思路決定一切
——信息學(xué)奧賽創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效突破口

章偉

（南京市玄武區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校，江蘇南京 210016）

思路決定一切
——信息學(xué)奧賽創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效突破口

章偉

（南京市玄武區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校，江蘇南京 210016）

創(chuàng)新思維是信息學(xué)、信息學(xué)競(jìng)賽中的重要思維品質(zhì)，信息學(xué)奧賽有力地推動(dòng)了青少年創(chuàng)新思維的提高，而創(chuàng)新思維是創(chuàng)新人才必須具備的重要素質(zhì)。文章詳細(xì)闡述了在信息學(xué)培訓(xùn)過(guò)程中，如何加強(qiáng)學(xué)員以解題思路為突破口的培訓(xùn)來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

信息學(xué)；創(chuàng)新思維

信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽是我國(guó)規(guī)模最大和影響最深的信息學(xué)競(jìng)賽，其獨(dú)特的競(jìng)賽內(nèi)容、試題形式及教育價(jià)值促進(jìn)了我國(guó)信息學(xué)的普及和信息學(xué)教育的改革。創(chuàng)新思維是信息學(xué)、信息學(xué)競(jìng)賽中的重要思維品質(zhì)，信息學(xué)奧賽有力地推動(dòng)了青少年創(chuàng)新思維的提高，而創(chuàng)新思維是創(chuàng)新人才必須具備的重要素質(zhì)。

玄武區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校自2005年被南京市教研室授予 “南京市中小學(xué)計(jì)算機(jī)活動(dòng)中心培訓(xùn)基地”以后，每年都有近400名來(lái)自全市各校的小學(xué)生參加培訓(xùn)，培訓(xùn)基地每年都承擔(dān)南京市參加江蘇省信息學(xué)夏令營(yíng)的集訓(xùn)任務(wù)，截至2011年，南京市已經(jīng)連續(xù)7次奪得江蘇省小學(xué)生 “信息與未來(lái)”夏令營(yíng)活動(dòng)團(tuán)體冠軍。在本培訓(xùn)基地參加培訓(xùn)的教師既是信息技術(shù)課堂教學(xué)的骨干教師，也是信息學(xué)奧賽的骨干教練員，他們?cè)谛畔W(xué)奧賽的啟蒙培訓(xùn) （主要指小學(xué)四、五年級(jí)學(xué)生信息學(xué)培訓(xùn)）方面取得了卓越的成績(jī)，為信息學(xué)奧賽人才的早期培養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的特點(diǎn)

全體教練員在培訓(xùn)過(guò)程中不斷探究適合在青少年信息學(xué)啟蒙培訓(xùn)中有助于創(chuàng)新思維發(fā)展的教學(xué)技巧、教學(xué)方法、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及教育規(guī)律，經(jīng)過(guò)多年的研究與總結(jié)，逐步理出一條 “思路決定一切”的信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的核心理念與方法，也正是信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的以下三個(gè)特點(diǎn)決定了這一核心理念與方法。

1.培訓(xùn)內(nèi)容多、難度大

僅以NOIP復(fù)賽為例，難度上超過(guò)了現(xiàn)行的大學(xué)程序設(shè)計(jì)教材中的所有例題和習(xí)題的難度，而且其中有相當(dāng)一部分題目是新編的，是在任何參考書上都找不到的，它還包括了大量《組合數(shù)學(xué)》、《離散數(shù)學(xué)》中的思想，并且對(duì)學(xué)生的語(yǔ)文、物理等學(xué)科有很高的要求。吳文虎先生曾在一次座談會(huì)上指出：“國(guó)際計(jì)算機(jī)奧賽（IOI）的題目非常難，不經(jīng)過(guò)正規(guī)訓(xùn)練，這些題目研究生也未必做得出來(lái)。”這一點(diǎn)天津師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院的李學(xué)武教授也曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)，僅有10%的本科生能在比賽時(shí)間內(nèi)做出NOIP復(fù)賽中的一半試題。可以看出信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的內(nèi)容非常廣泛，并且難度是相當(dāng)?shù)拇蟆?/p>

信息學(xué)奧賽有一定難度，也存在著一定的特殊性。就教材而言種類繁多。在內(nèi)容上不是單一的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言教學(xué)，學(xué)生所學(xué)知識(shí)面廣，涉及許多計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。另一方面，學(xué)生程序設(shè)計(jì)水平往往與其數(shù)學(xué)思維能力密不可分。在解題過(guò)程中蘊(yùn)涵著許多數(shù)學(xué)方面的知識(shí)，數(shù)學(xué)思維的差異可以從學(xué)生算法的優(yōu)劣性中直接得到反饋。

