北大《计算机程序设计基础课程群》建设.ppt

1、北京大学程序设计基础课程群建设,罗英伟 北京大学信息科学技术学院 网络与信息系统研究所（）,内容提要,北大程序设计基础课程群概况 程序设计基础课程群教材建设 程序设计基础课程群课程教学体系 程序设计基础课程群实践教学辅助平台 程序设计基础课程群建设成果 北京大学的计算机教学改革,1、程序设计基础课程群概况,为理科本科生提供了一个系统的、理论与实践相结合的计算机基础教育框架。 “电子信息类”专业：包括计算概论A、程序设计实习、数据结构与算法A、数据结构与算法实习、算法分析与设计五门课程 其他理工科专业：包括计算概论B和数据结构与算法B课程,1、程序设计基础课程群概况,北京大学主干基础课 2门国家

2、级精品课程 计算概论 数据结构与算法 教学理念 立足基础、因材施教、强化实践 依托 北京大学国家级计算机实验教学示范中心,教学目标 强调学生对问题抽象能力的培养 注重训练学生逻辑思维的能力 强调实践能力 培养全局观和系统观 学会坚韧细致和折衷的权衡 强调团队合作 锻炼组织能力和表达能力 ,1、程序设计基础课程群概况,2、教材建设,张铭，王腾蛟，赵海燕，数据结构与算法，高等教育出版社，2008年 6月。普通高等教育“十一五”国家级规划教材张铭， 张铭、赵海燕、王腾蛟，数据结构与算法学习指导与习题解析，高等教育出版社，2005年 10月。“十五”国家级规划教材配套参考书 赵海燕，王腾蛟，数据结构与

3、算法实验教程，高等教育出版社，2009年 6月。普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2、教材建设,许卓群，杨冬青，唐世渭，张铭。数据结构与算法，高等教育出版社，2004年 7月。近年来6次印刷，共发行1.8万多册。普通高等教育“十五”国家级规划教材 张铭，刘晓丹译。数据结构与算法分析系列教材（C+两版、Java版）。电子工业出版社2002年6月C+第二版，2001年1月Java版，1998年8月C+第一版。,2、教材建设,教学模式：因材施教 教学队伍 研究生助教机制 研究性学习 在线实践 学生自主学习 考核方式 与ACM竞赛训练相结合,3、北大计算概论课程教学体系,分层次 信息学院：计算概论

4、A、数据结构与算法A 其他学院：计算概论B、 数据结构与算法A 分专业 知识点的深度不同 实践内容与专业的匹配 分班级（信息学院）：小班教学，学生自由选择 普通班（35个教学班） 实验班（1个教学班） 课外班：ACM竞赛训练班,3.1 教学模式：因材施教,教师队伍采用课程负责人/主持人制和主讲教师聘任制等方式进行建设。 课程负责人负责整个课程的规划和设计，A/B课程还分聘2位课程主持人，以更好地组织开展教学交流和讨论工作。 所有主讲教师都要经过申请，学院组织专家组对教师水平及教学效果进行审核。 同时，教学组还聘请一些教学经验丰富的老教师作为教学指导（督导）。 在老教师的指导下，在课程负责人/主

5、持人的带领下，所有教师合作开展整个课程的建设工作。,3.2 教师队伍：团队教学,目前的队伍 计算概论A主持人：代亚非教授，主讲教师5人 计算概论B主持人：罗英伟教授，主讲教师22人 程序设计实习主持人：李文新教授，主讲教师5人 数据结构与算法A主持人：张铭教授，主讲教师5人 数据结构与算法B主持人：丁文魁教授，主讲教师18人 算法分析与设计主持人：苏开乐教授，主讲教师4人 全部是科研一线的老师,3.2 教师队伍：团队教学,教师队伍的教学交流 各教学组每学期会召开12次教学交流会，对教材建设、教学大纲、教学内容设计、教学方法、程序示例和题库建设等展开深入的讨论，这种交流活动，对于青年教师的培养非

