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摘要培养学生工匠精神、算法创新能力和解决实际问题的能力是计算机科学与技术、软件工程等专业的核心任务之一。针对算法设计与分析课程的教学，本文提出了一个集课程思政、算法竞赛和实践案例为一体的教学改革的方案。该教学改革方案的实践取得了好的效果。
关键词算法竞赛；协同育人；团体协作；过程评价
1引言
人工智能时代，算法是科技原力。创造力则是人工智能的核心算法突破方向之一。培养具有创新能力和实践能力的算法类应用型人才是高等院校的责任。《算法设计与分析》课程是培养该类人才的主要载体，也是培养计算机专业学生创新能力的重要课程之一。学生掌握本课程知识的多少及解决问题能力的强弱，直接关系到学生后续的专业课学习，直接影响培养出应用型人才的质量，故亟需对《算法设计与分析》课程进行改革探索。算法类的竞赛作为培养学生创新能力和实践能力、深化课程改革的有效途径。“赛教融合，以赛促学”这种模式在应用型人才培养上取得一定的成果[1]。校企合作协同育人能够解决应用型本科高校学生应用能力培养与社会需求不能接轨的问题，能够培养符合产业需求的应用型人才[2]。赛教融合和校企合作是《算法设计与分析》课程教学改革的重要实施方式。本文研究的教学改革主要围绕学生算法创新能力和解决实际问题的能力（双能力）培养，实施赛教融合和校企合作方式，重构教学内容，采用混合教学方式，将教学从朴素的以知识为中心转换为以应用为中心，将考核方式从期末考试转为过程主导的考核，力求提高教学质量。
2传统教学中待解决的不足
（1）重理论轻实践。“灌输式”的理论教学和“复制式”的实验教学，导致学生的学习浮于表面，很难激发学生的创新意识，也很难提高学生解决实际问题的能力[3]。（2）学生基础差异性大，课程深度难以掌控。逻辑思维能力强、学习态度好的学生能够很好掌握知识点，并能够将其应用到实践中。相对弱的学生掌握知识点则有一定困难，实践效果差。（3）翻转课堂的尴尬。线上学习无法保证学习效果。虽然布置课前预习，并在课堂进行交流探讨，但学生没有认真预习，导致课堂上存在教师期待满满、学生却无动于衷的尴尬境地[4]。（4）校企协同育人形式较为单一，缺乏以学生为中心的技术输入途径，且覆盖面有限。（5）教学团队参与深层次人才培养投入不够。团队成员工作量大，科研教研工作难以兼顾。
3教学改革思路
一流课程建设应该坚持以人才培养为中心，培养具有社会责任感、创新精神和实践能力，适应地方经济发展的应用型人才[5]。《算法设计与分析》需按照一流课程标准来改革和建设。图1中所示，《算法设计与分析》教学改革思路主要包含一个中心，即学生双能力的培养；以及两个实施，赛教融合和校企合作，构建多方协同育人的新模式。图1教学改革思路针对教学不足，提出教学创新的措施：（1）赛教融合，学生能将理论教学应用到竞赛中，同时利用竞赛验证理论教学。（2）学生双能力的培养，借助竞赛来培养学生的创新能力，通过企业实训培养学生的实践能力。（3）线上线下混合式教学，采用互动式翻转课堂、小组协作方式和沉浸式竞赛教学方法，丰富学生的课堂学习内容。（4）深化校企合作，校企共建算法竞赛，提高本科教学水平和培养学生创新创业能力。它将算法设计策略、算法实现、算法竞赛和思政元素融合，重构教学内容，采用线上线下混合式教学模式，通过实施以学生为中心的教学方法和多元化评价，使学生迅速掌握理论知识，提高教学效率和学习效果。
3.1教学内容的创新
课程内容不再拘泥于课本知识，引入算法竞赛、思政元素、行业竞赛等内容。（1）思政元素与专业知识的融合。每种算法策略都有一个算法框架，这是人类智慧的体现。如分治法的基本思想就是分而治之，当遇到一个复杂任务时，可以将其分为多个小型且简单的任务来解决。高效核酸检测题就是一个很好的分治法例子。它的题解是开放的，学生需要从效率和为人民服务等角度来回答。学生的答案体现了他们的职业素养。图3显示了专业知识与思政元素的深度融合。教师从算法知识点挖掘思政元素，并融合于课程资源、教学内容和实验作业，将其传授给学生。（2）算法竞赛可以有效地促进教学内容的改革。算法竞赛的试题出题人都是软件行业骨干精英。试题具有引导性、前瞻性、创新性。学科内知识融合贯通、不同学科间的学科交叉，从广度和深度丰富了《算法设计与分析》课程的教学内容。在算法竞赛试题中，有许多题目可以引入教学。例如居民集合（2015年蓝桥杯）和三足鼎立（2021年天梯模拟赛）等。（3）行业竞赛可以使教学紧跟时代发展。在教学过程中融入在数字经济时代举办的竞赛，如广东省举办的工业大数据算法比赛和华为ICT实践赛。这些行业的比赛题目可以在教学过程中引入，拉近与产业的距离，培养学生的双能力。
3.2教学方法的创新
