专业课双语教学的研究和实践

吕 强宋 玲

1 绪论

随着全球科技和经济的迅猛发展， 新知识、新技术不断涌现， 中国高等教育面向一个更加开放、竞争更加激烈的世界舞台，这样对高等教育的培养目标就有了更高的要求。早在2001年教育部制订了《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中，明确要求各高校积极开展双语教学，使5%～10%的课程进行双语授课。 通过双语教学，对学生进行专业课程的训练，以此拓宽学生专业学习和交流能力、强化外语实际运用能力，增强国际竞争力。国内很多高校在计算机科学的双语教学中做了很多尝试［1-7］。

《算法分析与设计》 是计算机科学的专业核心课程，重在培养学生扎实的理论基础，典型的算法设计策略以及抽象的理性思维。该课程主要内容包含算法分析的渐进效率、 算法时间复杂度分析、主要的算法及数据结构、算法设计策略（如分治法、贪心法、动态规划法、回溯法、分枝限界法等）。课程的主要教学目标是使学生掌握各种算法设计和分析技术，由浅入深地进行算法效率分析，强化逻辑思维能力和抽象思维能力。 笔者从2006年开始，一直进行《算法分析与设计》课程的双语教学。该双语课程安排在大学本科三年级的上学期，之所以如此安排首先是因为大部分学生已经通过了全国大学英语四级考试，有了较好的英语基础，这样将学生的英语学习重点转移到专业学习上来。 其次，通过合理地安排双语教学，进行专业课程的学习，延续了学生的英语学习和应用的过程。本文结合双语教学过程中的实践和体会， 对双语教学的一些方式进行了研究和思考，以求进一步提高双语课程的教学水平。

2 教学内容设置与教材选用

在充分调研国内外《算法分析与设计》课程教学要求的基础上，根据山东建筑大学计算机学院计算机科学与技术、网络工程、软件工程三个专业的人才培养方案，分析《算法分析与设计》在整个专业课程体系中的作用、知识要点等，并考虑双语教学的特定要求，制定了《算法分析与设计》课程双语教学课程大纲。强调学生对算法的效率分析与算法策略设计，注重培养学生的总结概括能力。 教学内容主要分为四部分，第一部分为“基础”，包括算法设计的重要性、函数的增长率、递归方程的求解；第二部分为“排序与顺序统计”，包括堆排序、快速排序、线性时间的排序、中值与顺序统计、分治法；第三部分为算法设计与分析技术，包括动态规划、贪心算法、回溯法和分支限界法。第四部分为图算法，包括最小生成树、单源最短路径、全对的最短路径以及最大流。在教学方式上要求以英文原版教材为教科书，其它教材作为参考书，课堂电子教案全部用英文描述，讲授采用中英文混用，中英文所占比例根据学生的实际接受能力灵活调节。

对于原版教材， 我们经过广泛调查和精心比较， 选择了由MIT出版社出版的Introduction to Algorithms (Second Edition)，这是一部全球公认、深受计算机专业人员推荐的经典教材。该书是由达特茅斯学院 （Dartmouth College）， 哥伦比亚大学（Columbia University）， 美国麻省理工大学(Massachusetts Institute of Technology) 几位学者历经11年锤炼后完成的第2版教材。 作者中还包括因为提出了RSA Public-key cryptosystem 的图灵奖得主Ronald L. Rivest。 教材缺少的内容，如回溯法、分枝限界法由教师的补充电子教案解决。为了有效地实施双语教学，保证教学质量，教师对原版教材的全部内容进行了深入研究，还参考了大量其它外文文献。

3 教学措施

为了更好地进行双语教学，首先编写中英文教学大纲及中英文教学进度表，以便学生提前了解课程内容及重点和难点，从而做好预习工作。 授课教案中明确重点和难点、授课内容、教学过程设计、各个教学环节的时间分配等，重视每次课后的教师授课总结，这对不断提高教学质量起到了非常重要的作用。 至今，已经分别对山东建筑大学计算机学院的计科专业04级到07级，网络专业的05级以及软件工程专业07级学生开展了《算法分析与设计》双语教学。 课程实施过程中，教师站在学生角度分析本课程能激发学习乐趣的兴趣点，以及可能带来的难点，从经典问题出发，制定了比较完善和行之有效的教学方案， 用学生比较容易理解的方式开展教学，使课堂教学严谨深刻又不失生动。 主要采用以下教学措施：

