借助編程培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

摘 要: 本文作者立足于教學(xué)實(shí)際，借鑒教育理論，探討了如何在程序設(shè)計(jì)中針對(duì)思維品質(zhì)的五個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維訓(xùn)練，為靈活的編程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，取得了較為滿意的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞: 程序設(shè)計(jì) 思維品質(zhì) 思維訓(xùn)練

打好基礎(chǔ)，傳授知識(shí)，這是智育的一部分、一個(gè)方面，而智育的重要方面、重要部分，就是“育智”——發(fā)展思維力和智力。程序設(shè)計(jì)是一種對(duì)思維能力要求很高的課程，那么如何訓(xùn)練學(xué)生的思維能力呢?下面就VB程序設(shè)計(jì)結(jié)合教學(xué)實(shí)踐談些見解。每個(gè)同學(xué)之間思維是有差異的，比如有的同學(xué)思維很敏捷，有的則較緩慢;有的同學(xué)思維細(xì)密，有的則較粗疏;有的同學(xué)思路廣闊，有的則較狹窄、片面。這種思維水平的個(gè)體差異，就是我們所說的思維品質(zhì)。思維品質(zhì)是思維水平、思維質(zhì)量的重要標(biāo)志。因此，我們?cè)谒季S訓(xùn)練中，可以通過培養(yǎng)優(yōu)良的思維品質(zhì)來進(jìn)行思維能力的訓(xùn)練，提高學(xué)生的思維能力。只要能在實(shí)際訓(xùn)練中把握住思維品質(zhì)，進(jìn)行有的放矢的努力，就能順利地卓有成效地堅(jiān)持下去。從心理學(xué)角度看，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)包括思維的深刻性、思維的嚴(yán)密性、思維的靈活性、思維的敏捷性和思維的創(chuàng)造性五個(gè)方面。在程序設(shè)計(jì)中，我針對(duì)學(xué)生思維品質(zhì)中存在的缺陷，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生思維進(jìn)行這五方面的訓(xùn)練和矯正。

一、思維深刻性的訓(xùn)練

思維的深刻性，又叫做思維的準(zhǔn)確性或邏輯性，它是指思維活動(dòng)抽象程度的邏輯水平。思維的深刻性是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)，表現(xiàn)為思維活動(dòng)的廣度、深度和難度，也是教學(xué)的關(guān)鍵。由于學(xué)生的知識(shí)規(guī)律是由形象思維向抽象思維發(fā)展，當(dāng)具體問題抽象化后，首先往往就認(rèn)為無從檢查了，因此在教學(xué)中，我們可通過設(shè)置陷阱、是非判斷、上機(jī)驗(yàn)證等手段，使學(xué)生準(zhǔn)確而深刻地理解算法思想，達(dá)到訓(xùn)練思維深刻性的目的。例如:在講解判斷一個(gè)整數(shù)是否為素?cái)?shù)的問題中，從素?cái)?shù)(即質(zhì)數(shù))的定義出發(fā)，得出除了1和本身之外，不能被其它任何整數(shù)整除的數(shù)。換一種說法，如果X是素?cái)?shù)，它不能被2至X-1整除。這樣的過程即可用一個(gè)循環(huán)完成，于是我順著學(xué)生的思路編寫出以下程序:

DIM X AS INTEGER

X=VAL(INPUTBOX(“請(qǐng)輸入一個(gè)整數(shù):”，“輸入數(shù)據(jù)”))

FOR I=2 TO X-1

IF X MOD I=0 THEN EXIT FOR

NEXT I

PRINT X;“IS A PRIME NUMBER”

END

由于學(xué)生目前的思維停在問題的表面，編出的以上程序并不正確，因此在這里我設(shè)置了一個(gè)小陷阱。為加深問題的理解，我讓學(xué)生先通過上機(jī)驗(yàn)證，自己進(jìn)行是非判斷，激發(fā)對(duì)問題的進(jìn)一步思考。實(shí)踐證明，這種讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，引起他們的思考興趣，比直接告訴他們效果好得多。