6、常有意义，并得到了北京大学的课程建设经费支持。 组织青年教师参与各种教学基本功比赛及教学会议 北京大学青年教师教学基本功竞赛 北京高校青年教师基本功比赛 北京市高等院校计算机基础教育研究会学术年会 北京大学/计算机教指委/全国多媒体课件大赛 10余名主讲教师获得各种奖励,3.2 教师队伍：团队教学,每个教学班都分为若干个小班（2030人），每个小班安排1名研究生助教进行全程的教学辅导。 北京大学要求每位研究生毕业时都必须有助教学分（2学分，必修学分），这使得本课程有充足的助教资源。此外，主干基础课助教还有津贴。 研究生助教有着很强的实际编程经验，可以为学生提供好的实践辅导。 由于采用助教学分制

7、，不同小班的教学效果是评定助教成绩的主要依据，这保证了助教有较强的责任心。,3.3 研究生助教制度,在实验班的教学中，各主讲教师会邀请学院各研究所的教师开展前沿研究的讲座，拓宽同学们在计算机领域的视野。,3.4 研究性学习,王亦洲老师讲授计算机视觉,李振华博士讲解P2P,百练POJ（） 以题目为中心的训练系统，主要面向“电子信息类”专业的程序设计练习，同时也面向程序设计竞赛训练和竞赛。POJ系统提供训练思维能力的和训练编程技巧的题目形式多样，已经在全国程序设计竞赛和计算机专业学生中有很深入的影响。 编程网格PG（） 基于POJ，主要面向非计算机专业的基础教学，它以课程为中心来组织管理题目资源以

8、便于教学，提供面向不同专业背景、适合循序渐进学习的题库资源。 POJ/PG系统目前共有题目2000多道，很多题目来自ACM/ICPC国际大学生程序设计竞赛，很多题目反映的就是工作和生活中的实际问题。,3.5 在线实践,PKUCTutor：基于Eclipse，面向初学者的集成开发环境 一方面使得学生更快适应编程环境，更好的进行课程学习 另一方面，添加了各种辅助教学的功能，促进教学者（老师、助教）和学生之间的交流 Botzone：程序对抗平台 POJ/PG：用户与命题人之间的“较量” 博弈游戏：用户可以提交智能对抗程序参加，平台将自动在既定的时间点评测，并在测试运行完成之后提供比赛动画的回放,3.

9、5 在线实践,这些实践辅助系统不仅可以帮助任课教师对一门课程的教学目标和实验教学进行编排，并对学生的编程能力情况进行全面掌握并提供个别辅导和点拨； 同时，激发了学生的学习兴趣，锻炼和提高学生的编程能力，让学生接受教师的单独辅导，强化个人的训练成果。,3.5 在线实践,采用启发式教学，注重发挥学生的自主学习与探索能力。 在教师的启发帮助下，学生自主学习取得较好成效，有助于养成探索型学习的氛围。 学生自主学习报告 提供高水平的相互交流、竞争的学习环境，更好的激发学生的潜能。 通过在线实践平台POJ/PG，提供竞赛练习，激发学生的学习兴趣。 优秀学生解题报告,3.6 学生自主学习,团队综合实习题 关

10、注当前的热点研究方向 综合利用课程知识 小组合作 “文献调研开题项目分析项目设计成果汇报总结评价”,3.6 学生自主学习,谷歌云计算：班级通讯录、旅游规划,计算几何、三角剖分，图像变换,K-means、网络流、分水岭算法，抠图,Hough变换、Bayesian Classifier，识别太阳/月亮,差分运算，视频背景动态替换,打坦克游戏，行星系统模拟,三体运动模拟,弹性碰撞,“课堂考勤课后作业课程实习期中期末考试学习态度”组成的全面评估方法 更强调考察学生的实际动手能力：除了在线实践及上机作业外，期末考试很大一部分甚至是全部通过POJ/PG系统完成。这2部分实践考察占总成绩的60以上。 由于实

11、践考核占总成绩的比例大，因此学生在学习的过程中都会主动地加强对自身动手能力的练习。,3.7 考核方式,POJ/PG可以防止学生在实习和上机考试过程中的作弊行为，很好地保证实践考核的效果。 对于平时的练习和作业，系统可以通过对比学生提交源代码的相似性来提示老师对可能抄袭的学生进行检查； 在上机考试时，系统可以通过限制IP地址访问以及将用户和IP地址进行绑定（即考试时一旦用户在一台机器上登录了系统，则不允许其他用户在此机器上登录，同时也不允许该用户在其他机器上登录）等方式来防止学生之间的抄袭行为。,3.7 考核方式,我们还在课堂中宣讲ACM竞赛，并在POJ/PG系统中部署“竞赛”练习，供成绩优秀的

