計算機專業(yè)算法類課程教學模式改革
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摘要：針對計算機專業(yè)算法類課程教學過程中存在的問題，本文結(jié)合當前的教學理念和筆者自身的教學實踐，探討了一種網(wǎng)絡教學平臺輔助下的計算機專業(yè)算法類課程教學改革模式，以期在教育教學過程中激發(fā)學生的學習興趣和熱情，增強教學效果，提高學生的自主學習能力、創(chuàng)新與實踐能力。
關鍵詞：計算機專業(yè)；算法類課程；教學改革；網(wǎng)絡教學平臺
在計算機專業(yè)教學過程中，算法類課程具有舉足輕重的作用，尤其對于培養(yǎng)學生運用計算機解決生產(chǎn)實際問題的能力具有不可替代的地位。計算機專業(yè)的培養(yǎng)計劃中涉及多門算法類課程，既有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析和計算方法這些專業(yè)基礎課程，也有一些專業(yè)選修課程，如數(shù)字圖像處理和計算機圖形學。此外，一些高校還為計算機專業(yè)高年級本科生開設了人工智能和模式識別等選修課程。對于這些計算機專業(yè)算法類課程來說，它們不僅要求學生具有扎實的數(shù)學基礎知識和較強的編程實現(xiàn)能力，還要求有很強的自主學習和開拓創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的“教師課堂講授，學生實驗驗證”教學模式已經(jīng)不能適應當前的高校教學要求，很難擔當培養(yǎng)創(chuàng)新型人才這一社會賦予高等教育的責任。因此，計算機專業(yè)算法類課程的教學改革是當前高校面臨的一項比較重要的任務。目前以MOOC（MassiveOpenOnlineCourse，大規(guī)模在線開放課程）為代表的新型教學模式在給傳統(tǒng)教學模式帶來巨大沖擊和影響的同時，也為傳統(tǒng)教學改革提供了一種新的思路[1]。在當前環(huán)境下，如何借鑒這些新型教學模式，改革并創(chuàng)新算法類課程教學模式是高校計算機專業(yè)教育面臨的緊迫問題。本文結(jié)合這些新型教學模式和筆者自身的教學實踐，探討了計算機專業(yè)算法類課程教學模式的改革方式，以期在教學過程中激發(fā)學生的學習興趣和熱情，引導學生進行自主學習，從而提高計算機專業(yè)算法類課程的教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
一計算機專業(yè)算法類課程的教學現(xiàn)狀
經(jīng)過廣泛調(diào)研，目前高校計算機專業(yè)算法類課程教學存在以下幾個方面的問題。
（一）從授課內(nèi)容上來說，計算機專業(yè)算法類課程對學生的要求較高，除了編程語言外，還涉及高等數(shù)學、線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計等多門數(shù)學基礎課程。面對如此復雜繁多的課程內(nèi)容，在有限的課時內(nèi)，老師很難將知識點講透徹，而學生也很難深刻理解和及時掌握所學知識，很難從中構(gòu)建完整的知識體系。此外，教學大綱要求中的知識點大多比較陳舊，與科學研究和生產(chǎn)實際脫節(jié)嚴重，學生無法從中發(fā)覺學習的樂趣。在實際教學過程中，計算機專業(yè)算法類課程的教學效果并不理想，學生學習的主動性和積極性較低。
（二）從理論教學上來說，目前課堂教學中，教師通常采用傳統(tǒng)的“教師主講，學生主聽”的教學模式，老師與學生之間缺乏溝通與交流，學生完全處于知識被動接受狀態(tài)，無法獲取體驗，學習的興趣、積極性和主動性不高。教師在教學過程中過于依賴教材，偏重理論知識的傳授，沒有引入具體的科研和實際案例作為支撐，學生對算法的核心思想與應用領域難以理解，以致其不能真正掌握各種算法的精髓，學習興趣不足，教學效果不佳。此外，這種單一的教學方式并未考慮到學生的個體差異性，無法進行因材施教。