二、思維嚴(yán)密性的訓(xùn)練

編程序是理論與上機(jī)的有機(jī)結(jié)合，不論是在理論課上還是上機(jī)課上，討論都是訓(xùn)練學(xué)生思維的最好方法，在此過程中教師始終扮演的是組織者的角色，教師不應(yīng)用條條框框約束學(xué)生的思維，任由學(xué)生發(fā)揮，只需在某些技術(shù)環(huán)節(jié)給予點(diǎn)拔即可。學(xué)生通過討論，可以各抒己見，舉一反三，在交流觀點(diǎn)的同時(shí)，思維處于積極狀態(tài)，他們就會(huì)大膽質(zhì)疑、主動(dòng)思考，通過集思廣益得到答案。這樣就能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，訓(xùn)練學(xué)生的思維嚴(yán)密性，引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致、周密、全面地分析設(shè)計(jì)過程，訓(xùn)練思維的嚴(yán)密性。繼續(xù)上面的問題，通過上機(jī)驗(yàn)證得出，無論這個(gè)整數(shù)是否為素?cái)?shù)，屏幕上都顯示一樣的結(jié)果:xxx IS A PRIME NUMBER。這樣的結(jié)果激起了學(xué)生要找出根源、解決問題的決心。于是我從旁提示，用兩個(gè)相反的例子手工做一遍，以使學(xué)生發(fā)現(xiàn)沒有考慮到的問題。這樣通過把握過程的訓(xùn)練又讓學(xué)生回到了從分析到綜合的嚴(yán)密思維上來。

三、思維靈活性的訓(xùn)練

思維的靈活性又稱應(yīng)變性。它包括兩個(gè)方面的含義:一是思維靈活，遷移能力強(qiáng)，善于機(jī)動(dòng)地動(dòng)用知識(shí)貯備，從多方面思考問題。二是善于根據(jù)客觀形勢(shì)的變化，靈活機(jī)動(dòng)地改變?cè)葦M就的計(jì)劃和方案，尋求新的解決問題的途徑。培養(yǎng)思維的靈活性，引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)散思考;精心設(shè)計(jì)練習(xí)，讓學(xué)生一題多解、一題多變;注意啟發(fā)學(xué)生靈活機(jī)動(dòng)地動(dòng)用知識(shí)儲(chǔ)備，培養(yǎng)思維的靈活性。同一個(gè)問題在程序設(shè)計(jì)中有許多不同的編法。只有積極地嘗試一題多解，才能找出最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，這一點(diǎn)對(duì)于學(xué)生良好編程風(fēng)格的養(yǎng)成將大有好處。還是上面的問題，找出了根源就要解決問題，即如何把是否執(zhí)行了條件語句區(qū)分開來?我讓學(xué)生自由發(fā)揮。為形象說明該問題的實(shí)質(zhì)，讓抽象思維具體化，我又列舉了生活中的一個(gè)例子。如五千米繞場(chǎng)跑，停下來有兩種可能:一是未跑完，二是跑完五千米。那如何區(qū)分這兩種情況呢?學(xué)生立刻活躍了思維。有同學(xué)說作標(biāo)記，于是我抓住這一點(diǎn)，用FLAG語句作為標(biāo)志說明已是水到渠成了;還有同學(xué)說用GOTO語句，我跳過說明是素?cái)?shù)的語句，等等。

教師把思考的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，發(fā)揮自己導(dǎo)的作用，激起學(xué)生深思、多思，才能在編相類似的程序選擇算法時(shí)游刃有余。

