计算机问题求解传统计算机专业基础课程的整合与实践

计算机问题求解

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传统计算机专业基础课程的

整合与实践代开场白“复杂工程问题”必须具备下述特征（1），同时具备下述特征（2）-（7）的部分或全部：（1）必须运用深入的工程原理经过分析才可能得到解决；（2）需求涉及多方面的技术、工程和其它因素，并可能相互有一定冲突；（3）需要通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出创造性；（4）不是仅靠常用方法就可以完全解决的；（5）问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中；（6）问题相关各方利益不完全一致；（7）具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。如何将培养学生解决“复杂问题”的能力贯穿与本科四年教学的始终？-摘自中国工程教育专业认证通用标准2015年版前言问题1:我们该如何建设一门课?关键在于:上课究竟是为了什么?我们如何建设一门课程1.学生2.课程目标3.考核要求5.课程内容6.上课方式7.支持条件4.持续改进学生为什么需要这个课？要让学生得到什么？如何判定？通过什么内容来实现目标？什么上课方式对这样的内容最有效？问题２:怎样才是以学生为中心?如果我们的目标是培养学生的“研究能力”，那么必须回答：什么是“研究能力”？怎么才能让学生“得到”，而不是“应该得到”？问题３：那么究竟什么是我们期望学生得到的呢？意识、知识、能力、技能。任何一门课不应该以灌输知识为唯一目标！目标决定方式一般原则：意识：熏陶与引导知识：梳理和讲解能力：指导下的实践技能：足够的训练做到“无缝连接”，应该是我们的追求。问题４：为什么我们认为需要改革？当然是因为我们觉得现在的教学有问题。问题５：“关键问题”究竟是什么?主问题：思维与能力；辅问题：学生学习动力问题６：我们需要什么能力？学生如何得到能力？解决问题；终身学习课程建设的动机基本认识：学生能力不足受到普遍关注；其重要原因之一是课程教学没有能够很好地承担能力培养的任务；课程教学是整个教学活动的主体能力培养过多依赖高年级综合课程和毕业设计考试成绩不能反映学生实际能力特别是专业基础课程本应在能力培养方面发挥重要作用。改革的切入点专业基础课程在能力培养方面的作用以及实施方案课程目标本课程期望学生在以下四个方面达成目标:意识：建立在计算机科学领域持续追求效率更高，质量更好的算法的创新意识；知识：掌握能支持在计算机科学领域进行探索所需的离散数学、问题建模、数据抽象、算法设计与分析、算法复杂性理论等方面的基础知识；能力：具备分析问题，并采用一定策略进行算法设计的能力，并能对算法进行基本分析的能力；具备自我探索学习，并凝练问题的能力；技能：掌握熟练使用C++语言及其开发环境,实现能正确运行的程序的技能。本课程教学基本理念自我探索深度引导理论严密训练充分指定教材索引–教科书DH:DavidHarel,etc.:Algorithmics–theSpiritofComputing,3rded.PearsonEducation,2004(有高教社影印版)UD:UlrichDaepp,etc.:Reading,Writing,andProving–aCloserLookatMathematics,Springer-Verlag,2003(有清华社影印版)CS:CliffordStein,etc.:DiscreteMathematicsforComputerScientists,PearsonEducation,2011

(有电子社影印版)CZ:GaryChartrand,etc.:AFirstCourseinGraphTheory,Dover2012(有邮电社影印版)TC:ThomasCormen:IntroductiontoAlgorithms,3rded.MIT,2009

(有机工社影印版)TJ:ThomasJudson:AbstractAlgebra–TheoryandApplications,GNU,1997JH:JuarjHromkovic:AlgorithmicsforHardProblems–IntroductiontoCombinatorialOptimization,Randomization,Approximation,andHeuristics,2nded.Springer,2004WS:WalterSavitch:ProblemSolvingwithC++,7thed.PearsonEducation,2009

