算法分析课程开放式课堂教学模式探索

楼吉林，胡建华

（浙江农林大学暨阳学院 工程技术系，浙江 诸暨 311800）

算法分析课程开放式课堂教学模式探索

楼吉林，胡建华

（浙江农林大学暨阳学院 工程技术系，浙江 诸暨 311800）

分析算法分析课程当前的教学状况，提出在算法分析课程中应用开放式课堂教学模式，根据教学实际具体说明开放式教学的几个关键环节并介绍具体实施过程。

算法分析；开放式课堂；综合评价

1 背景及意义

算法分析是计算机应用专业的学位课程，重点关注学生分析问题和解决问题的能力。这门课程通常开设在高年级，是因为它有前导课程的要求，如程序设计、数据结构等。算法分析要求在此基础上，利用这些已学过的知识，学习和研究现有的算法，针对实际问题设计出有效的算法程序，而非单一的递归和暴力解决。

算法分析课程需要较强的逻辑性、抽象性和较好的数学基础，很多学生在学习过程中感觉算法内容理解难度较大，部分学生虽然了解整个算法思想，但是无法读懂程序伪代码和源代码。笔者通过长期教学观察，总结原因大致有以下几种：①学生对该课程的基础知识学习不扎实；②学生对该课程重视程度不够；③教师与学生的互动性不强，这点尤其严重。在课堂教学中，容易形成从教师到学生的单向灌输情形，学生只是应付，没有兴趣主动思考，以致“课堂纪律非常好，但教师提问无人回答”。此外，虽然采用多媒体教学和信息化手段，但是多媒体课件响应速度快，超越了学生思考能力，阻碍了教师与学生之间的互动性[1]。

开放式教学模式产生于现代教学理论成果，主要是科恩的人本主义教学理论和斯皮罗的建构主义教学理论。他们的理论均强调：学习是学习者主动建构的内部心理表征过程，教师的角色是思想的“催化剂”与“助产师”。教师应把注意力放在学习者的心态（即情感与动机）变化上，而不应局限于所教的内容上，而且教师应通过教与学两方面，实现教师和学生在教学活动中角色的转变[2]。

教学活动包括教与学两方面，实施开放式课堂教学的本质在于教学活动中学生和教师角色的调整。教师将从单一的知识讲授者转变为课堂组织者和内容指导者，而学生将从枯燥的被动接受者转变为主动或者被动地参与教学活动。教学主要目的是激发学生的学习主动性和热情，培养学生的创造力和提高学生的主动思维能力、口头表达能力、书面表达能力和实际应用能力；中心问题就是更好地发挥学生在学习中的主动性和积极性，摆脱以往教与学脱节的痼疾，以更有效地培养学生的独立工作和学习能力[3]。

2 开放式课堂教学

算法分析这门课程的教材在内容编排上与其他课程大相径庭，大部分课程的内容都是承前启后、连续性强和内容完整，但算法分析不同，其每个章节在知识点上基本独立，而且每章内容也只是该项知识点的入门。以文献[4]为例，全书共8个章节，除了第1章作为算法引入讲解外，其余7章自成体系，如动态规划、贪心、回溯等，而每章的内容仅作引入，最具代表性的是图算法这章，仅薄薄10几页，只是对庞大复杂的图论知识的浅尝而已。

教材独特的原因在于算法分析这门课程是对前期所学多门课程的综合运用，是为了培养学生分析问题和解决问题的能力，因此很难要求学生大而全地掌握所有算法。 笔者认为学生如果能比较好地掌握其中几章内容（像动态规划、图算法），同时对其他章节有一定的了解，这样就已经达到教学目的。

在这门课程上应用开放式课堂教学模式，主要的目的是让学生克服畏难情绪，主动或者被动地参与教与学的过程。无论内容是困难还是简单，如果不能真正参与学习，学生就很难学好。在该教学模式实施过程中，要注意以下几点。

（1）开放性。①讲授主体以学生为主，教师承担指导者的角色，积极鼓励其他学生参与，为课堂创造良好和谐的气氛，鼓励学生扩展思路；②讲授内容不局限于教材与专业知识；③教学方式不局限于单向的讲授，而需要研究师生之间的思想交流、理论与实际的结合、对问题的自由探讨等。

（2）启发性。教师应注重培养学生分析问题和解决问题的逻辑思维方式，以实现举一反三、学以致用的教学目的；在内容讲授上，不求面面俱到，而把一些问题留给学生自己独立思考。

（3）灵活性。所采用的教学方式不拘一格，主要是依据所讲课程的具体内容和施教对象的情况，分别采用讲授、案例分析、专题讨论等，注重对学生口头表达能力、书面表达能力、分析问题能力和解决问题能力的锻炼和培养。

（4）教学相长。教学过程是“教”与“学”的过程，既强调教师的主导作用，又重视学生作为施教客体的能动性，更重要的是通过“教”使学生具备获得知识、处理各种信息以及分析和解决问题的能力。对于学生来说，通过主动性学习，更有利于发现问题和提出问题，同时也有利于提高教师教的水平。