2.思路嚴(yán)謹(jǐn)、方法多

信息學(xué)奧賽解題的過(guò)程，和其他學(xué)科的解題方法最大的不同點(diǎn)在于：①信息學(xué)奧賽編程解題，你只需要編寫出解題的方法，至于解題的過(guò)程，則由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。②其他學(xué)科，題目?jī)?nèi)容一旦確定，答案是唯一的。使用計(jì)算機(jī)解題，各種可能的特殊情況都要一一考慮到。細(xì)致到編程中的每一個(gè)字母、符號(hào)，都不能出現(xiàn)半點(diǎn)差錯(cuò)，而且具有嚴(yán)格的層次關(guān)系、邏輯關(guān)系，前后不能倒置。這要求對(duì)選手進(jìn)行周密細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力訓(xùn)練。

3.起點(diǎn)早、相關(guān)知識(shí)缺乏

信息學(xué)奧賽，相對(duì)于一個(gè)小學(xué)生或許早了點(diǎn)，就因?yàn)檫@一個(gè)“早”字就決定了它的特點(diǎn)。

首先小學(xué)生的知識(shí)層面不夠，信息學(xué)所要用到的很多數(shù)學(xué)知識(shí)以及英文單詞需要另行教學(xué)；其次是小學(xué)生的思維能力相對(duì)薄弱，對(duì)一個(gè)程序的理解能力不深，這就決定了教學(xué)不能操之過(guò)急；再次是小學(xué)生自身的控制力小，在當(dāng)今電腦游戲漫天飛的情況下，不免會(huì)心猿意馬。

二、存在問(wèn)題及解決思路

目前在信息學(xué)培訓(xùn)過(guò)程中已經(jīng)暴露出許多問(wèn)題，例如大量的背、記程序而不知道程序的含義，上課聽得懂、上機(jī)不會(huì)寫，一看就會(huì)、一做就錯(cuò)等，都不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，究其原因，都是學(xué)員在信息學(xué)培訓(xùn)過(guò)程中遇到問(wèn)題缺乏“思路”，原因總結(jié)如下：①所學(xué)知識(shí)一知半解；②缺少學(xué)習(xí)方法，聽課時(shí)精力不集中，缺乏思考；③沒(méi)有勤學(xué)好問(wèn)、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的好習(xí)慣；④對(duì)解題的目的不明確，不會(huì)從題目入手尋找關(guān)鍵要素和突破口；⑤練習(xí)少，不能掌握知識(shí)要點(diǎn)。

針對(duì)以上突出問(wèn)題，筆者與教練員們?cè)诿恐艿慕萄杏懻摃?huì)上逐步達(dá)成了以激發(fā)學(xué)員解題思路為突破口的培訓(xùn)方式。

清晰的思路能快速提升解題能力。很多學(xué)生認(rèn)為，做題純粹是“跟著感覺(jué)走，緊抓住夢(mèng)的手”，做時(shí)憑直覺(jué)，做完憑運(yùn)氣，“文無(wú)定法”。由于對(duì)知識(shí)點(diǎn)不熟悉、認(rèn)識(shí)不深刻，導(dǎo)致在解題的時(shí)候缺乏思路，往往想當(dāng)然地寫程序，造成結(jié)果偏差很大。

我們已經(jīng)逐步加強(qiáng)在信息學(xué)培訓(xùn)過(guò)程中告訴學(xué)生如何用程序的思想去解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。從一開始授新課起，每一個(gè)問(wèn)題都要讓學(xué)生明確地經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程，即分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法、編寫程序、調(diào)試運(yùn)行、檢測(cè)數(shù)據(jù)，教會(huì)學(xué)生如何實(shí)踐操作這個(gè)過(guò)程的每一步。這樣，當(dāng)基本的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言學(xué)完之后，學(xué)生就已能熟練地運(yùn)用這個(gè)思想去解決問(wèn)題了。

解題思路、方法的指導(dǎo)開始于學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的初始階段，這樣有助于養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。掌握正確的思維方法，是學(xué)生思路清晰、算法正確的保證。

1.養(yǎng)成先寫算法、再編程序的良好習(xí)慣

盡管在編程序的初始階段，不用寫算法也能很快編出正確程序，但是，隨著學(xué)習(xí)的深入，特別是學(xué)完選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)后，待解決的問(wèn)題會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，不寫算法很容易思路模糊，甚至無(wú)法思考下去，因此筆者要求學(xué)生養(yǎng)成先寫算法，再編程序的良好習(xí)慣。

