1計(jì)算機(jī)問題求解課程建設(shè)

1.1課程內(nèi)容建設(shè)

在課程內(nèi)容建設(shè)上，配合教學(xué)實(shí)施與監(jiān)控，創(chuàng)造性地將已有的知識(shí)進(jìn)行分析、分解、“裁剪”與“重構(gòu)”。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是通過一種程序設(shè)計(jì)語言讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的方法和技能，在課堂上講授過多的語言細(xì)節(jié)往往影響學(xué)生對思想的領(lǐng)會(huì)。計(jì)算機(jī)問題求解課程將傳遞思想和訓(xùn)練技能分開，不講語言內(nèi)容，而是通過學(xué)生編程訓(xùn)練技能。離散數(shù)學(xué)課程的內(nèi)容主要由邏輯、集合論、圖論和代數(shù)4部分構(gòu)成。課程第一階段，以集合論內(nèi)容為載體，加強(qiáng)對學(xué)生邏輯證明能力的培養(yǎng)，而對圖、計(jì)數(shù)與組合、離散概率、抽象代數(shù)等內(nèi)容的講解則與計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)與分析的應(yīng)用盡可能相結(jié)合，提高其學(xué)習(xí)興趣。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)與分析兩門課程內(nèi)容緊密相連，通過問題求解這一主線組織內(nèi)容，避免了作為兩門課程之間分工不明，互相沖突的現(xiàn)象。同時(shí)增加了近似算法與隨機(jī)算法等算法領(lǐng)域的新內(nèi)容。

1.2課程教學(xué)模式與手段

1）教師授課強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。授課重在引導(dǎo)，采用啟發(fā)性問題將內(nèi)容串起來，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考與探索。教師講解內(nèi)容及材料均是在“深度引導(dǎo)”的思想下設(shè)計(jì)的，并讓學(xué)生動(dòng)手“做點(diǎn)什么”，每周均有解題和編程實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。例如，將主題為“為什么計(jì)算機(jī)能夠解題”分解為兩個(gè)子問題：①計(jì)算機(jī)能干什么？②人工如何解題？雖然計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大，但內(nèi)部只有簡單的“bit操作”。要求學(xué)生利用3個(gè)最簡單的bit操作：bit反轉(zhuǎn)、置零、bit條件反轉(zhuǎn)完成。討論①為什么會(huì)需要像哈希表這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？②如何理解哈希表反映了使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行效率和空間開銷的優(yōu)化等問題？結(jié)果表明，學(xué)生的參與度、學(xué)習(xí)態(tài)度和探究精神均有較大提高。2）增設(shè)討論課。在講授計(jì)算機(jī)問題求解課程時(shí)，教師對學(xué)生在自學(xué)過程中適時(shí)引導(dǎo)是教學(xué)的關(guān)鍵。除在授課過程中啟發(fā)式提問和重點(diǎn)分析式引導(dǎo),還專門設(shè)立討論課，討論課與理論課在教學(xué)時(shí)間上按周同步，分小班進(jìn)行，確保教師能夠關(guān)注到每位學(xué)生，做到人人發(fā)言。討論課的增設(shè)在于了解學(xué)生自學(xué)和聽課的效果，回答學(xué)生的疑問，通過討論問題和習(xí)題練習(xí)加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。3）教學(xué)手段。（1）學(xué)生預(yù)習(xí)，教師重點(diǎn)講解，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。（2）問題引導(dǎo)，采取啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。（3）采用典型案例教學(xué)，選擇生動(dòng)例子解剖分析，避免長篇說教，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)到舉一反三、事半功倍的效果。

1.3課程監(jiān)督

1）課程監(jiān)督的概念。對教學(xué)過程的監(jiān)督是教學(xué)質(zhì)量保障體系中的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)督課程教學(xué)過程的目的是使教學(xué)活動(dòng)盡可能達(dá)到課程設(shè)定的目標(biāo)。具體到課程的教學(xué)過程監(jiān)督，主要指充分利用各種教學(xué)活動(dòng)機(jī)會(huì)，獲取學(xué)生的反饋，從而了解課程教學(xué)目標(biāo)對于學(xué)生的達(dá)成情況。“督”是后行動(dòng)作，強(qiáng)調(diào)在獲取學(xué)生的反饋后作出修正，使后續(xù)教學(xué)活動(dòng)更有利于達(dá)成課程設(shè)定的目標(biāo)。2）課程監(jiān)督內(nèi)容。圍繞課程在意識(shí)、知識(shí)、能力和技能4個(gè)方面設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)過程中對學(xué)生算法表達(dá)的訴求意識(shí)、對算法效率的敏感意識(shí)、算法創(chuàng)新意識(shí)等方面的養(yǎng)成進(jìn)行監(jiān)督，對數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)知識(shí)的積累以及兩者相互銜接的方法積累進(jìn)行監(jiān)督，對學(xué)生分析問題、解決問題能力培養(yǎng)、自我探索學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)、凝練問題能力培養(yǎng)以及技能訓(xùn)練進(jìn)行監(jiān)督。3）課程監(jiān)督方法。（1）在課堂上通過問題引導(dǎo)學(xué)生討論，實(shí)施基于問題的教學(xué)，進(jìn)行課堂監(jiān)督。（2）課后通過學(xué)生書面作業(yè)和程序設(shè)計(jì)練習(xí)，特別是設(shè)計(jì)一些容易出錯(cuò)或方法靈活、較有挑戰(zhàn)性的程序設(shè)計(jì)練習(xí)，實(shí)施作業(yè)監(jiān)督。（3）考核過程中注重對學(xué)生意識(shí)、知識(shí)、能力和技能的系統(tǒng)性考查，綜合利用筆試、機(jī)試等手段，進(jìn)行考核監(jiān)督。（4）課余時(shí)間通過面談與通訊、網(wǎng)絡(luò)等多種途徑與學(xué)生溝通和交流，根據(jù)學(xué)生的各自特點(diǎn)和具體需求針對性地進(jìn)行指導(dǎo)，開展課余監(jiān)督。

