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嘉應學院通識教育選修課程教學大綱

一、課程信息

課程負責人 陳廣明 職稱 副教授 授課

專業 計算機學院計算機科學與技術專業

課程名稱

（中文） 計算思維與算法競賽

課程名稱

（英文） Computational Thinking and Algorithmic Competition

周學時/學分 周學時: 2 學分:2

總學時及學時分配 總學時: 32 理論學時: 16 實驗學時:8 實踐學時:4

所屬模塊

（限選1項） □人文社會科學 □自然科學與技術 □藝術與審美

□教師教育 √創新創業 ￡客家文化

二、課程簡介

本部分簡要地介紹課程的學科背景、開設目的和意義、課程內容的中心和重點、課程的總體特點等。

計算思維就是包括利用網絡在內的計算系統進行問題求解的思維方式，它的核心是“計算系統”和“問題求解”，是將邏輯思維、算法思維、系統思維、網絡思維和數據思維結合的綜合性思維。計算思維隨著計算機科學的發展和應用得到了廣泛的重視，已經成為現代教育中最值得重視的能力培養目標。

計算系統的概念已經從傳統意義上的是計算機系統擴展到手機、筆記本電腦、云-端計算范式（Web，云計算）、網絡（互聯網、融合網、物聯網）和上述得以有效工作的邏輯與機理，隨著人工智能機器學習等技術的發展，其范圍也已涵蓋社會生活的方方面面；問題求解也不光是科學技術問題和工程問題，還包括經濟社會問題。因此計算思維是所有現代人尤其是大學生所必備的素質要求。

算法競賽已經成為計算機專業學生提高計算思維和算法能力的重要途徑，各大高校尤其是名牌大學甚至將競賽同基礎算法教學合而為一，實踐證明算法競賽對學生綜合能力的提高具有非常明顯的效果。我校也積極參加國家和省級的算法競賽，成績穩步提高，目前已經位列同類院校前列。通過競賽培養了大量的學生，為他們被國內知名企業錄用和深造提供了良好的條件和基礎。

算法競賽是培養計算思維的最佳途徑，ACM等競賽所必須的分析、建模、求解過程和貫穿其間的思維模式，問題驅動的思維過程和小組學習合作學習的團隊精神培養在計算思維的形成過程中起到了重要的作用。

計算思維的提高直接導致了創新能力的增強，為大學生創新創業工作的開展提供了有力的支持。

本課程的內容包括（1）計算思維應用于算法學習的范式模塊，主要介紹計算思維的概念、問題的分析、建模、求解和編程的基本方法以及如何將計算思維作為思考和求解的有力武器。（2）基礎算法學習，通過基礎算法學習將計算思維過程和范式介紹給學生，使得他們初步建立起如何應用計算思維的范式進行思考的習慣；（3）ACM進階算法，通過進階算法的學習和實踐，主動應用計算思維去思考問題，最終實現對計算思維要素的深入理解和主動應用；（4）競賽實踐環節，通過參加藍橋杯省賽和廣東大學生程序設計競賽選拔賽檢驗學生的計算思維能力和算法能力，進一步在限制性環境下問題求解的過程中體會計算思維和算法應用的基本范式，提高思維的強度和韌度。

本課程以計算思維能力培養為目標，將算法理論和實踐密切結合，同時參加各種競賽活動，進一步強化教學效果。本課程具有一定的探索性質，希望能夠總結出適合我校的將計算思維、算法競賽和創新過程有機結合的方案。

三、使用教材

作者，書名，出版社，出版時間

1.自編教材（未出版）

（1）自編算法理論課程講義

（2）自編算法實驗

（3）計算思維和算法競賽網絡材料選編

2. 選用教材

（1）劉汝佳 算法競賽入門經典 清華大學出版社 2014年6月

四、教學目標

（本部分從學生的學習成效角度進行簡要列舉，即學生在學習本課程后要達到的主要目標，如學會什么知識、具備什么能力等等。學習目標不宜過多，盡量控制在5個以內。特別注意:本部分不是陳述老師擬教授和/或訓練的內容。）

用動詞開頭，表示學生學習后能夠“做”或“做出”什么，下同

1.具備計算思維

2.掌握基本算法

3.具備求解一般難度算法問題的能力

五、教學方法

為完成教學目標而采用的主要教學方法和手段，以及方法和手段的改革情況。

1、 提供豐富的網絡教學資源和規范的教學目標；

2、 提供及時的答疑指導；

3、安排實驗場所和現場試驗指導

4、采用任務驅動的教學模式，以小組學習和合作學習為手段進行課程學習。

六、課程在學生培養中的地位和作用

課程開設的必要性及其在教學計劃中對學生培養的作用。

計算思維隨著計算機科學的發展和應用得到了廣泛的重視，已經成為現代教育中最值得重視的能力培養目標。算法競賽已經成為計算機專業學生提高計算思維和算法能力的重要途徑，各大高校尤其是名牌大學甚至將競賽同基礎算法教學合而為一，實踐證明算法競賽對學生綜合能力的提高具有非常明顯的效果。