3.1 培养学生学习兴趣和主动学习精神

循序渐进的教学引导是学生容易接受的一种手段。在计算机科学中，数据结构是计算机中存储、组织数据的方式，算法是指完成一个任务所需要的具体步骤和方法，算法的好坏用空间复杂度与时间复杂度来衡量。开课之初，首先引导学生感受《算法分析与设计》与《数据结构》两门课程之间的联系与知识的侧重点， 这也是使许多学生困顿的地方，使学生尽快在教师的指导下，从数据结构的学习过渡到算法的学习，其次强调《算法分析与设计》在整个计算机学科体系中的重要作用，并通过不同的算法时间复杂度比较说明算法设计的重要性。学习兴趣是学生主动学习的精神来源和主要动力，作为教师应该做出更多努力，深刻领会算法实质，深入浅出讲解教学内容，关注学生的学习基础和对课程学习的反馈，使学生尽快投入并感受学习的乐趣。 在授课过程中，耐心引导学生领会经典算法中的逻辑思维之美，新颖奇妙的求解思路。加强课堂引导，多提问题，尽量把疑问留在课堂上。授课过程中，教师控制好授课的节奏， 对于课程教学中的重点和难点，特别是学生难以理解的内容， 用中英文重复解释，避免出现学生因听不懂而产生厌学情绪的情况。另外，课下的学习和作业听、说、读、写，是相互关联的，重视学生对原版英文教科书的阅读，引导学生通过认真阅读领略教材中关于问题的详实阐述以及知识体系的来龙去脉，有助于提高他们对知识的领会和理解。 要求学生作业尽量用英文来做，进一步提高学生的写作能力。测验与期末考试试卷采用全英文试题形式，鼓励英文答题，但中文答题也不计较。

在教学中注意将知识点串在一起，如在分析矩阵链乘和最优二叉搜索树这两个问题过程中，着重它们之间性质的相似性，通过图表、对比等方式让学生深入了解动态规划的两个基本性质：最优子结构性质和重叠子问题性质。在讲解算法策略的过程中，注重算法策略之间的异同点，如在讲解活动选择问题时，在分析问题的最优子结构性质和重叠子问题性质后，首先用动态规划的方法定义其递归方程， 然后引导学生观察--如果选择划分问题空间的一个活动是活动结束时间最早的一项活动，在教师的启发下，让学生观察到此时一个子问题空间为空，逐渐从动态规划策略的学习过渡到贪心策略的学习。 针对具体问题，如0/1背包问题、fractional 背包问题、旅行商问题、矩阵相乘、LCS、大整数相乘等经典问题，详细阐述其来源及应用背景，激发学生求解问题的好奇心，认真分析问题的性质、分步启发式注意求解过程和细节，当学生掌握了主要知识点时及时做出肯定，以培养学生的自信心。 在教学过程中师生之间要配合默契，鼓励学生自主学习和探索， 当学生提出某个问题的求解思路的时候，即便可能存在不完善甚至不对的地方，教师也要对学生的探索行为要给予充分的肯定和鼓励，使学生的自信心得以建立，学习能力得以全面的发展。

3.2 加强实践， 着力培养学生的科学态度和创新精神

加强实验环节，提高学生动手能力。 使学生认识到，科学探索的艰辛，从事科学技术的学习或工作，必须脚踏实地。在算法实验课上，注意引导学生追求真理、艰苦努力、吸收创造的科学精神。如在插入排序和归并排序的算法复杂度比较中，要求学生随机产生长度为300000以上的数组， 进行实验，观察问题在规模足够大的情况下在同一台计算机上对于同一个问题不同的算法其运行时间的不同，同时， 实验报告中要求学生基于RAM模型理论上分析算法的复杂度。实验的设置也注重知识点之间的联系，为此专门设置了综合性实验，如利用堆的定义和特点进行堆排序的上机实现，然后基于堆进行优先队列的实现，最后基于贪心策略利用优先队列实现Prim最小生成树算法。 通过此类综合性实验，使学生不仅从理论上加强了知识点的掌握，还可以从动手能力上提高了算法实现、编程的能力。

在教学和实验过程中，注意选拔和培养优秀学生，为这些学生的发展搭建好的平台。 在笔者近年来的教学中，对在《算法分析与设计》课程中学习优秀的学生进行重点指导，先后参加ACM大赛、全国大学生挑战杯大赛、齐鲁软件大赛等，获得了很好的成绩。 如指导学生完成论文《基于XML文档相似度的研究及其在检索中的应用》 的实验与写作，该论文被选拔参加第十一届“挑战被”全国大学生课外学术科技作品竞赛，获得山东省一等奖，全国三等奖的好成绩。选拔学生参与到笔者的科研活动中来，先后指导学生完成了四篇国际会议论文的实验工作，这些学生因为本科阶段就有机会参与科研项目或者被北京航空航天大学、北京邮电大学、中国科学院录取为研究生， 或者被著名的软件公司录用。 这几年的实践也表明，通过本门课程的双语教学，学生在考研、找工作方面均大大高于没有选修该课程的学生。

