钻研的精神，学习动机与学习目标模糊，缺乏学习的积极性和主动性[2]。高职软件技术专业基本面向高中理科生招生，大多数学生在高中阶段的数理化学科基础偏弱，不具备良好的学习习惯：课前不会主动预习；课堂中不擅于提问，怯于表现自己，与教师互动困难；课后更是不能自觉复习。以“教”为主的教学模式，只会使学生更加失去学习兴趣。建构主义理论下的高效课堂是学生能主动学习、积极思考的课堂，是学生充分发挥学习自主性的课堂。为调动学生的主动性和积极性，必须对教学模式进行改革，通过“做中学”发挥学生学习的主动性，让学生成为课堂的主导，培养学生的学习兴趣。

3.从能力培养出发全面评价学生

学生积极主动的学习行为需要有效的课程评价来引导。一般高职“算法设计”课程的评价主要采用终结性考核为主，以期末统一考试给出最终成绩。这种传统的课程评价方式以对知识的记忆而不是应用作为衡量学生学习能力的唯一标准，忽视了对学生学习过程及学习中所涉及到的情感、态度、价值观的考量[3]。多样化的考核方式将形成性评价与终结性评价相结合，能更全面评价学生的知识掌握情况及知识应用能力，涵盖学习态度、团队合作情况、课堂任务完成情况，也包括课后作业质量、HDOJ（杭电在线测评系统）平台提交通过率等。

二、“算法设计”课程教学改革实践

1.整合教学资源，精选教学内容

选用杨克昌主编的《计算机常用算法与程序设计案例教程》教材，该教材遵循“精选案例，面向设计，深入浅出，注重能力培养”的原则，以案例形式实现“算法设计”课程教学。本着实用原则，选取易于被学生接受的、相对常用的算法作为教学内容，注重讲授算法的思想及具体的应用而非理论证明。如讲授“贪心算法”时，课堂中选取学生都非常熟悉的超市硬币找零、求背包最大价值等问题，教师通过这些典型案例导入具体算法的思路，逐步深入展开程序设计的求解实施，实现以典型案例支撑算法，以算法设计指导案例求解的良性循环；课外要求学生阅读《零基础学算法》 《啊哈，算法》等轻松有趣的读本，帮助学生克服畏惧心理，爱上算法。

2.结合HDO J平台，以任务为驱动实施分层分组教学

任务驱动是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，其最根本的特点就是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”[4]。教师在课堂的导入部分设置一个经典任务，让学生在探究任务的同时思考问题，引出本堂课的算法思想。如在讲授递归原理时，由易到难，先让学生探讨3个盘子的汉诺塔问题，学生能很快完成将3个盘子从A柱移到B柱，然后增加到4个盘子、5个盘子……最后，学生在教师的引导下讨论得出其中的规律，引出递归思想。通过探究，学生对知识的理解加深，也更能灵活应用，举一反三。

高职学生的编程能力千差万别，宜实施分层分组教学。将任务根据难易程度分为基本任务和扩展任务，要求每位学生都必须完成基本任务，学有余力的学生完成基本任务后努力完成扩展任务，教师根据任务完成情况及时进行加减分反馈。编码过程常会出现各种错误，教师逐个帮学生调试代码会占用过多的课堂时间。开学两周后，从班级中选出编程基础相对较好又热心的10余位学生担任小组长，其余学生自由加入不同小组。小组长主要负责引导小组内成员进行任务探究，并对其进行课业辅导。高职软件技术专业学生性格较偏内向，小组合作的方式也可促进师生之间、生生之间的互动交流。教师主要负责一些共性问题的分析讲解，从而大大提高课堂教学效率。

为更好地检查并及时反馈学生的知识掌握情况，将课堂内的基本任务布置在HDOJ平台上，要求学生当堂课完成。HDOJ是中国目前提交量较高的ACM在线测评系统之一。HDOJ平台功能丰富、题型多样，教师能实时查看学生的练习及排名情况，学生也能及时得到反馈。由于课时安排有限，仅凭课堂练习远远达不到课程教学目标。为增加学生的练习时间，使之真正理解并能运用课堂所学知识，通过HDOJ平台可将学生动手练习、实践的时间由课堂延伸至课外。学生可利用HDOJ平台中的公共题库进行练习，还可利用教师提供的个人题库进行练习。如讲授“动态规划算法”时，在HDOJ平台的DIY模块中创建一个DP专题，内容包括“数塔”“今年暑假不AC”“Fat Mouse’s speed”等DP入门题供学生课外练习，巩固提高课堂所学知识。

