東北大學(xué)算法課程設(shè)計(jì)

東北大學(xué)算法課程設(shè)計(jì)一、課程目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：

1.學(xué)生能夠理解算法的基本概念，掌握常用的算法設(shè)計(jì)與分析方法。

2.學(xué)生能夠掌握東北大學(xué)算法課程中涉及的排序、查找、圖論等核心算法。

3.學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的算法知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，提高問(wèn)題求解能力。

技能目標(biāo)：

1.學(xué)生能夠運(yùn)用算法思想，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的程序解決問(wèn)題，培養(yǎng)編程實(shí)踐能力。

2.學(xué)生能夠通過(guò)分析算法復(fù)雜度，評(píng)估算法性能，提高算法優(yōu)化能力。

3.學(xué)生能夠通過(guò)課程學(xué)習(xí)，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通表達(dá)及解決問(wèn)題的能力。

情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)：

1.學(xué)生對(duì)算法產(chǎn)生濃厚的興趣，樹(shù)立學(xué)習(xí)信心，培養(yǎng)積極向上的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到算法在計(jì)算機(jī)科學(xué)及生活中的重要性，增強(qiáng)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的認(rèn)同感。

3.學(xué)生能夠遵循社會(huì)主義核心價(jià)值觀，將所學(xué)知識(shí)用于國(guó)家和社會(huì)的發(fā)展，具備良好的社會(huì)責(zé)任感。

課程性質(zhì)分析：

本課程為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握算法設(shè)計(jì)與分析的基本方法，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

學(xué)生特點(diǎn)分析：

學(xué)生具備一定的編程基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，具有較強(qiáng)的邏輯思維能力，但部分學(xué)生對(duì)算法的學(xué)習(xí)可能存在恐懼心理。

教學(xué)要求：

1.教師應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)例分析，掌握算法設(shè)計(jì)方法。

2.教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，因材施教，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心。

3.教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

二、教學(xué)內(nèi)容

1.算法基本概念：算法復(fù)雜度、時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度、算法效率等。

教材章節(jié)：第一章算法概述

2.排序算法：冒泡排序、選擇排序、插入排序、快速排序、歸并排序等。

教材章節(jié)：第二章排序算法

3.查找算法：順序查找、二分查找、哈希查找等。

教材章節(jié)：第三章查找算法

4.圖論算法：深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索、最短路徑算法、最小生成樹(shù)算法等。

教材章節(jié)：第四章圖論算法

5.算法設(shè)計(jì)與分析：分治策略、貪心策略、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、回溯算法等。

教材章節(jié)：第五章算法設(shè)計(jì)與分析

6.算法應(yīng)用實(shí)例：實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的算法問(wèn)題及解決方案。

教材章節(jié)：第六章算法應(yīng)用實(shí)例

教學(xué)內(nèi)容安排與進(jìn)度：

第1周：算法基本概念及復(fù)雜度分析

第2-3周：排序算法

第4周：查找算法

第5-6周：圖論算法

第7-8周：算法設(shè)計(jì)與分析

第9周：算法應(yīng)用實(shí)例及課程總結(jié)

教學(xué)內(nèi)容確?？茖W(xué)性和系統(tǒng)性，結(jié)合教材章節(jié)進(jìn)行組織，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生掌握算法核心知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力。

三、教學(xué)方法

本課程將采用以下多樣化的教學(xué)方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性：

1.講授法：教師通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)言、形象的比喻和具體的事例，講解算法的基本概念、原理和算法分析的方法。對(duì)于理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，如算法復(fù)雜度分析，采用講授法有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識(shí)。

相關(guān)內(nèi)容：算法基本概念、算法復(fù)雜度、算法設(shè)計(jì)與分析

2.討論法：針對(duì)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和問(wèn)題解決能力。

相關(guān)內(nèi)容：排序算法、圖論算法、算法設(shè)計(jì)與分析

3.案例分析法：通過(guò)分析經(jīng)典算法案例，使學(xué)生了解算法在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

相關(guān)內(nèi)容：查找算法、圖論算法、算法應(yīng)用實(shí)例

4.實(shí)驗(yàn)法：結(jié)合課程內(nèi)容，安排相應(yīng)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，加深對(duì)算法原理和實(shí)現(xiàn)方法的理解。

相關(guān)內(nèi)容：排序算法、查找算法、圖論算法、算法應(yīng)用實(shí)例

5.小組合作學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組合作，共同完成課程項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。

