毕方明　杨文嘉

摘要：《算法与复杂性分析》是一门重要的研究生培养方案中的课程。该课程所涉及的内容较多，而现有的教学方式很难激发学生学习的主动性，提高学生处理问题的能力。因此，在结合多年教学经验的基础上，进行《算法与复杂性分析》课程案例化教学改革，期望完善教学方法，提高学生的计算思维能力，激发学生学习积极性。

关键词：算法与复杂度分析；研究生教学；案例化改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）44-0102-02

一、引言

研究生教学具有深入性、研究性以及专业性等特点。研究生课程教学在研究生培养方案中起着重要作用，对创新人才培养也有着重要作用，因此加强课程教学不仅是研究生培养方案的要求，也是对研究生创新能力培养的要求。

通过《算法与复杂性分析》课程教学发现，学生都能够认识到这门课程的重要性，是他们将来的研究工作必备的基础。但如果只是通过机械的教学过程，缺少对问题的深入思考，是无法真正地将方法融会贯通的。通过对研究生教学过程的总结，发现在《算法与复杂性分析》课程中主要存在以下几个问题：

1.课程难度较大。《算法与复杂性分析》课程主要包括数学算法理论、算法复杂性分析和算法编程实现等内容，使学生了解各种算法的优点与不足，在实际应用中选择合适方法是该课程教学过程中的难点。

2.学生的学习积极性不高。《算法与复杂性分析》课程教学过程多以授课为主，缺少动手实践，难以提高研究生的自主学习能力。

3.教学方法落后。由于《算法与复杂性分析》课程教学内容繁多，“填鸭式”教学成了教学的主要过程，导致研究生在算法设计、有效性分析和编程等方面的学习过程缺少相应的实践。

为了解决以上问题，激发学生学习的主动性，活跃教学互动性，《算法与复杂性分析》课程案例化教学改革从现有的教学中存在的问题入手，在案例式教学方法上进行探索，提高学生的计算思维能力，案例选取上采用贴近研究生生活的、较流行的技术问题和方案，为他们将来的研究工作打下坚实的基础。

二、《算法与复杂性分析》教学发展趋势与改进方向

基于《算法与复杂性分析》教学改革的研究与实践，发现计算思维的培养对提高研究生创新素质至关重要。《算法与复杂性分析》课程设置的主要目的在于培养研究生算法设计和分析能力、程序实现与计算思维能力，教育部高校计算机课程教学指导委员会发布《计算思维教学改革白皮书》，强调了在研究生教学中计算思维培养的重要性。近年来，国内多所高校都在探索与实践计算机专业学生计算思维与实践创新能力的培养，这在《算法与复杂性分析》课程教学中主要体现在对学生算法思维的培养。在如今这个信息化的时代，计算思维已经成为衡量计算机类研究生处理问题能力的基本要素。目前大多数高校教学过程中对计算思维的培养理念和手段已很难满足现阶段对人才创新能力的要求。通过近些年的教学实践，《算法与复杂性分析》课程教学改革可以使学生的学习积极性明显增强，增强对计算机算法设计和实现的理解，显著提高《算法与复杂性分析》课程教学效果。近年来，随着大数据、云计算及物联网技术的发展，计算思维能力在计算机类研究生人才培养中的作用愈发重要，是软件类高级人才能力培养体系不可缺少的部分。計算机类研究生如何在应用问题与计算问题之间进行转换、如何对问题建模与程序设计进行抽象、如何对多种算法策略和计算复杂性进行分析，这些思维的培养都与计算思维能力密切相关，这都与《算法与复杂性分析》课程教学中的算法思维特征具有很高的耦合性。

三、案例化教学方法

《算法与复杂性分析》案例化教学改革的实践从以下几个方面进行开展。

1.调整《算法与复杂性分析》课程的结构设置，加强创新思维能力培养。创新能力培养是研究生教育的本质，而创造性思维能力是创新能力的关键。通过创新思维能力培养的学习，培养研究生的智能和思维方式，使研究生了解人类组织、运用和分析知识的方式和手段；淘汰那些罗列现象的教学过程，增加那些有利于培养研究生分析问题、解决问题能力的教学过程，让研究生有较强的能力去应对多变的世界。

