馬漢杰++馮杰++黃海

【摘 要】《算法導論與體系結構》課程是電子信息技術類的基礎課程，但也比較強調實踐性。本文針對當前該課程教學中存在的問題，探索基于案例驅動的算法導論與體系結構教學改革，探索算法導論與體系結構教學中案例設計，并將其應用于實際教學過程中。

【關鍵詞】算法 體系結構 案例驅動 教學改革

IT技術已成為社會發(fā)展的主要核心技術之一，在過去短短的幾十年時間里，IT技術涉及通信領域（移動通信的交換設備、基站和手機、IP電話等）、消費類電子設備（數字照相機、攝像機、機頂盒、家庭影院系統等）、機器人及各種自動控制系統等典型應用，這些都離不開算法實現。對電子信息類學生而言，《算法導論與體系結構》課程的開始，能夠使其了解和掌握算法與體系相關的實用技術。但是算法與體系結構技術的發(fā)展，其速度都超出我們的預料。同時，應用的發(fā)展又不斷地對技術的發(fā)展提出許多新的更高的要求，形成一個相互促進的良性循環(huán)。

1. 課程特點及教學現狀

《算法導論與體系結構》順應這一發(fā)展方向而為電子信息科學與技術專業(yè)信號處理方向學生開設的專業(yè)課。但是就目前的課程內容和教學體系來看，本課程雖然介紹了一些經典算法相關的知識，但針對性不強，無法有效激發(fā)學生主觀能動性，而且當前所采用教材主要還是以傳統理論，與本系其他課程如數字圖像處理、智能信息處理、模式識別等方面聯系不是很緊密，并且也不符合目前IT技術新的應用特別是多媒體相關領域的發(fā)展方向。因此，如何利用《算法導論》課程平臺，使學生能對數字信號處理、數字圖像處理、模式識別等方面有一個更為深入的認識，并使本專業(yè)畢業(yè)生具有利用實際算法解決實際問題的實踐能力是本教改項目所要解決的重要問題。

針對上述問題，從C語言、數據結構等基礎知識介紹入手，以面向應用為導向進行課程開發(fā)和設計，強調實踐教學行動的過程屬性，按照典型的實踐項目開發(fā)過程邏輯編排課程內容，設計教學環(huán)節(jié)，組織教學過程。通過該課程的實踐探索，開發(fā)一套行之有效的課程教學體系，進而推廣到其他類似課程，全面提升學生的就業(yè)競爭能力

2. 算法導論與體系結構教學中案例設計探索

在案例教學中，教師根據課堂教學目標和教學內容的需要，以現實生活中的一些應用為藍本，通過設計具體教學案例，讓學生把自己納入案例場景，引導學生參與分析、討論、實踐等，通過討論或者研討來進行學習的一種教學方法。

案例教學首先要有明確的教學計劃，主要包括特定的教學對象、明確的教學目的、具體追求的教學效果和對教學過程的整體設計及其控制。課程教學中所使用的案例既不是編出來講道理的故事，也不是寫出來闡明事實的事例，而是為了達成明確的教學目的，基于一定的事實而編寫的故事。

在《算法導論與體系結構》課程中，我們采用了以下幾個方面來探索案例設計：

2.1 課程定位與目標

《算法導論與體系結構》在強調算法原理的基礎理論的同時，與實踐和應用緊密結合，在教學中占有舉足輕重的地位。在課程設計上本著以“實際、實用、實踐”為原則，淡化理論知識，突出應用技術。通過本課程的學習，使學生較系統地掌握算法開發(fā)編程環(huán)境，對其編程語言和開發(fā)流程有基本的了解，具備基本的算法設計開發(fā)與實現能力。

以應用實踐引領知識、技能和態(tài)度，讓學生在完成具體應用的過程中學習相關知識，發(fā)展學生的綜合能力；掌握用所學知識解決實際問題的方法與手段，增強對各種問題能以多角度探尋解決問題的道路的素質；并具有良好的科學態(tài)度和創(chuàng)新精神，合理地提出新思想、新概念、新方法的素養(yǎng)。

