基于计算思维的算法设计与分析课程改革

　　摘 要：算法设计与分析是计算机专业一门重要的核心课程。为了在核心课程中系统化地训练和有意识地培养学生的计算思维能力，文章对教学主体、教学内容、教学方法和教学评价四个方面的课程改革进行分析，提出一种具体可行的学生计算思维培养模式框架。
　　关键词：计算思维；研究性教学；算法；教学改革
　　
　　计算思维是现代多学科人才应具有的基本素质，其研究已经逐渐引起国内外学者和教育界的高度关注[1]。虽然人们早已意识到计算思维的存在，但直到2006年，美国的Wing教授才明确提出了计算思维的概念，她认为，计算思维是“每个人都渴望具有的、能够学习和实际运用的具有普适性的思维方式和应用技巧，不仅仅是计算机专家才具备的能力[2]”。
　　我们从教学主体、教学内容、教学方法和教学评价四个方面开展改革与实践。具体包括：
　　1) 清晰地认识到教师和学生都是教学活动的主体，在现代信息技术支持下，二者之间的良好交互贯穿于教学活动中，是研究性教学不可缺少的条件，单纯强调或忽略任何一方都不会取得预期良好的教学效果，研究性教学的开展更无从谈起。
　　2) 充分地理解课程中的核心概念和经典算法在教学内容中的特殊地位，核心概念是重要思想、原则、方法和技术过程的集中体现，典型算法则反映了某一方面的内在规律和典型问题的本质内容，它们都具有方法论的性质和内容[3]。忽视核心概念和经典算法的学习，研究性教学的开展就缺少了实质内容的支撑。
　　3) 有效整合多种教学方法取得最好的教学效果，
　　
　　针对不同的教学目标，分别采用任务驱动、整班教学与小组教学、多媒体与网络教学等多种教学方法。然而，单一的教学方法不能满足全部的课程教学任务，更不适合开展研究型教学。
　　4) 重视教学评价在教学质量中的重要作用，阶段性师生座谈为教学过程的不断改进提供了教学质量的保证，最终的小论文与答辩形式的考核凸显了研究性教学的特点，而不同层次的多种评价为研究性教学的考核提供了客观公平的基础。
　　1 教学主体的平等互动
　　为了在研究性教学中加强学生计算思维能力的培养，我们形成了以教授为主导，博士和硕士研究生共同研究、学习和辅导的多层次教学团队，多层次教学团队和本科生构成教学活动的两个主体，二者的平等互动为学生计算思维能力的培养提供了良好的环境。
　　平等互动的教学主体在教学过程中相互促进，具体表现在：对本科生而言，通过教授对算法课程的讲解，使其了解和接触到本课程相关的学科前沿问题；通过研究生的助教和课程辅导，使其借鉴研究生分析解决问题的思维方式和探索方式，有意识地关注自己计算思维的培养；通过与研究生的直接接触，使其了解研究生的生活和学习，为相互平等的交互打下良好
　　
　　基金项目：国家自然科学基金项目(60970