（三）從實驗教學上來說，目前教學過程中，實驗課時相對于理論課時較少，而且大部分都是驗證性實驗，缺乏創(chuàng)新性，難以提起學生的實驗興趣。雖然計算機專業(yè)算法類課程的理論性較強，但仍然需要大量的實驗內(nèi)容。只有不斷實驗和總結(jié)才能讓學生真正理解各類算法的精髓，否則學生就無法體驗到各種算法的真正用處，更不用說激起學生的學習興趣。此外，由于課時的有限性，這些算法類實驗課程的素材顯得比較零散，且缺乏手把手的演示實驗視頻及測試算法掌握情況的例程，老師無法及時掌握和評價學生的實驗效果，學生也無法及時掌握自己的學習情況。
（四）從教和學的主體角度來說，教師與學生之間缺乏溝通和互動。教學過程是由老師和學生共同來完成的，目前高校的教學模式注定了老師與學生的交流大多集中在課堂上，繁重的教學任務使得老師根本無法在有限的課時內(nèi)對學生的問題進行逐一解答。這造成學生在課后自主學習和實驗時，遇到疑難問題，無法及時與老師進行溝通。雖然目前課外師生間可以依靠短信、QQ群、微信等公共網(wǎng)絡和通信平臺進行互動，但對于在線答疑和討論來說，這些平臺功能繁雜、不完善，給師生間及學生間實時便捷的深度溝通與互動帶來許多不便[2]。
（五）從課程考核和評價方式來說，雖然教師可以綜合學生的平時成績、實踐成績和考試（或考查）成績來考核評價學生的課堂學習情況[3]，卻無法跟蹤和管理學生課外學習的情況，對每位學生的課外自主學習時間和效果缺乏相應的考核評價方法。目前，教師只能根據(jù)課外作業(yè)、課堂提問和討論時學生的表現(xiàn)來評價學生的學習情況，對學生真實的學習過程未能實現(xiàn)跟蹤與考察，對學生的真實學習情況評價不夠全面和客觀。
二計算機專業(yè)算法類課程的教學改革模式
針對上述計算機專業(yè)算法類課程教學過程中存在的問題，本文探討一種網(wǎng)絡教學平臺輔助下的計算機專業(yè)算法類課程教學改革模式，以期優(yōu)化整合計算機專業(yè)算法類課程，建立在線教學與實驗平臺，促進學生進行自主學習，滿足師生間和學生間深度互動和討論答疑的需要，對學生的學習進行全面客觀的監(jiān)督和管理。具體實施思路如下：
（一）優(yōu)化整合各門課程，建立計算機專業(yè)算法類課程群。對于計算機專業(yè)算法類課程來說，它們之間具有共性，即都以數(shù)學為基礎，需采用編程來實現(xiàn)，且大多數(shù)課程間具有關聯(lián)性，前后存在一定的支撐關系。在計算機專業(yè)算法類課程群建設過程中需要強調(diào)課程之間的聯(lián)系，弱化課程的獨立性，強化課程資源的融合、交叉[4]。這種一體化的課程群建設可以最大程度的整合課程中零散的知識，優(yōu)化教學結(jié)構(gòu)，去除重復無用知識，保障知識點的實用性，在教學中充分培養(yǎng)學生各方面的能力，使得學生對算法類課程知識有一個完整的認識。
（二）設計與建設計算機專業(yè)算法類課程在線教學平臺，實現(xiàn)“教師少講精講，強化學生自主學習能力”的教學理念。計算機專業(yè)算法類課程的理論性較強，且實踐性更為重要。為了兼顧理論和實踐知識，在有限的課時內(nèi)，教師對繁雜的知識點不能做到面面俱到，只能少講精講，這就需要強化學生的自主學習能力。在線教學平臺的建設顛覆了傳統(tǒng)課堂，將教學活動由課上向課外拓展，使得學生可以根據(jù)自己的需要進行學習，真正實現(xiàn)了“以學生為中心”的先進教學理念。根據(jù)計算機專業(yè)算法類課程的特點，該平臺需要在課程群建設的基礎上，將教學內(nèi)容和演示實驗等由課上向平臺轉(zhuǎn)化，以供學生觀摩學習。同時，該平臺必須能提供相應的虛擬實驗環(huán)境和使用說明，以供學生在線實驗，并及時反饋實驗結(jié)果。