2.2課程內容與教學設計

《算法導論與體系結構》課程的內容設計應體現連續(xù)性、實用性和前沿性，旨在使學生了解業(yè)界最新的算法技術發(fā)展動態(tài)和發(fā)展方向并具備一定的實踐能力，因此必須緊跟國際潮流重新選擇課程內容。另外，由于學生在之前的學習過程中已經修完了數字信號處理、數字圖像處理等必修課程，也有模式識別、機器視覺和多媒體技術之類的選修課程，因此在教學設計中也充分考慮與前面的課程相融合，從實際的角度來鞏固所學知識。同時也注重教學內容的實用性和針對性，以實踐性知識為主，陳述性知識為輔，使學生能更充分地了解相關算法在各個領域的應用狀況。

在教材內容的篩選上，盡量選用近兩年比較新的教材作為主要教材，以在網絡中及時更新的IT公司筆試題目作為輔助材料，并將算法應用的成熟案例（如業(yè)界比較成熟的方案或自己的橫向課題）作為實例介紹給學生。力求選擇的案例來自生產實際，同時充分考慮其復雜度和實用性，以保證學生在完成時態(tài)度認真，并能有效促進學生興趣，拓展學生能力。

在教學方法上，強調以學生為主體、以教師為引導，將理論教學和實踐教學集成化，使課堂學習融“教、學、做”為一體。在教學過程中注重學生學習方案的設計，運用自學、講授、答辯、咨詢、示范、操作多種形式進行教學。在具體的教學方案中要注重目標、過程、情感、結果的設置，充分調動學生個體和班、組團體的主觀能動性，激發(fā)學生學習熱情，使學生能力得到全面的發(fā)展和提高。

2.3實踐環(huán)節(jié)設計

在前期的課程如數字圖像處理、智能信息處理等都具有相應的課程設計環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，學生會根據教師要求用Matlab或C語言實現一個比較系統的算法或方案。而在《算法導論與體系結構》的實踐環(huán)節(jié)，可以充分利用這些算法或方案設計的結果，與實際的IT應用相結合，讓學生真正體會算法是如何實現的。選擇比較成熟的項目或案例都，可以充分地把理論知識、實踐技能與實際應用環(huán)境結合在一起。在課程實踐過程中要充分發(fā)揮學生的主體作用，給學生以足夠發(fā)揮的空間，讓學生真正動起來，激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力、自我控制與管理能力、做計劃的能力和評價的能力。同時，以小組協作式進行實驗，有利于發(fā)揮學生的團隊合作精神，培養(yǎng)學生的協調人際關系能力，增強社會責任感。通過完成典型項目或任務，激發(fā)學生的學習動機，使之獲得完成工作任務所需要的綜合能力，提高自身素質。

2.4 教學團隊建設

在《算法導論與體系結構》課程建設的教師團隊中，進一步加強與行業(yè)、企業(yè)及各種社會教育資源的深度合作，選擇長期在一線從事相關科研工作的教師作為主體，同時邀請業(yè)界資深技術人員做補充。教師團隊自于實際企業(yè)，有著豐富的、實實在在的企業(yè)生產、管理經驗，這些教師的經歷本身就是很好的案例。業(yè)界專業(yè)人士參與實踐課程設計，直接走上講臺，把技術開發(fā)崗位中需要的技術能力以及開發(fā)過程真實的描述出來，加深學生融入案例場景。

3. 結語

《算法導論與體系結構》課程是電子信息技術類的基礎課程，但也比較強調實踐性。一定要與當前飛速發(fā)展的機器學習、數據挖掘等IT技術相結合，將導航、機器人、移動互聯網等實際應用加入案例，才能不斷完善該課程教學內容，提高案例教學效果。

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