2.加强实践课程设置。从过往经验看，《算法与复杂性分析》相对缺乏课题研究等实践训练课程。研究生教育是培养学生进行科学研究的阶段，其培养目标主要着眼于对研究生能力的培养上。实践是理论联系实际的有效途径，是诱发研究生潜在创造能力的有效方法。在实践活动中，研究生将面临各种各样的没有现成答案的问题，这就会促使他们创造性地运用理论去寻求解决办法，从而发展多种能力。

3.增加研讨课教学。由教师引导，以小组形式进行。教师预先布置一个题目，要求每个学生都有一个短暂的发言。一般有课堂演讲、团队合作训练、案例分析、作业或课程论文等几个环节。教师负责维持课堂讨论的正常进行，纠正错误，然后收集和分析不同的观点，最后归纳补充。课程教学以探究性、研究性和自主学习为主，具有较强的深刻性和体验性。如果较多的课程都能以这种方式进行教学，经过不断地课程训练和思想碰撞，必将有利于研究生科研素质和创新能力的不断提高。

4.设计多元考核体系。形成多样化、有吸引力的实验内容，可激励学生展开主动学习。为便于进行自主学习，同时对教学产生实时反馈，有必要设计相应的评价机制，以保证教学应用的可行性和可操作性。课程评价体系也应是多层次、多元化的。另外，为能有效反馈教学，评价体系应是定量与定性评价相结合的多元系统，具有良好的可操作性。例如展开形式多样的测验，持续开展算法设计系列竞赛并以此作为评价指标等。同时也应结合定性评价，例如以项目小组的方式展开实验，进行团队协作能力、沟通能力等评价。

课程案例化改革的目标在于通过疏理《算法与复杂性分析》课程各章知识点，建立课程案例库，并在教学过程中采用多种方法进行实践，使得学生从三个层次掌握算法的知识。《算法与复杂性分析》的理论知识，这一层次主要由教师通过讲授达到。第二层次是算法的设计与分析，能正确表达有关解题思路和方法。第三层次是在理解的基础上加以灵活应用。建立经典算法案例库的目的就是帮助学生达到第二、第三层次。案例通过解决实际问题和学生全程参与，直观地再现算法设计思路、算法实现过程、算法的实现结果的场景，使得学生快速地了解经典算法的主要思想，使学生身临其境；通过对经典算法的研究，及通过提供核心的编程代码，使得学生更快地掌握算法编程技术，提升算法理解能力、实际应用能力及研究能力。

四、结语

在当今的信息化时代，计算思维逐渐成为软件类研究生解决问题的基本能力之一。目前高校计算思维的培养理念和手段跟不上新信息化时代对高级人才的要求。计算机研究生《算法与复杂性分析》课程案例化教学改革的关键就是通过培养计算思维，提高研究生发现问题、转换问题和求解问题能力，增强研究生学习积极性，提高创新能力；通过以解决实际问题为主的教学体系，形成教师与学生、学生与学生之间的多元互动教学方式，使研究生解决实际计算问题时，主動利用所学知识经验，结合新的知识点来合理地分析解决面临计算问题，在不断拓宽知识面的同时提高对所学方法的应用能力；在教学过程中让学生成为整个教学活动的主体，教师结合具体问题进行知识讲解，之后引导学生独立思考，自主解决问题，有意识地培养研究生计算思维能力。因而，案例化教学的改革具有很强的应用和推广价值。未来我们还将借鉴国内外学术机构和研究型大学计算思维应用成果，不断改革创新，形成基于计算思维的软件类研究生课程体系，进而培养出更多适应时代发展的软件类高级人才。

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Abstract："Algorithm and complexity analysis" is an important course in the graduate teaching program. This course involves much content. But the existing teaching methods are difficult to stimulate the initiative of students and improve the problem solving ability of students. Therefore，on the basis of combining many years of teaching experience，this paper puts forward the teaching reform of "algorithm and complexity analysis" based case study. It is expected to improve the teaching methods and the Computational Thinking Ability of students. Besides，stimulate enthusiasm for learning of students.

Key words：algorithm and complexity analysis；postgraduate students teach；case-based reform