(有清华社影印版)关于本课程与传统课程的关系本课程建设的目标主观上是从期望目标出发的,不是为了替代哪些课程。但客观上，修读本课程的学生不需另外修读下列课程：计算机导论(如果那个导论是“导思维”的)离散数学程序设计数据结构计算机算法设计与分析四个论域及其基本要求论域1：计算入门与数学证明理解计算思维最核心的概念，了解计算的基本方法与局限接受基本的形式化训练，掌握抽象数学证明的基本方法论域2：经典数据结构与算法理解数据抽象，理解并能够应用常用的数据结构掌握重要的算法设计策略，以及算法设计与分析的基本理论与方法理解并能够应用支持上述内容的离散数学工具与方法论域3：典型应用问题及其求解方法掌握典型应用中抽象出来的重要算法问题的求解方法理解并能够应用支持上述内容的离散数学工具与方法论域4：复杂性理论初步与“难”问题的算法掌握复杂性理论的基本内容与问题规约方法理解解决“难”问题的主要方法、技术以及相关的重要理论结果建设初期最引起“质疑”的问题程序设计教学不在课堂上“讲编程”“思想”和“基于语言的技能”分别处理（离散）数学希望“强化”但“强化”的方式不是增加系统讲授时间“反复”和“应用”“浸入式”论域1：计算入门与数学证明1-01：为什么计算机能解题1-02：什么样的推理是正确的1-03：常用的证明方法1-04：基本的算法结构1-05：数据与数据结构1-06：算法的描述1-07：不同的程序设计方法1-08：集合及其运算1-09：关系及其基本性质1-10：函数1-11：算法方法1-12：算法正确性1-13：有限与无限1-14：算法的效率1-15：问题的难度1-16：基本计算模型与不可

计算性1-17：并行与并发1-18：模算术与费马小定理论域2：经典数据结构与算法2-01：算法问题与解题的算法2-02：组合与计数2-03：分治法与递归2-04：递归及其数学基础2-05：离散概率基础2-06：概率分析与随机算法2-07：排序与选择2-08：基本数据结构2-09：堆与堆排序2-10：Hashing方法2-11：搜索树2-12：动态规划2-13：贪心算法2-14：用于动态等价关系的

数据结构2-15：图的基本概念2-16：图的计算机表示与遍历2-17：树的数学性质2-18：最小生成树算法论域3：典型应用问题及其求解方法3-01：单源最短通路算法3-02：多源最短通路算法3-03：图中的匹配与覆盖3-04：图的连通度与网络流3-05：最大流算法3-06：图论中的其它专题3-07：矩阵计算3-08：线性规划3-09：多项式与FFT3-10：群与拉格郎日定理3-11：环与域3-12：数论基础3-13：数论算法3-14：密码算法3-15：代数编码3-16：群与对称3-17：串匹配3-18：计算几何算法论域4：复杂性理论初步与“难”问题的算法4-01：问题的形式化描述4-02：NP完全理论初步4-03：伪多项式算法4-04：分枝-界限算法4-05：局部搜索算法4-06：松弛算法4-07：近似算法的基本概念4-08：覆盖问题与最大割集

问题4-09：背包问题4-10：旅行推销商问题4-11：Bin-Packing问题4-12：随机算法的基本概念4-13：素性判定问题4-14：等价测试问题4-15：最小割集问题4-16：可满足问题4-17：去随机方法4-18：启发式算法课程指南与书面考试每学期开始时将课程指南发给学生，以“周”为单位安排本学期的学习任务。..\教学\珠峰计划班教学资料\2014级\第2学期\计算机问题求解-课程指南-2014级第2学期.docx试题实录..\教学\珠峰计划班教学资料\2014级\第1学期\计算机问题求解试题-2015-01.docx..\拔尖班问题求解试题-2015-06.docx课堂实践示例计算入门:

..\教学\珠峰计划班教学资料\2014级\第1学期\计算机问题求解-2014-10-13-基本的算法结构.ppt

数据与结构:

..\教学\珠峰计划班教学资料\2012级\第1学期\计算机问题求解-2012-10-30-数据与数据结构.ppt..\教学\珠峰计划班教学资料\2014级\第2学期\计算机问题求解-2015-04-20-基本的数