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嘉應(yīng)學(xué)院通識(shí)教育選修課程教學(xué)大綱

一、課程信息

課程負(fù)責(zé)人 陳廣明 職稱 副教授 授課

專業(yè) 計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

課程名稱

（中文） 計(jì)算思維與算法競(jìng)賽

課程名稱

（英文） Computational Thinking and Algorithmic Competition

周學(xué)時(shí)/學(xué)分 周學(xué)時(shí): 2 學(xué)分:2

總學(xué)時(shí)及學(xué)時(shí)分配 總學(xué)時(shí): 32 理論學(xué)時(shí): 16 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):8 實(shí)踐學(xué)時(shí):4

所屬模塊

（限選1項(xiàng)） □人文社會(huì)科學(xué) □自然科學(xué)與技術(shù) □藝術(shù)與審美

□教師教育 √創(chuàng)新創(chuàng)業(yè) ￡客家文化

二、課程簡(jiǎn)介

本部分簡(jiǎn)要地介紹課程的學(xué)科背景、開設(shè)目的和意義、課程內(nèi)容的中心和重點(diǎn)、課程的總體特點(diǎn)等。

計(jì)算思維就是包括利用網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題求解的思維方式，它的核心是“計(jì)算系統(tǒng)”和“問(wèn)題求解”，是將邏輯思維、算法思維、系統(tǒng)思維、網(wǎng)絡(luò)思維和數(shù)據(jù)思維結(jié)合的綜合性思維。計(jì)算思維隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用得到了廣泛的重視，已經(jīng)成為現(xiàn)代教育中最值得重視的能力培養(yǎng)目標(biāo)。

計(jì)算系統(tǒng)的概念已經(jīng)從傳統(tǒng)意義上的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展到手機(jī)、筆記本電腦、云-端計(jì)算范式（Web，云計(jì)算）、網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)、融合網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)）和上述得以有效工作的邏輯與機(jī)理，隨著人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，其范圍也已涵蓋社會(huì)生活的方方面面；問(wèn)題求解也不光是科學(xué)技術(shù)問(wèn)題和工程問(wèn)題，還包括經(jīng)濟(jì)社會(huì)問(wèn)題。因此計(jì)算思維是所有現(xiàn)代人尤其是大學(xué)生所必備的素質(zhì)要求。

算法競(jìng)賽已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生提高計(jì)算思維和算法能力的重要途徑，各大高校尤其是名牌大學(xué)甚至將競(jìng)賽同基礎(chǔ)算法教學(xué)合而為一，實(shí)踐證明算法競(jìng)賽對(duì)學(xué)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(guó)家和省級(jí)的算法競(jìng)賽，成績(jī)穩(wěn)步提高，目前已經(jīng)位列同類院校前列。通過(guò)競(jìng)賽培養(yǎng)了大量的學(xué)生，為他們被國(guó)內(nèi)知名企業(yè)錄用和深造提供了良好的條件和基礎(chǔ)。

算法競(jìng)賽是培養(yǎng)計(jì)算思維的最佳途徑，ACM等競(jìng)賽所必須的分析、建模、求解過(guò)程和貫穿其間的思維模式，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的思維過(guò)程和小組學(xué)習(xí)合作學(xué)習(xí)的團(tuán)隊(duì)精神培養(yǎng)在計(jì)算思維的形成過(guò)程中起到了重要的作用。

計(jì)算思維的提高直接導(dǎo)致了創(chuàng)新能力的增強(qiáng)，為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作的開展提供了有力的支持。

本課程的內(nèi)容包括（1）計(jì)算思維應(yīng)用于算法學(xué)習(xí)的范式模塊，主要介紹計(jì)算思維的概念、問(wèn)題的分析、建模、求解和編程的基本方法以及如何將計(jì)算思維作為思考和求解的有力武器。（2）基礎(chǔ)算法學(xué)習(xí)，通過(guò)基礎(chǔ)算法學(xué)習(xí)將計(jì)算思維過(guò)程和范式介紹給學(xué)生，使得他們初步建立起如何應(yīng)用計(jì)算思維的范式進(jìn)行思考的習(xí)慣；（3）ACM進(jìn)階算法，通過(guò)進(jìn)階算法的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，主動(dòng)應(yīng)用計(jì)算思維去思考問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算思維要素的深入理解和主動(dòng)應(yīng)用；（4）競(jìng)賽實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)參加藍(lán)橋杯省賽和廣東大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽選拔賽檢驗(yàn)學(xué)生的計(jì)算思維能力和算法能力，進(jìn)一步在限制性環(huán)境下問(wèn)題求解的過(guò)程中體會(huì)計(jì)算思維和算法應(yīng)用的基本范式，提高思維的強(qiáng)度和韌度。