3.引入多元化评价

课程考核以形成性评价为主，学生的最终成绩由平时成绩（占60%）和期末上机考试成绩（占40%）构成。平时成绩包括出勤及学习态度（占20%）、团队小组合作及任务完成情况（占40%）、HDOJ平台作业完成情况（占40%）。期末考核安排在HDOJ平台上完成，教师布置5～7道常用算法题，学生在该平台做完题目提交即可知自己的排名，成绩一目了然。开学初即告知学生HDOJ平台考核方式，打消部分学生对考试抱有“混水摸鱼”的念头，更好地促进学生的平时学习，确保扎实掌握知识点。

4.教学改革成效

在温州职业技术学院信息技术系软件技术专业2015级2个班级中随机选取一个班级进行“算法设计”课程教学改革实践，取得了显著成效。

表1 实验班、普通班学生对教学模式满意度比较%

（1）教学模式更易为学生所接受。通过问卷统计，实验班学生对改革后教学模式满意的达41%，而普通班学生对传统教学模式满意的只占17%（见表1）。改革后教学模式以算法设计能力培养为主要目标，结合不同学生的认知特点，选取案例教材，在课堂中以任务驱动为主要教学方法，学生根据任务需求学习知识。学生在完成这些任务的过程中，通过分组协作、探究，在“动口”“动手”“动脑”的过程中掌握知识、方法和技能，从而由被动接受知识向主动寻求知识转变，更符合学生的认知特点，学生学习起来也更轻松。

（2）学生的学习能力及学生对课程和教师的满意度大幅提升。2个班级的网上教学效果评价结果如图1所示（各项满分为10分）。实验班学生能掌握所学知识的得分达9.3分，远高于普通班学生的8.3分；实验班学生对教师的教学方法、教学内容的评价均在9分以上，而普通班学生各项得分均未超过9分。实践表明，从学生的兴趣出发，设定灵活多样的评价方式不仅能提高学生学习的自信心，而且能增进教师教学的能动性[5]。

图1 实验班、普通班教学效果比较

三、“算法设计”课程教学改革应注意的问题

1.任务选取要接地气，易于学生探究

“算法设计”课程教材通常采用经典算法案例，但有的离现实生活较远，不接地气。算法思想比较抽象，因而在任务的选取上不仅要考虑经典性，还要从学生的角度考虑是否易于理解，让学生能更好地融入任务情境，探究算法思想的本质，掌握算法的精髓。

2.过程性考核应细化，关注个体成长

小组合作中，教师往往对小组长关注较多，对小组成员的激励机制不够，导致部分小组成员抱着得过且过的心理。小组之间的竞赛往往演变成小组长之间的比拼。教师应关注每位学生的成长，在小组之间和小组内都形成有效的考核机制，让小组成员有更多的机会展现自己，从而达到共同提高的目的。

3.发挥专业优势，利用好第三方平台

HDOJ平台的优点是强大的测评和分析能力，但在实际应用中仍存在不少缺陷。如对客观题的测评十分准确，对主观题如程序填空题的测评出错率较高，影响了学生的考核成绩。为避免错判、漏判，教师布置在HDOJ平台中的练习应以客观题为主，将主观题以课外作业的形式布置给学生。高职软件技术专业应充分发挥自身专业优势，在已有测评系统基础上自主开发在线测评系统，让测评系统更完善、更有针对性。

[1] 李克强.2016年政府工作报告[R/OL].（2016-03-05）[2017-02-01].http://news.xinhuanet.com/fortune/2016-03/05/c_128775704.htm.

[2] 周宏，李征，李东升.关于高职生学习状况的分析与思考[J].教育与职业，2006（17）：108-109.

[3] 谭朝晖.形成性评价与终结性评价相结合—新课程视野下的教学评价探析[J].中学教学参考，2010（12）：46-48.

[4] 龚春艳.任务驱动教学法在会计模拟实训中的应用[J].职业，2014（4）：104.

[5] 陈清华，翁正秋.高职“Linux操作系统”课程教学改革—以温州职业技术学院为例[J].温州职业技术学院学报，2016（2）：93-96.

[责任编辑：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

温州职业技术学院课堂教学改革项目（WZYCX1513）

项道东（1981—），女，浙江永嘉人，温州职业技术学院信息技术系讲师，硕士.