（三）完善理論與實驗教學資源，創(chuàng)建多維層次性的在線教學環(huán)境。在計算機專業(yè)算法類課程在線教學平臺建設過程中，教師需要根據(jù)課程群的知識體系，對知識點中的重點、難點進行梳理，以進一步完善理論教學資源。同時，教師需要優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，精心設計實驗大綱，根據(jù)需要設計出三大類實驗設計例程庫，并將題目和答案分別載入在線教學平臺。第一類主要是驗證性實驗，主要用于學生自測，考查學生對單個知識點的掌握情況，學生在完成后可進行自主學習情況的自我評價，如有可能，可以將題目按次序設計為“沖關”模式，以增加自主學習的樂趣。第二類主要是設計性實驗，主要用于考查學生綜合分析利用知識的能力，學生在完成后可以在線提交，以供教師在線批改。第三類主要是綜合性實驗，題目主要來源于教師的科研項目和前沿的領域技術[5]，目的是培養(yǎng)和考查學生利用所學知識解決生產(chǎn)實際問題的能力以及分工協(xié)作的團隊意識，學生在完成實驗的同時可以進行分組討論。
（四）構(gòu)建在線輔導答疑與交流共享平臺，實現(xiàn)師生間和學生間的深度互動。通過建立交流平臺，師生之間和學生之間可以利用互聯(lián)網(wǎng)進行交流和討論，突破了傳統(tǒng)課堂的時空界限，有利于師生之間和學生之間的深度互動。主要包括兩個方面：一是在線輔導答疑，學生可以根據(jù)自己的需要選擇老師進行提問，被提問的老師會在上線后看到學生提交的問題，并給予解答，除此之外師生們還可以就提問進行群體討論；二是在線交流共享，教師以發(fā)帖的形式將教學資料和解答進行上傳，以輔助課堂教學，學生也可以將自己的心得、疑問和資料到平臺，從而達到交流共享的目的，提高學生對計算機專業(yè)算法類課程教學平臺建設的參與度。
（五）構(gòu)建管理與跟蹤統(tǒng)計平臺，建立完善有效的考核和評價體系。在計算機專業(yè)算法類課程教學平臺建設過程中，平臺需要能夠統(tǒng)計學生在線學習次數(shù)、時間和測試成績等基本信息，以對學生的自主學習情況進行管理與跟蹤統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計情況，平臺需要能夠分析這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并建立學生參加答疑、互動等的情況與其課程學習效果及自主學習能力之間的關聯(lián)性，以期歸納和總結(jié)出學生自主學習能力培養(yǎng)方面的一些基本規(guī)律和方法。同時，依據(jù)分析和統(tǒng)計情況，平臺需要能夠?qū)W生的自主學習情況進行考核評價，以期使考核評價更真實有效、更具可操作性。此外，評價應當全面客觀地反映學生的真實學習情況，需對學生的學習態(tài)度、學習能力、溝通與協(xié)作能力和開拓創(chuàng)新能力等進行全面考察。
三結(jié)語
針對計算機專業(yè)算法類課程教學過程中存在的問題，本文結(jié)合當前先進的教學理念和筆者自身的教學實踐，從課程群建設、教學平臺建設、教學資源完善、互動平臺構(gòu)建和考核評價體系這五個方面，探討了一種網(wǎng)絡教學平臺輔助下的計算機專業(yè)算法類課程教學改革模式，以期增強教學效果，提高學生的自主學習能力、創(chuàng)新和實踐能力。
參考文獻
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[2]劉登峰，秦寧寧，徐保國.計算機組成原理實驗課程網(wǎng)絡在線試驗平臺建設模式的思考[J].教育教學論壇，2016(16):207-208.
[3]肖志勇，袁運浩，楊金龍.計算機專業(yè)課程教改探索:以《數(shù)字圖像處理技術》為例[J].教育現(xiàn)代化，2015，12:74.
[4]李英梅，夏偉寧，丁金鳳.Java程序設計語言課程群建設[J].計算機教育，2012，7:86-89.
[5]李東明，趙偉.Java語言課程實踐教學改革[J].計算機教育，2011(13):122-125.
作者：劉建軍 方偉 宋曉寧 單位：江南大學 物聯(lián)網(wǎng)工程學院