3.3 采用多种方式，提高课堂效率

综合利用现代信息技术， 开展多媒体教学，从学生角度探索出比较理想和易于接受的表达方式，精心制作了全英文电子教案，对于较复杂的公式推导过程，如递归方程的求解，动态规划策略则利用黑板的优势， 通过板书清楚完全地表现推导过程，这样也能够使学生及时跟上教师的分析与推导过程。 课堂教学是双语教学的核心，教学活动以教师为主导，学生为中心。 让学生从知识的被动接收者转变为主动参与者和积极探索者，在发挥教师主导作用的同时，充分发挥学生的主体作用。 教师要为学生的积极参与创造条件， 改变满堂灌的教学方法，引导学生主动思考、探索、发现问题，鼓励学生大胆提出问题，采用多种方式增加师生互动。首先，提高学生课堂参与度，教师在基于某个算法策略解决某个问题后， 提出一个类似的问题要求学生课下分组讨论，并且推选代表，进行小组辩论，该方法可以让学生加强分析问题和解决问题的能力，加强团队协作能力，同时可增加学生间的交流，在辩论中提高口头表达能力。 另外鼓励学生课堂发言，不管答案正确与否都予以表扬，通过增加其平时成绩进行鼓励， 如果答案不正确也不能全盘否定，而是提示学生逐步找到正确答案。通过该方法培养和锻炼学生勤于思考、乐于探究的能力。部分引进全外语教学，让学生感受名校的教学。如动态规划求解最长公共子序列问题， 在进行了教学之后， 播放麻省理工开放式课程中外籍教师的全英文上课视频，让学生感受全外语授课的过程。通过对比， 学生们普遍认为目前的双语授课方式还是非常适于实际情况的。

4 双语教学评价

双语教学评价是在广泛收集各种信息的基础上，对双语教学活动进行价值判断，为教学决策提供依据，以达到预期教学目标的过程。 为了进行双语教学的评价，笔者设计了模糊评价系统，首先对指标进行模糊化处理，然后通过问卷调查的方式对学生进行调查，得到比较客观的原始数据，最后利用模糊数学计算得到具有较高可信度的结果。下面以对教师的评价为例具体说明：

1）将评价指标进行模糊化处理，使自然语言中的标准转变成模糊集合。包括两个方面：（1）指标体系的建立，建立完备的、准确的指标体系是对客体进行全面客观评价的前提和基础。指标体系的完备性要求我们从各个方面认识问题，然后对它们进行准确的量化。笔者对山东建筑大学教务管理系统中教师评价模块的16项指标进行分类和归纳，得到了4个一级指标和16个二级指标。 如”教学效果”为一级指标，其下有“课堂气氛活跃、学生较高的积极性和出勤率、教学内容反映学科前沿、教师授课有条理，具有一定的深度和广度”四个二级指标。 （2）层次法确定因素权重：分别建立一级和二级指标的判断矩阵，判断矩阵的关键是两两比较因素的相对重要程度， 并对该相对重要程度给予适度的量化，这样就得到一级和二级指标的判断矩阵。计算矩阵的最大特征向量，计算矩阵的最大特征根进行一致性检验。

2）通过数据采集的方式让学生对教师进行评估，得到比较客观的原始数据。 本系统的数据采集界面中列出评价指标， 每项指标的后面跟着5的等级，分别是优秀、良好、一般、及格、较差，在人机交互界面中分别对应A、B、C、D、E。 学生（评估者）只需单击每个指标的后面对应的等级，系统可完成数据的采集任务。

3）计算过程。 为了综合考虑两级指标，首先分别将四组二级指标的权重向量与相应隶属度矩阵进行运算，得到一级指标的隶属度矩阵；然后将一级指标的权重向量与前面得到的一级指标的隶属度矩阵进行运算，得出最后教师的各等级的隶属度集合。

四个进行《算法分析与设计》双语教学的班级先后参与了利用模糊评价系统对教师的评价的过程，根据最大隶属度原则，教师的综合评价为“优秀”。

5 结束语

双语教学是高等学校教育发展非常重要的一个举措，笔者经过对《算法分析与设计》双语教学的实践，认为对教师来说，双语教学能够使教师接触到国外先进的教材体系，必须要加深自身的理论基础、提高学术水平，另外由于部分采用英文授课，教师自身的英文水平得到相应的锻炼； 对学生来说，双语教学有助于开拓学生的专业视野，提高综合素质。 教材和授课内容的选择非常重要，教师在尽量保持原版教材知识体系的同时，照顾到学生已经学过的课程以及考研等方面的需求。

［1］陆建波，闭应洲，李文敬.软件工程双语教学的探讨与实践［J］.广西科学院学报，2008，24（4）.

［2］金远平，王茜，徐冬梅.“数据结构”课程双语教学的研究与实践［J］.电气电子教学学报，2005，27（4）.

［3］晁晓菲，杨晓龙，李书琴.“数据结构”双语教学实践及探讨［J］.河北农业大学学报（农林教育版），2008，10（4）.

［4］张智娟.《计算机控制技术》课程双语教学的实践与思考［J］.中国电力教育，2008，（11）.

［5］闭应洲，陶一凤.《计算机网络》双语教学研究［J］.广西师范学院学报（自然科学版），2008，25（1）.

［6］王萌，李春贵，王晓荣等.《人工智能》双语教学初索［J］.电脑知识与技术，2008，2（11）.

［7］章慧.计算机专业双语教学模式探讨［J］.电脑知识与技术，2008，3（23）.

［8］Thomas H.Cormen，Charles E.Leiserson，Ronald L.Rivest and Clifford Stein. Introduction to Algorithms， Second Edition［M］.北京： 高等教育出版社，2002.