七、課程學習要求和建議

對學生學習該課程的相關要求及學習建議，如缺勤的處理、作業提交方式、課程論文的形式和格式等等，具體由授課老師決定。

1、實驗或實踐缺勤兩次以上將取消成績評定資格；

2、作業未能按照課程要求提交將取消成績評定資格。

八、考核方式

明確說明考試、平時成績（討論、作業、測驗、出勤等）、實驗實踐所占總成績比重，以及考試的形式（閉卷、開卷）。

1、 OJ在線系統的作業題目和通過題目數量（60%）

2、 藍橋杯省賽成績（15%）

3、 廣東省大學生程序設計競賽成績（15%）

4、 平時實驗環節考勤（10%）

九、課程內容及學時分配

1.列出課程主要章節的標題，在每個標題下寫出主要內容的細目及學時數。

2.各教學環節（習題、實驗、課堂討論、寫作、社會調查、測驗、考試）的內容和時數。

3.實驗課程要詳細列出每個實驗的名稱、內容、學時數、實驗性質（驗證性、綜合性、設計性）、實驗類別（選做、必做）和實驗的分組情況等。

4.實踐教學課程要寫出相應的時間、地點、方式、教學內容等。

章 節 題 目 內 容 課時

課程準備

1、 學生課程準備

2、 課程注冊

3、 學科介紹等 0

計算思維和算法學習 1、 計算思維的概念

2、 問題的分析、建模、求解和編程的基本方法 2

計算思維的范式 1、 遞歸概念

2、 計算思維的范式

3、 應用實例 2

基礎算法理論（1） 1、 深度優先搜索

2、 廣度優先搜索

3、 基本數論算法 2

基礎算法實驗（1） 1、 深度優先搜索實驗（必做、設計性）

2、 廣度優先搜索實驗（必做、設計性）

3、 基本數論算法實驗（必做、設計性） 2

基礎算法理論（2） 動態規劃算法初步 2

基礎算法實驗（2）

1、動態規劃算法初步實驗

（必做、設計性）

2

算法競賽實踐（1）

參加“藍橋杯”程序設計競賽省賽（2020年4月，嘉應學院，在線算法競賽）

4

高級算法理論（1）

1、動態規劃算法進階

2

章 節 題 目 內 容 課時

高級算法實踐（1） 1、動態規劃算法進階實驗

（必做、設計性） 2

高級算法理論（2）

1、圖論算法精講

2

高級算法實踐（2） 1、圖論算法精講實驗

（必做、設計性）

2

算法競賽實踐（2） 參加廣東省大學生程序設計競賽選拔賽（2020年5月，嘉應學院，在線算法競賽） 2

高級算法理論（3） 高級算法專題（網絡流、可持久化數據結構等） 2

高級算法實踐（3） 1、 網絡流（必做、設計性）

2、可持久化數據結構（必做、設計性） 2

計算思維范式與創新能力 計算思維范式及算法能力應用于創新創業過程的探討

2

十、參考書目

本部分是老師推薦給學生進行拓展學習的書目。

1、 秋葉拓哉 , 巖田陽一 , 北川宜稔 (作者) 巫澤俊 , 莊俊元 , 李津羽 (譯者) 《挑戰程序設計競賽（第二版）》 人民郵電出版社 2018年6月

2、 劉汝佳 《算法競賽入門經典（第二版）》 清華大學出版社 2016年8月

3、 劉汝佳 《算法競賽入門經典——訓練指南（第二版）》清華大學出版社 2016年8月

4、 劉汝佳、黃亮 《算法藝術與信息學競賽》清華大學出版社2004年1月

5、 吳昊 《ACM程序設計培訓教程》中國鐵道出版社2007年08月

十一、補充說明

修讀課程的注意事項、網絡資源及其他需要說明的情況。

1、 牛客網在線OJ學習系統

2、 北京大學POJ http://poj.org/

3、杭州電子科技大學HDUOJ http://acm.hdu.edu.cn/

4、學者網課程教學網站

教研室主任意見:

簽字:

日期: 年 月 日 開課單位意見:

負責人簽字（公章）:

日期: 年 月 日

教務處意見:

負責人簽字（公章）:

日期: 年 月 日