在算法教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

劉旸

摘 要：創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家發(fā)展的動(dòng)力，創(chuàng)新教育是教育發(fā)展的根本，是社會(huì)發(fā)展的必然。信息技術(shù)課堂教學(xué)中的創(chuàng)新教育是教育創(chuàng)新的重要組成部分。算法與程序設(shè)計(jì)是高中信息技術(shù)課程中非常重要的一門(mén)選修課，涉及結(jié)構(gòu)算法設(shè)計(jì)和初步的算法性能分析，為學(xué)生今后在大學(xué)中進(jìn)一步進(jìn)行信息技術(shù)理論研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在日常算法教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)算法實(shí)例使學(xué)生獲得知識(shí)、鞏固知識(shí)并發(fā)展觀察能力，然后由教師提出有創(chuàng)新性和啟發(fā)性的算法題目，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立探索和創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)算法。實(shí)現(xiàn)學(xué)生在算法分析和學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主性，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)算法學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生獨(dú)自處理實(shí)際問(wèn)題的興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：算法；創(chuàng)設(shè)情境；創(chuàng)新思維；創(chuàng)新能力

一、創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

一個(gè)好的問(wèn)題情境的創(chuàng)建，可以激起學(xué)生把自己融入課堂活動(dòng)中去，積極、熱情地參與學(xué)習(xí)，問(wèn)題情境的創(chuàng)建是為教師講授內(nèi)容和學(xué)生求知心理之間搭建一座橋梁，將學(xué)生帶入所學(xué)習(xí)的問(wèn)題情境中。作為學(xué)習(xí)者，對(duì)老師提出的質(zhì)疑情境充滿(mǎn)了好奇心和求知欲，根據(jù)這一特點(diǎn)，老師應(yīng)及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主提出問(wèn)題，然后去探究，從而得到解決，這本身就是一種自主的學(xué)習(xí)過(guò)程。創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索欲，啟發(fā)其創(chuàng)新思維，在教學(xué)中將得到很好的效果。

例如：在算法教學(xué)中可以創(chuàng)設(shè)如下情境：“編一個(gè)程序，交換兩個(gè)變量A和B的值，并輸出交換后的值。”

這是算法設(shè)計(jì)中經(jīng)常要遇到的重要問(wèn)題，也就是如何交換A、B的值。提示學(xué)生，這個(gè)問(wèn)題就如同日常生活中的兩瓶紅、藍(lán)墨水，如果想交換兩者，可不可以直接把藍(lán)墨水的倒到紅墨水的瓶里，再倒回來(lái)？這時(shí)學(xué)生就會(huì)想到利用一個(gè)空墨水瓶作為中介，再交換兩個(gè)墨水瓶的墨水。在算法設(shè)計(jì)中空墨水瓶相當(dāng)于引進(jìn)一個(gè)新的變量temp。首先把紅墨水倒入空墨水瓶temp中，再把藍(lán)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(lán)墨水的瓶中。接下來(lái)的問(wèn)題是要將A與B的交換問(wèn)題抽象為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，T=A，A=B，B=T。

在這種情境導(dǎo)入下，學(xué)生的興趣一下子被調(diào)動(dòng)了起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)算法問(wèn)題要有結(jié)合實(shí)際的創(chuàng)新意識(shí)，而且在游戲的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了本堂課的教學(xué)目的。

二、巧設(shè)問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

關(guān)于排序，有多種經(jīng)典的算法，在講解折半插入排序時(shí)，啟發(fā)學(xué)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(shí)請(qǐng)同學(xué)假設(shè)：如果將0.5換成其他數(shù)字會(huì)怎么樣？如果變?yōu)?/p>

0.618結(jié)果又會(huì)怎樣？在學(xué)生議論后總結(jié)分析：0.618就是黃金分割線(xiàn)，將0.5換成0.618后可以稱(chēng)為黃金分割算法，黃金分割理論上應(yīng)該是最佳位置，黃金分割算法理應(yīng)比折半插入算法優(yōu)化。為此，請(qǐng)學(xué)生編寫(xiě)程序?qū)ν瑯拥囊唤M1000個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字，分別利用黃金分割算法和折半插入算法進(jìn)行排序，通過(guò)比較兩個(gè)算法實(shí)際使用的排序時(shí)間來(lái)證明黃金分割算法的優(yōu)化。讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成大膽想象、勇于實(shí)踐的精神，注重學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

三、一題多解激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力

學(xué)科學(xué)習(xí)價(jià)值在于要幫助學(xué)生積累知識(shí)和技能，而且更為重要的是讓學(xué)生經(jīng)歷感悟、體驗(yàn)獲得更多的解決問(wèn)題的方法和策

略。算法可以多解使得教學(xué)不再是教師傳授知識(shí)的過(guò)程，而是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。面對(duì)新的問(wèn)題，教師不再告訴學(xué)生應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)算法，而要讓他們主動(dòng)探索研究，以“做”而不是“聽(tīng)、看”的方式介入學(xué)習(xí)活動(dòng)。在這樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生不僅能理解所學(xué)的知識(shí)，掌握正確的方法，而且能提高自己設(shè)計(jì)算法的能力，增強(qiáng)信心，促進(jìn)整體發(fā)展。

教師提出問(wèn)題，每位學(xué)生在自己獨(dú)立探究后所獲得的一種算法，讓學(xué)生經(jīng)歷自由探索過(guò)程，使每個(gè)學(xué)生的智慧得以展示，潛能得以發(fā)揮，體會(huì)到信息學(xué)科的嚴(yán)密性和思考角度的多樣性。在沒(méi)有其他算法或沒(méi)有與別人的算法比較之前，總覺(jué)得自己的算法是最好的；另外，算法隨著知識(shí)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，對(duì)它的優(yōu)劣劃分隨之也變化。所以多種算法是相對(duì)而言的。那么，如何把握算法優(yōu)化的相對(duì)性，形成最高效而最帶有普遍性的方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力是值得注意的問(wèn)題。在學(xué)生學(xué)習(xí)中除了要形成一種高效的算法外，也應(yīng)該適當(dāng)?shù)仃P(guān)注多種算法，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)造思考的能力有所幫助。在此基礎(chǔ)上，還要進(jìn)一步比較、歸納，對(duì)多種算法優(yōu)化，形成較高效的方法，并通過(guò)具體的程序設(shè)計(jì)達(dá)到熟練運(yùn)用。這一過(guò)程正是針對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力，逐步使學(xué)生在思考運(yùn)用過(guò)程中鍛煉思維、培養(yǎng)能力。

學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，要求教師首先要有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，不斷學(xué)習(xí)、不斷總結(jié)，對(duì)課堂進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。人的創(chuàng)新能力不是與生俱來(lái)的，也不是一朝一夕就可以培養(yǎng)出來(lái)的，而是從點(diǎn)滴中培養(yǎng)出來(lái)的。課堂上通過(guò)教師的啟發(fā)、引導(dǎo)、點(diǎn)撥，挖掘?qū)W生的潛能，促其迸發(fā)出創(chuàng)新的火花，并加以培養(yǎng)，注意每位學(xué)生的感受，保護(hù)他們的與眾不同，從而讓每位學(xué)生在盡情地展現(xiàn)個(gè)性中，喚醒潛在的創(chuàng)新意識(shí)與力量，使學(xué)生在創(chuàng)新中求知，逐漸培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)進(jìn)而形成創(chuàng)新能力。

（作者單位 陜西省西安高新第一中學(xué)）