2.嚴(yán)格按照自頂向下、逐步求精的原則指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)算法

一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題，總是包括很多項(xiàng)功能要求，某項(xiàng)功能又可分解為若干個(gè)子功能，子功能還可能繼續(xù)分解下去。如果不按自頂向下、逐步求精的原則設(shè)計(jì)算法，很容易造成思路上的混亂，出現(xiàn)這樣那樣的錯(cuò)誤，甚至無(wú)法思維下去。

在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)算法時(shí)，我們著重從以下幾步下手：

第一步：總體構(gòu)思

遇到問(wèn)題，首先對(duì)問(wèn)題進(jìn)行全局性分析、決策，找出問(wèn)題包含的所有功能要求，確定數(shù)學(xué)模型，構(gòu)思出程序的總體結(jié)構(gòu)。

第二步：模塊劃分

根據(jù)分析、構(gòu)思的結(jié)果，將問(wèn)題所包含的功能要求細(xì)化成各個(gè)模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)完成一項(xiàng)具體的任務(wù)。

第三步：逐步求精

如果每個(gè)模塊都能夠?qū)懗鱿鄳?yīng)的語(yǔ)句或程序段去處理，那么問(wèn)題即告解決；如果有一個(gè)或多個(gè)模塊還不能寫出具體的程序去處理，那就要進(jìn)一步將它們分解成更小的模塊，這一分解過(guò)程不斷重復(fù)，直至所有的模塊都能夠?qū)懗龀绦驗(yàn)橹埂?/p>

學(xué)生掌握了這一設(shè)計(jì)方法后，思路清晰，能較快、較準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出算法，并且算法結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，易讀、易查錯(cuò)、易修改。

3.指導(dǎo)學(xué)生熟練掌握，并能靈活運(yùn)用多種基本算法

計(jì)算機(jī)的典型算法很多，最基本、最常用的如“枚舉法”、“遞推法”、“遞歸法”、“歸納法”、“回溯法”、“數(shù)字模擬法”等，都要求學(xué)生熟練掌握，并能靈活運(yùn)用。

在培訓(xùn)過(guò)程中，教練員注重向?qū)W員灌輸“信息學(xué)奧賽有無(wú)限的潛力可供挖掘”的思想，使學(xué)生懂得信息學(xué)奧賽所涉及的問(wèn)題大多是實(shí)際問(wèn)題，許多是書本上根本接觸不到的，如果想取得好成績(jī)就要具備廣博的知識(shí)。在輔導(dǎo)中經(jīng)常找一些具有發(fā)散性思維、抽象性思維、邏輯思維、創(chuàng)造性思維的題目讓學(xué)員完成，培養(yǎng)學(xué)員觸類旁通、舉一反三的能力，杜絕重復(fù)性講授，避免題海性、疲勞性、重復(fù)性戰(zhàn)術(shù)的使用。

信息學(xué)奧賽培訓(xùn)不同于其他學(xué)科奧賽培訓(xùn)的地方就在于它要以信息學(xué)作為主要載體。人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)可以代替人體力勞動(dòng)的工具，而計(jì)算機(jī)的發(fā)明，創(chuàng)造的則是替代人腦力勞動(dòng)的機(jī)器，對(duì)這兩類截然不同的機(jī)器掌握和應(yīng)用必然不同，所以，信息學(xué)奧賽培訓(xùn)與其他學(xué)科奧賽培訓(xùn)既具有很多共性的地方，也有其特殊性的一面，而最為特殊之處在于其對(duì)創(chuàng)新的要求。能不能使學(xué)生有效地產(chǎn)生形成問(wèn)題、進(jìn)入問(wèn)題、解決問(wèn)題的意識(shí)、習(xí)慣和能力，能不能創(chuàng)造性地應(yīng)答沒(méi)有遇到過(guò)的挑戰(zhàn)，也是科學(xué)教育的基本要求和改革目標(biāo)。

成功人士與普通人最大的區(qū)別在于：思考模式的不同。任何一件事情的背后都有一個(gè)正確的過(guò)程和方法，更有一個(gè)正確的思路。所以，思路決定出路，結(jié)果改變?nèi)松Ｎ覀円蚕Ｍ茉谛畔W(xué)培訓(xùn)過(guò)程中，通過(guò)加強(qiáng)“解題思路”的訓(xùn)練，摸索出一適合信息學(xué)奧賽創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑與突破口。

G623.58

A

1673-8454（2012）04-0029-03

（編輯：魯利瑞）