本課程以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將算法理論和實(shí)踐密切結(jié)合，同時(shí)參加各種競(jìng)賽活動(dòng)，進(jìn)一步強(qiáng)化教學(xué)效果。本課程具有一定的探索性質(zhì)，希望能夠總結(jié)出適合我校的將計(jì)算思維、算法競(jìng)賽和創(chuàng)新過(guò)程有機(jī)結(jié)合的方案。

三、使用教材

作者，書名，出版社，出版時(shí)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(shí)驗(yàn)

（3）計(jì)算思維和算法競(jìng)賽網(wǎng)絡(luò)材料選編

2. 選用教材

（1）劉汝佳 算法競(jìng)賽入門經(jīng)典 清華大學(xué)出版社 2014年6月

四、教學(xué)目標(biāo)

（本部分從學(xué)生的學(xué)習(xí)成效角度進(jìn)行簡(jiǎn)要列舉，即學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程后要達(dá)到的主要目標(biāo)，如學(xué)會(huì)什么知識(shí)、具備什么能力等等。學(xué)習(xí)目標(biāo)不宜過(guò)多，盡量控制在5個(gè)以內(nèi)。特別注意:本部分不是陳述老師擬教授和/或訓(xùn)練的內(nèi)容。）

用動(dòng)詞開頭，表示學(xué)生學(xué)習(xí)后能夠“做”或“做出”什么，下同

1.具備計(jì)算思維

2.掌握基本算法

3.具備求解一般難度算法問(wèn)題的能力

五、教學(xué)方法

為完成教學(xué)目標(biāo)而采用的主要教學(xué)方法和手段，以及方法和手段的改革情況。

1、 提供豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和規(guī)范的教學(xué)目標(biāo)；

2、 提供及時(shí)的答疑指導(dǎo)；

3、安排實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)指導(dǎo)

4、采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，以小組學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)為手段進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。

六、課程在學(xué)生培養(yǎng)中的地位和作用

課程開設(shè)的必要性及其在教學(xué)計(jì)劃中對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的作用。

計(jì)算思維隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用得到了廣泛的重視，已經(jīng)成為現(xiàn)代教育中最值得重視的能力培養(yǎng)目標(biāo)。算法競(jìng)賽已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生提高計(jì)算思維和算法能力的重要途徑，各大高校尤其是名牌大學(xué)甚至將競(jìng)賽同基礎(chǔ)算法教學(xué)合而為一，實(shí)踐證明算法競(jìng)賽對(duì)學(xué)生綜合能力的提高具有非常明顯的效果。

七、課程學(xué)習(xí)要求和建議

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的相關(guān)要求及學(xué)習(xí)建議，如缺勤的處理、作業(yè)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(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`缺勤兩次以上將取消成績(jī)?cè)u(píng)定資格；

2、作業(yè)未能按照課程要求提交將取消成績(jī)?cè)u(píng)定資格。

八、考核方式

明確說(shuō)明考試、平時(shí)成績(jī)（討論、作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、出勤等）、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐所占總成績(jī)比重，以及考試的形式（閉卷、開卷）。

1、 OJ在線系統(tǒng)的作業(yè)題目和通過(guò)題目數(shù)量（60%）

2、 藍(lán)橋杯省賽成績(jī)（15%）

3、 廣東省大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽成績(jī)（15%）

4、 平時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考勤（10%）

九、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

1.列出課程主要章節(jié)的標(biāo)題，在每個(gè)標(biāo)題下寫出主要內(nèi)容的細(xì)目及學(xué)時(shí)數(shù)。

2.各教學(xué)環(huán)節(jié)（習(xí)題、實(shí)驗(yàn)、課堂討論、寫作、社會(huì)調(diào)查、測(cè)驗(yàn)、考試）的內(nèi)容和時(shí)數(shù)。

3.實(shí)驗(yàn)課程要詳細(xì)列出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的名稱、內(nèi)容、學(xué)時(shí)數(shù)、實(shí)驗(yàn)性質(zhì)（驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性）、實(shí)驗(yàn)類別（選做、必做）和實(shí)驗(yàn)的分組情況等。

