1計算機問題求解課程建設

1.1課程內容建設

在課程內容建設上，配合教學實施與監控，創造性地將已有的知識進行分析、分解、“裁剪”與“重構”。程序設計基礎是通過一種程序設計語言讓學生掌握程序設計的方法和技能，在課堂上講授過多的語言細節往往影響學生對思想的領會。計算機問題求解課程將傳遞思想和訓練技能分開，不講語言內容，而是通過學生編程訓練技能。離散數學課程的內容主要由邏輯、集合論、圖論和代數4部分構成。課程第一階段，以集合論內容為載體，加強對學生邏輯證明能力的培養，而對圖、計數與組合、離散概率、抽象代數等內容的講解則與計算機算法設計與分析的應用盡可能相結合，提高其學習興趣。數據結構和算法設計與分析兩門課程內容緊密相連，通過問題求解這一主線組織內容，避免了作為兩門課程之間分工不明，互相沖突的現象。同時增加了近似算法與隨機算法等算法領域的新內容。

1.2課程教學模式與手段

1）教師授課強調引導，發揮學生的主動性。授課重在引導，采用啟發性問題將內容串起來，引導學生主動思考與探索。教師講解內容及材料均是在“深度引導”的思想下設計的，并讓學生動手“做點什么”，每周均有解題和編程實現的任務。例如，將主題為“為什么計算機能夠解題”分解為兩個子問題：①計算機能干什么？②人工如何解題？雖然計算機功能強大，但內部只有簡單的“bit操作”。要求學生利用3個最簡單的bit操作：bit反轉、置零、bit條件反轉完成。討論①為什么會需要像哈希表這樣的數據結構？②如何理解哈希表反映了使用數據結構進行效率和空間開銷的優化等問題？結果表明，學生的參與度、學習態度和探究精神均有較大提高。2）增設討論課。在講授計算機問題求解課程時，教師對學生在自學過程中適時引導是教學的關鍵。除在授課過程中啟發式提問和重點分析式引導,還專門設立討論課，討論課與理論課在教學時間上按周同步，分小班進行，確保教師能夠關注到每位學生，做到人人發言。討論課的增設在于了解學生自學和聽課的效果，回答學生的疑問，通過討論問題和習題練習加深學生對課程內容的理解。3）教學手段。（1）學生預習，教師重點講解，培養學生的自學能力。（2）問題引導，采取啟發式教學，培養學生的抽象思維能力。（3）采用典型案例教學，選擇生動例子解剖分析，避免長篇說教，提高學生學習的積極性，達到舉一反三、事半功倍的效果。

1.3課程監督

1）課程監督的概念。對教學過程的監督是教學質量保障體系中的重要環節。監督課程教學過程的目的是使教學活動盡可能達到課程設定的目標。具體到課程的教學過程監督，主要指充分利用各種教學活動機會，獲取學生的反饋，從而了解課程教學目標對于學生的達成情況。“督”是后行動作，強調在獲取學生的反饋后作出修正，使后續教學活動更有利于達成課程設定的目標。2）課程監督內容。圍繞課程在意識、知識、能力和技能4個方面設定教學目標，在教學過程中對學生算法表達的訴求意識、對算法效率的敏感意識、算法創新意識等方面的養成進行監督，對數學知識和計算機知識的積累以及兩者相互銜接的方法積累進行監督，對學生分析問題、解決問題能力培養、自我探索學習能力培養、凝練問題能力培養以及技能訓練進行監督。3）課程監督方法。（1）在課堂上通過問題引導學生討論，實施基于問題的教學，進行課堂監督。（2）課后通過學生書面作業和程序設計練習，特別是設計一些容易出錯或方法靈活、較有挑戰性的程序設計練習，實施作業監督。（3）考核過程中注重對學生意識、知識、能力和技能的系統性考查，綜合利用筆試、機試等手段，進行考核監督。（4）課余時間通過面談與通訊、網絡等多種途徑與學生溝通和交流，根據學生的各自特點和具體需求針對性地進行指導，開展課余監督。

1.4授課效果

課程體系采用自學、授課、討論與監督為一體的授課體系，貫徹深入引導、自我探索的教學理念，完整兩年的教學周期結束時，學生反饋最大的收獲就是自我探索和學習能力得到提高。實踐表明，以全新的教學方式實施重組計算機問題求解課程效果良好。在后續教學實施中通過細節完善，更好地提高教學質量。

2對當前計算機教育的啟發

2.1課程體現了多層次的系統工程

計算機問題求解課程巧妙地解決了意識、知識、能力、技能等4個層面的內容，是系統工程。該課程以問題引發為核心的頂層設計，比如課程的定位是什么，面向的學生是怎樣的，包括學生的知識結構，學習能力等，體現思維層次。課程內容的設計不僅包括各個知識點以及它們的銜接，還包括按照不同層次，不同階段進行整合。后續的教學實施與監控，反饋與改進，遵循了系統工程規范。對于深度引導，課程將復雜艱澀的知識按照教師的深刻理解還原了問題本質，從生活中的實例入手，課程設計中的具體問題引出“啟發式”教學精髓。課堂引導隨著知識層面引導的深入，知識落了地，對于學生的理解和構建新的知識體系提供了基礎和原始素材。這就是“深”的含義，是“深入”“底層”之意。讓學生從感性方面直觀且不失科學性地構建其知識體系。啟發教師們在計算機教育和課程改革中采取系統工程的方法，在未來教學設計與實踐中多問幾個為什么。從學生的實際出發來設計算例，用他們能理解的知識構建新知識。使學生的學習過程不再是一種負擔，而是一種享受。

2.2課程側重于學生創新能力的培養和思維訓練

在教學中引導學生解決問題，輔以討論課進行教學，學生的學習變得更為積極主動，課堂參與度高，課堂氣氛好。其學習能力是通過讓自身“做”來培養的，課程是把學生能力培養放在首位，強調對知識的深度掌握,提高學生舉一反三的學習效果和能力。同時，訓練學生的思維方式，帶動其獨立思考并激發創造性思維，加大對學生的思維訓練和創新性能力培養。

3結語

教學是高等學校的中心工作，本科教學是學校的生命線，課程建設是提高教學質量最重要的環節。加強對學生能力的培養，是計算機專業教學中必須承擔的任務。講授好一門課程，不僅要對各知識點有深入理解，更需要有系統工程的方法，沒有相當的積累和更多投入是根本不可能的。計算機問題求解課程不是為了改革而改革，而是在客觀分析、理性思考的基礎上從頂層設計、過程實施與質量監控到后期檢驗，完成了計算機課程教改的成功范例。陳道蓄教授倡導的“要像做科研一樣搞教學，要像做工程一樣做實施”，為計算機專業的教育教學改革和人才培養指引了創新之路。

作者：毛明志 單位：中山大學信息科學與技術學院