（5）综合评定成绩。作为开放式课堂教学的一项重要配套内容，学生的成绩主要分平时成绩和卷面成绩，而平时成绩主要包括课堂表现和作业成绩。死记硬背并不是这门课程应有的学习方法，努力探索和独立思考才是学习的正途。

这些改变的主要目的：改善目前算法分析教学中教师“唱独角戏”的现状，基于专业学生数量不多（30～40人），鼓励所有学生参与教与学的活动，争取让大部分学生对课程内容有一定的了解，部分优秀学生有较好的发展；帮助学生克服畏难情绪，通过课程的学习，提升分析问题和解决问题的能力。

3 具体实施

开放式教学的探索主要体现在3方面：①2/3左右的理论内容由学生主讲；②引导全体学生参与；③综合考评。课程虽然只有一个学期，但是包括准备工作在内，一年为一个周期，这还不包括优秀学生的培养，整个教学过程分3个阶段。

1）准备阶段。

这一阶段要在前一学期安排好主讲的学生并准备材料。依据笔者这些年的算法分析教学实践，鉴于该门课程的独特性，能主讲的只有几个参与程序设计竞赛的、专业相对优秀的学生。

（1）教师先规划好要讲的章节和具体的题目；

（2）提前对选好的学生进行相关内容的培训学习（同时也为程序设计竞赛作准备）；

（3）在放假前，将需要主讲的章节和题目分配到人，让学生在假期间准备。

2）教学阶段。

开学后，为了防止学生准备得不充分，前两章由教师主讲，大致从第4周开始，由学生担当主讲，具体从动态规划开始。

主讲学生的任务：①熟悉自己负责的章节和题目；②提前2周发送讲稿（PPT课件和题目的代码）给教师审查，修改直到通过；③具体讲课时不允许读PPT和讲解代码，必须结合黑板手写，讲解具体的例子和数字并详细地推演每道题目。

教师的任务：

（1）课前审查和掌控学生讲课的内容和进度。

（2）课堂上：①把控学生上课的进度，及时观察其他学生的反应，保证绝大部分人能跟上节奏；② 最重要的一点，为了弥补其他学生提问的不足（或者只是在下面小声讨论），经常提出问题要求主讲学生解释（类似于论文答辩）；③活跃课堂气氛，记录每个学生在课堂上的表现（为综合考评作准备）；④如果发现主讲学生准备不足、讲解错误等异常情况，及时纠正，无法继续则代为讲解；⑤充实课堂交流环节，引发学生间的讨论，现场出题让大家当场解决；⑥下课前总结本次课内容。

（3）上机实验课（教师任务）。①提前准备好需要测试的题目，录入在线评测系统；②实验课期间，依据大家的做题情况，确定是否需要代码讲解；③个别学生指导；④在做题基础上，要求每个学生选择一个题目完成一份详细的解题报告；⑤往往有学生无法在实验课期间完成题目编程，需要课后督促这些学生。

3）综合考评阶段。

当教学进入尾声时，学生按要求上交相应的解题报告，期末有闭卷笔试。期末最终成绩的组成：平时表现（40%）+解题报告（20%）+期末试卷（40%）。

平时表现包含每位学生关于这门课程的所有表现，包括出勤、是否主讲、提问、回答、作业、编码成绩、是否提出不同的观点、是否提出新的疑问（尽管可能是错的）等，这些在平时上课期间一一记录在册，其中编码成绩和新观点、新疑问的提出占平时成绩比重最多。

4 结 语

经过笔者这几年的算法分析课程教学实践，开放式课堂教学既有成果，又存在一些问题。成果是为学科竞赛和学生升学就业增加了知识储备：在学科竞赛方面，仅程序设计竞赛，近两年，蓝桥杯连续获得3个国家二等奖，3个省一等奖，还有若干个省二等奖和省三等奖，浙江省大学生程序设计竞赛2015年和2016年都获得三等奖；在升学就业方面，分析问题和解决问题能力的提升是潜在的，近两年2012级、2013级计算机专业毕业生就业率为100%，其中超过1/3的学生从事软件开发类工作。更有意思的是考研，现在学校复试一般要求上机考，这恰恰就是平时练习的模式。

当然，实践教学中也遇到一些问题，如主讲学生准备不足、试题陈旧单一、课堂气氛不够活跃等，但最主要的问题在于部分学生专业基础知识薄弱和动手编程能力不足，算法分析本质上是对前期所学知识的综合运用，没有扎实的基础很难有一个好的学习效果。

[1] 胡峰, 王国胤.“算法分析与设计”教学模式探索[J]. 当代教育理论与实践, 2011, 3(12)： 72-74.

[2] 马良华, 龚淑英, 徐艳秋. 高等教学改革的方向和开放式课堂教学[J]. 高等农业教育, 1998(3)： 48-49.

[3] 马靖, 陆培民. 大学物理实验开放式教学模式探讨[J]. 大学物理实验, 2011(4)： 102-104.

[4] 霍红卫. 算法设计与分析[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社, 2010.

（编辑：宋文婷）

1672-5913(2017)03-0103-03

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楼吉林，男，讲师，研究方向为图像识别，loujilin@139.com。