12、同学练习。 同时，对这部分同学进行额外的辅导，让他们组队参加学校组织的各种练习赛，鼓励他们为进一步参与到大学生程序设计竞赛中而做准备。 北京大学近年来参与大学生程序设计竞赛的成绩在不断提高，有一部分同学来自于其他院系。 通过这种创新的培养方式，很多一部分其他理科专业的学生增强了对计算机的兴趣，在本专业后续的研究工作中利用计算机技术取得了很好的研究结果。,3.8 与ACM竞赛训练相结合,POJ/PG Botzone PKUCtutor,4、实践教学辅助平台,5、课程群建设成果,计算概论、数据结构与算法获得2008年国家精品课程 撰写了一系列相关教材（国家重点图书、规划教材） 承担了教育部、教指委

13、、清华出版社、高教社等的一系列教学项目 获得了北京大学、教育部高校计算机教学指导委员会等颁发的各种奖励 发表了一系列教学、科研相关的论文,计算机专业基础能力培养体系和模式，北京大学教学成果一等奖，2008年 计算概论，北京大学教学成果一等奖，2008年 计算概论，“第四届全国高等学校计算机课件评比”一等奖，2008年 计算概论，北京大学第二届网络课程大赛一等奖，2009年 数据结构与算法，北京大学教学成果一等奖，2008年 数据结构与算法，第九届全国多媒体课件大赛二等奖，2009年 “英特尔杯”2008、2009年全国计算机教育优秀论文一等奖 POJ/PG，北京大学第五届实验技术成果二等奖，2

14、009年,Yingwei Luo, Xiaolin Wang, and Zhengyi Zhang. Programming Grid: A Computer-aided Education System for Programming Courses based on Online Judge. Proceedings of the first ACM Summit of Computing Education in China, ACM Press, 2008.10. Nuyun ZHANG, Ning JIANG, Ying ZHANG, Gang HUANG. Towards Auto

15、mated Generation of User-Specific Eclipse Wizard. CyberC 2010. Nuyun ZHANG, Gang HUANG, Ying ZHANG, Hong MEI. Towards Automated Synthesis of Executable Eclipse Tutorial. SEKE 2010. Ying Zhang, Gang Huang, Nuyun Zhang, Hong Mei, SmartTutor: Create IDE-based Interactive Tutorials via Editable Replay,

16、Proceedings of the 31st International Conference on Software Engineering (ICSE 2009), Formal Research Demo Track, 559-562. Ying Zhang, Gang Huang, Nuyun Zhang, Hong Mei. Editable Replay of IDE-based Repetitive Tasks. 32th Annual International Computer Software and Applications Conference (COMPSAC),

17、Turku, Finland, 2008, 473-480. 汪小林、罗英伟、李文新、代亚非、许卓群，北京大学计算概论课程的建设与改革，计算机教育，2009年第20期。 罗英伟、汪小林、张正熠，编程网格：一个基于Online Judge 的程序设计类课程教学辅助系统，计算机教育，2009年第2期。 姜宁、张颖、王华、张弩云、黄罡，一种作业批改工具的设计与实现，第七届全国计算机教育学术大会，2009年。,建立以学生为本的分类课程体系 人文社科课程的加强 交叉学科方向的设立 拔尖人才培养计划,6、北京大学的计算机教学改革,北大计算机专业学生的分类培养,数学物理A / B课 根据学生能力和志向，打造

18、不同的专业基础（因材施教） 计算机核心课程实验班系列课程 加强有志向有能力从事计算机专业研究的学生的专业课程的广度和深度 本科导师制 个性化指导，加强专业思想，有针对性地指导和发现人才,加强人文社科课程,管理类课程 经济类课程 口头及书面表达类课程 礼仪和沟通合作类课程,交叉学科方向的设立,交叉学科人才培养需要新的培养方案 已经建立 智能科学：心理学、生理学、计算机 自然语言处理：中文、计算机 酝酿中 生物信息学：生物学、计算机 信息管理与工程：计算机、管理科学,拔尖人才培养计划,利用教育部实施“数、理、化、生、计算机”拔尖人才培养计划的机遇，结合北京大学的元培计划 指导思想： 创造环境，利于拔尖学生脱颖而出 提供条件，利于青年教师迅速成长 实施方案： 核心课程计划 导师团队