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【张小峰】以学生为中心 以产出为导向 全方位提高《算法分析与设计》的教学效果

2019-01-11 信息与电气工程学院 张小峰 Click:[]

 

我非常荣幸能够参加鲁东大学第一届本科教学创新活动,通过参加本次活动,我从深层次体会到了本科教学工作的不易。高水平应用型人才的培养是一个长期的过程,希望更多的教师参与教学创新,参与教学研究,提高教学效果,为学校教学水平的进一步提升和学生实践能力的提高贡献自己的力量。

本学期我为16软件工程专业1-2班讲授《算法分析与设计》。《算法设计与分析》是《数据结构》的后续课程,课程目的是训练学生运用计算机解决实际问题的基本能力,着重讲解的是计算机算法设计中的设计技巧、策略、常用方法和基本的算法分析技术和实现方法。《算法分析与设计》在计算机科学与技术、软件工程等专业中具有举足轻重的地位,对于培养学生从事IT行业的实际工作能力,培养应用型人才具有重要的意义。然而,《算法分析与设计》在计算机科学与技术、软件工程的专业课程中,属于难度较大的课程。为了取得较好的学习效果,真正贯彻以学生为中心、以产出为导向,我在本学期的课堂教学中主要从以下几个方面进行了创新:

(1)建立“算法分析与设计学习平台”微信公共号。及时更新相关算法和基于算法实现的问题,同学们可以在课前预习,也可以在课后复习。本学期通过微信公共号共发送图文材料(经典算法和问题、程序竞赛题解、学生学习心得等)120余篇,关注用户近700人,点击量达3000余次。

(2)坚持效果为王。考虑到《算法分析与设计》的课程性质,授课过程坚持多媒体和板书相结合,以学生听懂并掌握为教学的最终目的。进行算法讲解时,坚持“分析——实现——改进”三步教学法:通过板书模拟算法的实现,通过软件编程实现算法,通过对算法的深入分析改进算法。

(3)坚持采用案例教学和对比教学,通过对算法进行横向和纵向的比较,让学生了解算法的优缺点。例如,在讲解0-1背包问题时,从暴力搜索、动态规划、回溯、分支限界等不同的方面进行联想和讲解,让学生理解不同算法的特点,而基于回溯法讲解时,又会通过不同的优化策略对问题的解空间树进行剪枝,提高算法的效率。

(4)组织学生讲算法。算法的学习永无止境,为了让学生更好的学习算法,授课过程中坚持教和学相结合,除常规的教学互动环节外,采用探究式的教学方法,组织学生讲算法、讲问题,师生共同探索问题的求解策略、算法的设计过程和实现细节,在学生学习知识的同时,进一步提高学生的学习兴趣。

(5)发挥专业和科研优势,搭建在线评测服务器(online judge server)。支持C、C++、Java等课程的在线评测。同时,积极转化竞赛题目为教学案例,本学期已将60余道经典算法题目、40余道蓝桥杯竞赛题目转化为服务器的教学资源,供授课班级的学生练习。加上ACM的相关训练资源,目前服务器上可供学习练习的题目有800道左右。至今为止,服务器的提交题目次数已达50000余次。对题目资源的扩充工作仍然在进行,下一步,我们将申请学校域名,面向全省乃至全国提供算法分析与设计的教学资源。

(6)积极服务信息与电气工程学院乃至全校理工科相关专业的同学。利用课余时间或周末,开设算法讲堂,扩大受益面,目前,除了信电的相关专业外,还有数学与统计科学学院、资源与环境工程学院等相关学院的同学参与算法的学习,学生反馈良好。

(7)选拔优秀的同学参加相关竞赛,为学校争光添彩。通过授课以及算法课堂的开设,选拔优秀的学生加入ACM实验室,与省内外的10余所学校进行联合训练,积极参加ACM-ICPC亚洲区域赛、ACM-ICPC全国邀请赛、ACM山东省赛、中国大学生程序设计大赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛等专业竞赛,与来自包括985、211等重点高校在内的其他高校的选手同场竞技。2018年获得亚洲区域赛银牌1块,铜牌4块,全国邀请赛铜牌2块,ACM-ICPC山东省赛二等奖1项,三等奖2项,蓝桥杯总决赛全国一等奖1人,二等奖1人,三等奖5人,蓝桥杯山东省赛一等奖14人,二等奖23名,三等奖15人,中国大学生程序设计大赛,9人获全国优胜奖。

在本次教学创新活动中,非常荣幸能够与不同学科的教师进行交流,也非常幸运能得到学校领导和学校教学督导专家的指导,在下一轮次的授课过程中,我将围绕以下两点进一步进行教学创新:

(1)密切围绕算法分析与设计的课程特点,利用信息可视化技术,使课堂更加生动具体。目前,已经组织教学团队的相关教师和创新实验室的学生开始了前期的准备工作,从虚拟现实入手,为算法的教学实例构建教学素材。

(2)将教学与科研进一步融合,让优秀的学生接受更高层次的算法训练,为学生将来的工作或考研奠定必要的算法基础。目前,围绕图像处理、机器学习等方向,组织了20人左右的兴趣小组开展高层次的算法学习,已取得了初步的效果。

以上如有不妥之处,请各位老师批评指正。