在算法教學中激發學生的創新能力

劉旸

摘 要：創新是民族進步的靈魂，是國家發展的動力，創新教育是教育發展的根本，是社會發展的必然。信息技術課堂教學中的創新教育是教育創新的重要組成部分。算法與程序設計是高中信息技術課程中非常重要的一門選修課，涉及結構算法設計和初步的算法性能分析，為學生今后在大學中進一步進行信息技術理論研究、應用開發等學習打下堅實的基礎。在日常算法教學過程中，教師通過算法實例使學生獲得知識、鞏固知識并發展觀察能力，然后由教師提出有創新性和啟發性的算法題目，指導學生獨立探索和創造性地實現算法。實現學生在算法分析和學習過程中的自主性，調動學生對算法學習的積極性，提高學生獨自處理實際問題的興趣，激發學生的創新能力。

關鍵詞：算法；創設情境；創新思維；創新能力

一、創設情境引導學生創新意識

一個好的問題情境的創建，可以激起學生把自己融入課堂活動中去，積極、熱情地參與學習，問題情境的創建是為教師講授內容和學生求知心理之間搭建一座橋梁，將學生帶入所學習的問題情境中。作為學習者，對老師提出的質疑情境充滿了好奇心和求知欲，根據這一特點，老師應及時鼓勵學生自主提出問題，然后去探究，從而得到解決，這本身就是一種自主的學習過程。創設情境激發學生學習興趣和探索欲，啟發其創新思維，在教學中將得到很好的效果。

例如：在算法教學中可以創設如下情境：“編一個程序，交換兩個變量A和B的值，并輸出交換后的值。”

這是算法設計中經常要遇到的重要問題，也就是如何交換A、B的值。提示學生，這個問題就如同日常生活中的兩瓶紅、藍墨水，如果想交換兩者，可不可以直接把藍墨水的倒到紅墨水的瓶里，再倒回來？這時學生就會想到利用一個空墨水瓶作為中介，再交換兩個墨水瓶的墨水。在算法設計中空墨水瓶相當于引進一個新的變量temp。首先把紅墨水倒入空墨水瓶temp中，再把藍墨水倒入原先裝有紅墨水的瓶中，最后把temp瓶中的紅墨水倒入原先裝有藍墨水的瓶中。接下來的問題是要將A與B的交換問題抽象為程序設計語言，T=A，A=B，B=T。

在這種情境導入下，學生的興趣一下子被調動了起來，引導學生對算法問題要有結合實際的創新意識，而且在游戲的過程中實現了本堂課的教學目的。

二、巧設問題培養學生創新思維

關于排序，有多種經典的算法，在講解折半插入排序時，啟發學生：該算法的核心是利用有序表的折半查找，而折半查找的核心就是mid=int（num1+num2）/2，即mid=int（num1+num2）*0.5。此時請同學假設：如果將0.5換成其他數字會怎么樣？如果變為

0.618結果又會怎樣？在學生議論后總結分析：0.618就是黃金分割線，將0.5換成0.618后可以稱為黃金分割算法，黃金分割理論上應該是最佳位置，黃金分割算法理應比折半插入算法優化。為此，請學生編寫程序對同樣的一組1000個隨機產生的數字，分別利用黃金分割算法和折半插入算法進行排序，通過比較兩個算法實際使用的排序時間來證明黃金分割算法的優化。讓學生逐漸養成大膽想象、勇于實踐的精神，注重學生創新思維的培養。

三、一題多解激發學生創新能力

學科學習價值在于要幫助學生積累知識和技能，而且更為重要的是讓學生經歷感悟、體驗獲得更多的解決問題的方法和策

略。算法可以多解使得教學不再是教師傳授知識的過程，而是學生主動建構知識的過程。面對新的問題，教師不再告訴學生應該怎樣設計算法，而要讓他們主動探索研究，以“做”而不是“聽、看”的方式介入學習活動。在這樣的學習活動中，學生不僅能理解所學的知識，掌握正確的方法，而且能提高自己設計算法的能力，增強信心，促進整體發展。

教師提出問題，每位學生在自己獨立探究后所獲得的一種算法，讓學生經歷自由探索過程，使每個學生的智慧得以展示，潛能得以發揮，體會到信息學科的嚴密性和思考角度的多樣性。在沒有其他算法或沒有與別人的算法比較之前，總覺得自己的算法是最好的；另外，算法隨著知識的進一步學習，對它的優劣劃分隨之也變化。所以多種算法是相對而言的。那么，如何把握算法優化的相對性，形成最高效而最帶有普遍性的方法，激發學生的創新能力是值得注意的問題。在學生學習中除了要形成一種高效的算法外，也應該適當地關注多種算法，對于發展學生的獨立思考和創造思考的能力有所幫助。在此基礎上，還要進一步比較、歸納，對多種算法優化，形成較高效的方法，并通過具體的程序設計達到熟練運用。這一過程正是針對學生的創新能力，逐步使學生在思考運用過程中鍛煉思維、培養能力。

學生創新意識和創新能力的培養，要求教師首先要有創新意識和創新精神，不斷學習、不斷總結，對課堂進行精心設計。人的創新能力不是與生俱來的，也不是一朝一夕就可以培養出來的，而是從點滴中培養出來的。課堂上通過教師的啟發、引導、點撥，挖掘學生的潛能，促其迸發出創新的火花，并加以培養，注意每位學生的感受，保護他們的與眾不同，從而讓每位學生在盡情地展現個性中，喚醒潛在的創新意識與力量，使學生在創新中求知，逐漸培養創新意識進而形成創新能力。

（作者單位 陜西省西安高新第一中學）