面向新工科建设的算法设计与分析课程改革和实践

何震宇 朱国庆 赵凯 周彬

［摘 要］近年来，全球科技革命和产业变革方兴未艾，以互联网和人工智能为代表的新兴产业蓬勃发展。算法设计与分析课程作为计算机专业的核心课程，对培养信息技术人才、推动科技创新和产业发展具有重要意义，也是培养具备创新能力和实践能力人才的基础。然而，在当前部分高校中，算法设计与分析课程往往存在思政融入不够深入、重理论轻应用、重知识轻思维等问题。这些问题导致学生学习热情不高，实践创新能力难以满足业界需求。文章以新工科建设为导向，从课程思政深度化、知识体系系统化、教学方法科学化、教学内容前沿化、教学支撑多样化、课程管理层次化和人才培养拔尖化七个维度综合发力，打造符合时代要求的算法分析课程。

［关键词］算法设计与分析；课程改革；新工科

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）05-0051-05

近年来，全球范围内新一轮科技革命、产业变革以及全球新经济的蓬勃发展引起了社会广泛关注。以互联网和工业智能为核心的新兴产业正在迅速发展。这股科技浪潮对工程教育提出了新的挑战，新工科建设的提出正是对这一挑战做出的积极回应[1]。新工科建设[2-3]是我国高等工程教育主动应对新一轮科技革命和产业变革的行动，计算机专业作为新兴产业的支撑专业，应积极主动地寻求变革，探索专业发展的新范式。

算法设计与分析作为计算机专业的核心课程，在新工科建设背景下具有重要的意义和价值。它是培养信息技术人才、推动科技创新和产业升级的关键所在，是培养具备创新能力和实践能力的工程人才的基础。

然而，在部分高校中，算法设计与分析课程尚存在一些问题：教学往往过于注重理论分析，忽视实际应用；过于强调知识传授，而较少培养学生的思维能力；教学内容与学科前沿及产业发展脱节，学生的算法设计能力无法滿足业界需求；教学方式和教学手段单一，导致学生的学习热情不高等。

为了解决这些问题，课程组以新工科建设为导向，将算法设计与分析课程建设置于核心位置。在“复旦共识”[4]“天大行动”[5]和“北京指南”[6]的基础上，结合哈尔滨工业大学的特色和课程实际，在课程思政深度化、知识体系系统化、教学方法科学化、教学内容前沿化、教学支撑多样化、课程管理层次化和人才培养拔尖化七个维度综合发力，打造符合时代要求的算法分析课程。

一、高校算法设计与分析课程存在的问题

（一）课程思政不足之处

在算法设计与分析这样一门专业核心课程教学中，一些授课教师往往忽视课程中的思政元素。这导致思政教学与专业教学之间存在脱节，学生对与社会和国家发展密切相关的问题认识不足，不利于培养富有家国情怀和使命担当高素质人才。

（二）教学方法不科学之处

1.现有的课程教学过于注重传授算法知识，忽视了对学生算法设计思维的培养，学生没能真正深入挖掘和理解算法背后的本质原理。此外，现有的课程教学缺乏具体的实践应用场景，导致学生对算法选择和效率考量的理解与认识不够深入。

2.算法知识本身晦涩难懂，缺乏趣味性，而且涉及大量的数学知识，如离散数学、复杂度分析、概率论等。这些知识对部分学生来说可能较为难懂，需要学生花费