四、思維敏捷性的訓(xùn)練

這主要是指思維的速度。有的人思維機(jī)敏、反應(yīng)迅速，有的人則思維緩慢、反應(yīng)遲鈍，這便是思維敏捷性的差異。當(dāng)然，思維的敏捷性是以思維的深刻性為前提的，如果思維很快但不準(zhǔn)確，那么敏捷性也就沒有實(shí)際意義了。有了思維的敏捷性，在處理問題和解決問題過程中，人就能夠積極地思維，周密地考慮，正確地判斷和迅速地作出結(jié)論。教師可通過鼓勵(lì)學(xué)生勇于克服消極的思維定勢(shì)，不死套模式，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生超常的編程思路，從而提高思維的敏捷性。例如:找出100以內(nèi)的合數(shù)。一種常規(guī)思維是一個(gè)一個(gè)的判斷。如果仔細(xì)分析事物的特征，即可知道除了2以外偶數(shù)都是合數(shù)，這樣工作量又減少了一半，再從剩下的奇數(shù)中發(fā)現(xiàn)大于7的奇數(shù)，如果能被3或5或7整除也就是合數(shù)，這樣工作量又減少了，很快找到了合數(shù)。經(jīng)過多方面、多因素、多變量的系統(tǒng)觀察，通過多種思維活動(dòng)的互相聯(lián)結(jié)、互相補(bǔ)充來揭示事物的本質(zhì)即可迅速得出編程思路，而不是停留在問題的表面。

五、思維創(chuàng)造性的訓(xùn)練

思維的創(chuàng)造性(或稱獨(dú)創(chuàng)性)是現(xiàn)代青年必須具備的重要的思維品質(zhì)。所謂創(chuàng)造性就是敢于超越傳統(tǒng)習(xí)慣的束縛，擺脫常規(guī)思維定勢(shì)的禁錮，善于綜合運(yùn)用所掌握的知識(shí)、信息，提出具有進(jìn)步意義的新設(shè)想、新觀點(diǎn)、新方案。這種思維的創(chuàng)造性，是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才最重要的條件。培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)，對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)具有十分重要的意義。正如我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚所說:“‘人’之可貴在于能創(chuàng)造性思維。”然而傳統(tǒng)的習(xí)慣性思維常會(huì)妨礙思維中的突破和創(chuàng)新。愛因斯坦說過:“應(yīng)當(dāng)把發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力放在首位。”提高創(chuàng)造思維能力必須在思維實(shí)踐中不迷信前人，不盲從已有的經(jīng)驗(yàn)，不依賴已有的成果，獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題，獨(dú)立地思考問題，在獨(dú)辟蹊徑中找到解決問題的有效方法。為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，我常在教學(xué)中有意識(shí)地幫助學(xué)生去發(fā)展直覺思維，鼓勵(lì)猜測(cè)，打破思維定勢(shì)，打破形式邏輯的束縛。因?yàn)橹庇X思維是創(chuàng)造性思維活躍的一種表現(xiàn)，它是創(chuàng)造發(fā)明的先導(dǎo)。例如:求1到N的N個(gè)自然數(shù)排成一列，共有1·2·3·…·N種不同的排列方法，試編程輸出1到N的全部排列(假設(shè)N小于10)。這一題目可用窮舉法完成，但為了求得更好的算法，我將N=5時(shí)所有排列展現(xiàn)給學(xué)生，讓他們尋找不同排列之間的規(guī)律。學(xué)生通過直覺，大膽猜測(cè)，得出所有排列是按升序排的，從當(dāng)前排列產(chǎn)生下一個(gè)排列時(shí)必然會(huì)造成某一位置上的數(shù)字變大，這一位置顯然應(yīng)盡量靠右，并且它左邊位置上的數(shù)應(yīng)盡量保持不變，找到這一位置即可產(chǎn)生下一排列，這樣更好的算法就產(chǎn)生了。

總之，思維能力的訓(xùn)練是一種有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)的教育活動(dòng)。教師在程序設(shè)計(jì)中有意識(shí)訓(xùn)練，不僅能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，而且能夠靈活運(yùn)用，解決多種問題。這也許就是教學(xué)中所提倡的“授人以魚，不如授之以漁”的道理。通過思維訓(xùn)練，提高學(xué)生的思維能力、思維水平，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，這樣就能使學(xué)生主動(dòng)地獲取知識(shí)，學(xué)會(huì)正確地分析問題和解決問題。

參考文獻(xiàn):

[1]宋曉林.計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)對(duì)學(xué)生思維的培養(yǎng).理科愛好者(教育教學(xué)版)，2010，(2).

[2]閆文麗，趙喜明.借助程序設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009，(4).