相關(guān)內(nèi)容：算法設(shè)計(jì)與分析、算法應(yīng)用實(shí)例

6.互動(dòng)式教學(xué)：在課堂上，教師與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，提問(wèn)、解答學(xué)生的疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，提高課堂參與度。

相關(guān)內(nèi)容：全程涉及

7.情境教學(xué)法：創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在實(shí)際問(wèn)題中學(xué)習(xí)算法知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際應(yīng)用能力。

相關(guān)內(nèi)容：算法應(yīng)用實(shí)例

四、教學(xué)評(píng)估

為確保教學(xué)評(píng)估的客觀、公正，本課程將采用以下評(píng)估方式，全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果：

1.平時(shí)表現(xiàn)：包括課堂出勤、課堂討論、提問(wèn)及回答問(wèn)題等，占總評(píng)成績(jī)的20%。

-課堂出勤：考察學(xué)生的出勤情況，鼓勵(lì)學(xué)生按時(shí)參加課程學(xué)習(xí)。

-課堂討論與提問(wèn)：鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，提問(wèn)和回答問(wèn)題，培養(yǎng)其批判性思維和溝通能力。

-小組合作：評(píng)估學(xué)生在小組合作中的表現(xiàn)，包括團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通能力和解決問(wèn)題能力。

2.作業(yè)：共設(shè)置6次作業(yè)，占總評(píng)成績(jī)的30%。作業(yè)內(nèi)容與課程內(nèi)容緊密相關(guān)，旨在鞏固所學(xué)知識(shí)，提高實(shí)際應(yīng)用能力。

-算法原理與應(yīng)用：要求學(xué)生分析并實(shí)現(xiàn)特定的算法，培養(yǎng)編程實(shí)踐能力。

-算法分析與優(yōu)化：培養(yǎng)學(xué)生分析算法性能，進(jìn)行算法優(yōu)化的能力。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：共設(shè)置4次實(shí)驗(yàn)，占總評(píng)成績(jī)的20%。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程、結(jié)果與分析，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和分析能力。

4.期中考試：占總評(píng)成績(jī)的10%?？荚噧?nèi)容涵蓋前半學(xué)期的課程內(nèi)容，旨在檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)算法基本概念和方法的掌握。

5.期末考試：占總評(píng)成績(jī)的20%?？荚噧?nèi)容涵蓋整個(gè)學(xué)期的課程內(nèi)容，側(cè)重于考察學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。

6.課程項(xiàng)目：占總評(píng)成績(jī)的10%。要求學(xué)生以小組形式完成一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用背景的算法項(xiàng)目，評(píng)估內(nèi)容包括項(xiàng)目報(bào)告、項(xiàng)目演示和答辯。

教學(xué)評(píng)估將綜合以上各個(gè)方面，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)明確、公正，旨在激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其算法設(shè)計(jì)和分析能力，提高實(shí)際應(yīng)用水平。同時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生反饋，指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效果。

五、教學(xué)安排

為確保教學(xué)進(jìn)度合理、緊湊，同時(shí)考慮學(xué)生的實(shí)際情況和需求，本課程的教學(xué)安排如下：

1.教學(xué)進(jìn)度：

-第1周：算法基本概念及復(fù)雜度分析

-第2-3周：排序算法及作業(yè)一

-第4周：查找算法及作業(yè)二

-第5-6周：圖論算法及作業(yè)三

-第7-8周：算法設(shè)計(jì)與分析及作業(yè)四

-第9周：算法應(yīng)用實(shí)例及課程總結(jié)

-第10周：期中考試

-第11-14周：課程項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、二

-第15周：課程項(xiàng)目展示與答辯

-第16周：期末考試復(fù)習(xí)

-第17周：期末考試

2.教學(xué)時(shí)間：

-理論課：每周2課時(shí)，共計(jì)34課時(shí)。

-實(shí)驗(yàn)課：每周2課時(shí)，共計(jì)16課時(shí)。

-期中考試：2課時(shí)。

-期末考試：2課時(shí)。

-課程項(xiàng)目：課外時(shí)間進(jìn)行，課內(nèi)安排2課時(shí)進(jìn)行展示與答辯。

3.教學(xué)地點(diǎn)：

-理論課：東北大學(xué)教學(xué)樓XXX教室。

-實(shí)驗(yàn)課：東北大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室XXX。

4.作業(yè)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

-作業(yè)：每2周布置一次，共6次。

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每次實(shí)驗(yàn)后提交，共4次。

5.考試安排：

-期中考試：第1