4.實(shí)踐教學(xué)課程要寫出相應(yīng)的時(shí)間、地點(diǎn)、方式、教學(xué)內(nèi)容等。

章 節(jié) 題 目 內(nèi) 容 課時(shí)

課程準(zhǔn)備

1、 學(xué)生課程準(zhǔn)備

2、 課程注冊(cè)

3、 學(xué)科介紹等 0

計(jì)算思維和算法學(xué)習(xí) 1、 計(jì)算思維的概念

2、 問(wèn)題的分析、建模、求解和編程的基本方法 2

計(jì)算思維的范式 1、 遞歸概念

2、 計(jì)算思維的范式

3、 應(yīng)用實(shí)例 2

基礎(chǔ)算法理論（1） 1、 深度優(yōu)先搜索

2、 廣度優(yōu)先搜索

3、 基本數(shù)論算法 2

基礎(chǔ)算法實(shí)驗(yàn)（1） 1、 深度優(yōu)先搜索實(shí)驗(yàn)（必做、設(shè)計(jì)性）

2、 廣度優(yōu)先搜索實(shí)驗(yàn)（必做、設(shè)計(jì)性）

3、 基本數(shù)論算法實(shí)驗(yàn)（必做、設(shè)計(jì)性） 2

基礎(chǔ)算法理論（2） 動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法初步 2

基礎(chǔ)算法實(shí)驗(yàn)（2）

1、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法初步實(shí)驗(yàn)

（必做、設(shè)計(jì)性）

2

算法競(jìng)賽實(shí)踐（1）

參加“藍(lán)橋杯”程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽省賽（2020年4月，嘉應(yīng)學(xué)院，在線算法競(jìng)賽）

4

高級(jí)算法理論（1）

1、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)階

2

章 節(jié) 題 目 內(nèi) 容 課時(shí)

高級(jí)算法實(shí)踐（1） 1、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)階實(shí)驗(yàn)

（必做、設(shè)計(jì)性） 2

高級(jí)算法理論（2）

1、圖論算法精講

2

高級(jí)算法實(shí)踐（2） 1、圖論算法精講實(shí)驗(yàn)

（必做、設(shè)計(jì)性）

2

算法競(jìng)賽實(shí)踐（2） 參加廣東省大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽選拔賽（2020年5月，嘉應(yīng)學(xué)院，在線算法競(jìng)賽） 2

高級(jí)算法理論（3） 高級(jí)算法專題（網(wǎng)絡(luò)流、可持久化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等） 2

高級(jí)算法實(shí)踐（3） 1、 網(wǎng)絡(luò)流（必做、設(shè)計(jì)性）

2、可持久化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（必做、設(shè)計(jì)性） 2

計(jì)算思維范式與創(chuàng)新能力 計(jì)算思維范式及算法能力應(yīng)用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過(guò)程的探討

2

十、參考書目

本部分是老師推薦給學(xué)生進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)的書目。

1、 秋葉拓哉 , 巖田陽(yáng)一 , 北川宜稔 (作者) 巫澤俊 , 莊俊元 , 李津羽 (譯者) 《挑戰(zhàn)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（第二版）》 人民郵電出版社 2018年6月

2、 劉汝佳 《算法競(jìng)賽入門經(jīng)典（第二版）》 清華大學(xué)出版社 2016年8月

3、 劉汝佳 《算法競(jìng)賽入門經(jīng)典——訓(xùn)練指南（第二版）》清華大學(xué)出版社 2016年8月

4、 劉汝佳、黃亮 《算法藝術(shù)與信息學(xué)競(jìng)賽》清華大學(xué)出版社2004年1月

5、 吳昊 《ACM程序設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程》中國(guó)鐵道出版社2007年08月

十一、補(bǔ)充說(shuō)明

修讀課程的注意事項(xiàng)、網(wǎng)絡(luò)資源及其他需要說(shuō)明的情況。

1、 ?？途W(wǎng)在線OJ學(xué)習(xí)系統(tǒng)

2、 北京大學(xué)POJ http://poj.org/

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

4、學(xué)者網(wǎng)課程教學(xué)網(wǎng)站

教研室主任意見(jiàn):

簽字:

日期: 年 月 日 開課單位意見(jiàn):

負(fù)責(zé)人簽字（公章）:

日期: 年 月 日

教務(wù)處意見(jiàn):

負(fù)責(zé)人簽字（公章）:

日期: 年 月 日