1.4授課效果

課程體系采用自學(xué)、授課、討論與監(jiān)督為一體的授課體系，貫徹深入引導(dǎo)、自我探索的教學(xué)理念，完整兩年的教學(xué)周期結(jié)束時(shí)，學(xué)生反饋?zhàn)畲蟮氖斋@就是自我探索和學(xué)習(xí)能力得到提高。實(shí)踐表明，以全新的教學(xué)方式實(shí)施重組計(jì)算機(jī)問題求解課程效果良好。在后續(xù)教學(xué)實(shí)施中通過細(xì)節(jié)完善，更好地提高教學(xué)質(zhì)量。

2對當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育的啟發(fā)

2.1課程體現(xiàn)了多層次的系統(tǒng)工程

計(jì)算機(jī)問題求解課程巧妙地解決了意識(shí)、知識(shí)、能力、技能等4個(gè)層面的內(nèi)容，是系統(tǒng)工程。該課程以問題引發(fā)為核心的頂層設(shè)計(jì)，比如課程的定位是什么，面向的學(xué)生是怎樣的，包括學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)能力等，體現(xiàn)思維層次。課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)不僅包括各個(gè)知識(shí)點(diǎn)以及它們的銜接，還包括按照不同層次，不同階段進(jìn)行整合。后續(xù)的教學(xué)實(shí)施與監(jiān)控，反饋與改進(jìn)，遵循了系統(tǒng)工程規(guī)范。對于深度引導(dǎo)，課程將復(fù)雜艱澀的知識(shí)按照教師的深刻理解還原了問題本質(zhì)，從生活中的實(shí)例入手，課程設(shè)計(jì)中的具體問題引出“啟發(fā)式”教學(xué)精髓。課堂引導(dǎo)隨著知識(shí)層面引導(dǎo)的深入，知識(shí)落了地，對于學(xué)生的理解和構(gòu)建新的知識(shí)體系提供了基礎(chǔ)和原始素材。這就是“深”的含義，是“深入”“底層”之意。讓學(xué)生從感性方面直觀且不失科學(xué)性地構(gòu)建其知識(shí)體系。啟發(fā)教師們在計(jì)算機(jī)教育和課程改革中采取系統(tǒng)工程的方法，在未來教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐中多問幾個(gè)為什么。從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)來設(shè)計(jì)算例，用他們能理解的知識(shí)構(gòu)建新知識(shí)。使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不再是一種負(fù)擔(dān)，而是一種享受。

2.2課程側(cè)重于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和思維訓(xùn)練

在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生解決問題，輔以討論課進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更為積極主動(dòng)，課堂參與度高，課堂氣氛好。其學(xué)習(xí)能力是通過讓自身“做”來培養(yǎng)的，課程是把學(xué)生能力培養(yǎng)放在首位，強(qiáng)調(diào)對知識(shí)的深度掌握,提高學(xué)生舉一反三的學(xué)習(xí)效果和能力。同時(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的思維方式，帶動(dòng)其獨(dú)立思考并激發(fā)創(chuàng)造性思維，加大對學(xué)生的思維訓(xùn)練和創(chuàng)新性能力培養(yǎng)。

3結(jié)語

教學(xué)是高等學(xué)校的中心工作，本科教學(xué)是學(xué)校的生命線，課程建設(shè)是提高教學(xué)質(zhì)量最重要的環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對學(xué)生能力的培養(yǎng)，是計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中必須承擔(dān)的任務(wù)。講授好一門課程，不僅要對各知識(shí)點(diǎn)有深入理解，更需要有系統(tǒng)工程的方法，沒有相當(dāng)?shù)姆e累和更多投入是根本不可能的。計(jì)算機(jī)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(chǔ)上從頂層設(shè)計(jì)、過程實(shí)施與質(zhì)量監(jiān)控到后期檢驗(yàn)，完成了計(jì)算機(jī)課程教改的成功范例。陳道蓄教授倡導(dǎo)的“要像做科研一樣搞教學(xué)，要像做工程一樣做實(shí)施”，為計(jì)算機(jī)專業(yè)的教育教學(xué)改革和人才培養(yǎng)指引了創(chuàng)新之路。

作者：毛明志 單位：中山大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院