线上线下混合教学是在线学习和传统课堂教学的相互结合与补充，既发挥教师的主导作用，也能体现学生的主体性。线上线下混合教学过程分为：课前线上学习、线下课堂教学、作业和实验报告。具体的混合教学过程如图4所示。首先，教师提前布置线上学习任务，学生则通过学习通自学相关知识点。其次，在理论课堂上课之前，先测试学生对基本知识点的掌握情况。然后，在课堂上采用知识点归纳总结、主题讨论、算法竞赛方式进行知识传授。最后，布置线上作业或分组任务，要求学生查阅相关资料，组队完成任务或作业。该教学模式可以突破传统课程时间和空间限制，极大丰富教学过程，提高学生学习创造性。
3.3混合教学环境的创设
本课程利用算法竞赛平台（PTA或洛谷）实现从任务驱动教学到团队竞赛。理论课堂上的知识点归纳总结后，教师给学生演示一个具体的简单案例或从笔架山算法小队（微信公众号）中查看竞赛模板，然后再给学生布置一个团队竞赛的任务。这个团队任务与之前演示的案例存在一定的相似性。这样可以给学生铺设好前奏，留给学生思考的空间，能够最大限度地调动所有学生的积极性，使学生们都能够参与课堂活动。
3.4教学评价的改革
教师利用已有的教学资源开展教学，对完整教学过程进行跟踪检测和实时评估。学生课前预习、课堂互动、主题讨论、团队协作方面的表现和章节测试、期末考试，全面反映学生学习结果。根据学习通平台记录学生的学习轨迹，优化课程教学内容。本课程的评价为过程性评价与终结性评价相结合。本课程的过程性评价占30~40%，终结性评价60~70%（视平时开展辅助教学活动而定），具体评价内容如表1所示。
3.5教学团队
教学团队在人才培养的广度和深度都发挥重要作用，是人才培养质量的保障。教学团队建设模式如图5所示，教学团队成员共享各种教学资源，通过团队的协作机制促进团队成员在教学以及科研业务方面的彼此交流、相互协作，达到共同成长。教学团队教学的优势有：（1）科教融合。教学团队利用学科竞赛、教研项目等形式，将自身的科研思路和手段融入教学。团队成员近年多次指导学生参加挑战杯和算法竞赛等创新活动，并在这些学科竞赛中获奖。团队成员间协同研究，共同申报专利和软件著作权，共同申报省自然科学基金面上项目，并获得立项。（2）校企合作。企业导师将项目的问题或竞赛试题带进课堂，学生可以将理论知识应用于求解实际问题，可以更好地把握行业发展脉搏。（3）教学创新。由于课程内容量大、难点多，团队成员协同合作将教学内容整合，编写适合二本院校的教学资源，积极探索“线上自主探究+线下协作研讨”的有效融合，以便达到最佳教学效果。
4改革效果
本课程在2021年获得校级一流课程和校级思政示范课程。课程网站目前访问量达到30万+，思政教学评价96.2分。学生学习算法的兴趣增长了30%，参加寒期算法集训的人数从10多人到40多人。此外，参加算法竞赛的学生需要学习该课程，故在B站和微信公众号上发布竞赛培训视频和基础算法视频。教学团队协同研究、共同成长，编写本课程教材，前五章节已完成；积极申报科研项目，已获得省自然科学基金面上项目和教育部协同育人项目各一项。2021年学生参加算法竞赛成绩：2021广东程序设计大赛（GDCPC）铜奖(1队)，韩山师范学院历史上最好成绩；全国大学生数学建模省一等奖（1队）、省二等奖（2队）、省三等奖（1队）；第十一届蓝桥杯省赛一等奖（1人）、二等奖（6人）、三等奖（10人）；第十一届蓝桥杯国赛优秀奖（1人）；第六届天梯赛省高校三等奖（2队）、省团队三等奖（2队）、全国个人三等奖（1人）；校级2021年“互联网+”大学生创新创业大赛主赛道创意组金奖；2021睿抗人工智能赛道省赛省三等奖（1人）、优胜奖（3人）；华为中国大学生2021年ICT大赛-广东实践赛本科组优胜奖（1人）；广东工业大数据省赛省三等奖（1队）；2021年CCPC广州站优秀奖（1队）；2021年第四届传智杯全国大学生IT技能大赛二等奖（1人）。
5结束语
综上所述，本文围绕“培养应用型人才”目标，重点突出学生双能力的培养，提出赛教融合、校企合作两大发展路径，通过将算法竞赛和行业竞赛有机融入课程建设中，起到了很好的以赛促教、以赛促学；深化与深圳信盈达有限公司等协同合作，促进产业技术向高校的良性过渡和转化，取得了良好的实践效果。
参考文献
[1]赵小刚,王峰,汪鼎文,等.以学科竞赛为抓手的产学协同育人模式研究.计算机教育,2021,316(4):46-50
[2]张天华,柴丽娜.校企合作,协同育人的应用型人才培养路径探析.渤海大学学报：哲学社会科学版,2020,42(3):146-149
[3]屠添翼,聂方彦,易明.赛教融合的地方高校计算机专业人才培养模式研究.教育教学论坛,2019,409(15):63-64
[4]邱泽敏,董美霞.新工科背景下应用型本科算法类课程的深度改革.计算机教育,2021,319(7):23-27
[5]李慧,施珺,陈艳艳,等.线上线下混合式一流课程建设的探索与实践.计算机教育,2021,319(7):183-187
作者:田小霞 单位:韩山师范学院计算机与信息工程学院