基于信息化技術的算法與程序設計教學研究

王偉霞

摘 要 針對傳統算法與程序設計教學偏重語言講解，忽略實際設計能力培養的不足，以信息化技術為手段，克服算法教學中存在的瓶頸問題，提出以培養學生開拓創新能力為導向，以實際需求為基礎，加深學生對程序設計理解的教學方法。

關鍵詞 信息化技術；算法與程序設計；教學模型

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）10-0141-03

Research on Algorithm and Program Design based on Information

Technology//WANG Weixia

Abstract Aimed at emphasizing the programming language， neglecting

design capabilities in traditional algorithm and programming， this paper conquers bottlenecks in algorithm teaching， and presents the teaching method based on information technology， which can deepen student understanding of programming design.

Key words information technology； algorithm and program design； teaching model

1 前言

人類總結改造自然過程的認識和經驗形成了知識，通過消化吸收這些認識和經驗為我所用，形成了技能[1]。教學的過程是傳授知識的過程，而知識與技能不等同，教學的目的是讓學生掌握具有立足現實的技能，形成對自然過程的正確認識，不斷去實踐這種認識，并轉化為技能。因此，教學過程的完成并不一定達到教學的目的，只有在教學過程中讓學生對教學內容進行實踐、分析、判斷、推理、靈活運用，形成自己的技能，才能立足于現實，達到教學的目的。

新課標指明學習算法與程序設計模塊的目的是使學生體驗算法思想，了解計算機解決問題的基本過程，理解算法和程序設計解決問題的作用，明確算法和程序設計學科在實際應用中所處的地位[2]；通過學習讓學生能從簡單問題入手，設計相應的算法，同時使用合適的編程語言實現程序設計，解決現實中存在的問題。其教學重點是讓學生理解計算機解決實際問題所應用的思想方法及對工程思想的挖掘。在算法與程序設計的教學過程中，本文不再將抽象的算法和枯燥無味的程序代碼作為講解重點，取而代之的是問題求解思路，從問題出發，培養學生系統性思維，算法只作為一種工具或手段，在解決問題的過程中體驗算法思維訓練，在程序框架設計的過程中鍛煉邏輯能力。讓學生在學習的過程中理解計算機的約束和實現機制的同時提高創新、開發及解決問題的能力。

算法與程序設計現行教學中主要存在三個問題[3-4]。

1）教師往往把基本語法、變量定義、程序的控制、函數應用作為講解重點，課堂的大部分時間主要用來強調這些細節的應用，然而這些內容比較抽象，難以通過通俗的手法或例子讓學生真正去理解與吸收，在枯燥的講解中沒能達到教學目的，更是讓學生對課程失去興趣，難以讓學生從系統的思想貫通算法的思維，理解程序設計的真正用途。

2）過多的課時進行基礎理論知識講解，基礎理論的講解與上機操作分開進行，在強硬灌輸的課堂上，學生學得似懂非懂，云里霧里，當再去上機操作的時候也不知道基礎理論講解的是什么或上機操作有什么作用，只是跟隨教師的指令去點擊鼠標或敲擊鍵盤。

3）評價手段單一。算法與程序設計學習成績的評價只是在學時結束時，教師針對課堂講授知識點，按照考綱考點編制試卷進行筆試，或者在計算機上形成題庫讓學生上機作答，最終以學生所答試題的得分為考評依據。這種考核方法很難對學生的系統性思維做出評價，并與課標的設計目的脫軌。

2 基于信息技術教學模型的設計

教學模型 信息化技術的發展為課堂提供了多種高效的教學手段[5-7]。筆者結合多年的教學經驗，通過教學算法與程序設計課程提高學生系統性思維，培養以計算機及編程手段解決實際問題的能力，提出一種基于信息技術的算法與程序設計教學模型，如圖1所示。

多種信息化技術提升學習興趣 興趣是最好的老師，學好一門課程的首要條件是對其感興趣[8]。就像Visual Basic程序設計課程里用“hello world”例子將學生引入程序設計，而隨著信息技術的發展，人們生活水平的提高，學生在現實生活中隨處可接觸到計算機及移動終端，像智能手機、iPad上各式各樣游戲軟件、應用軟件五花八門，“hello world”這樣的例子對他們已經產生不了吸引力。為結合課程的講解，本文教學模式將以現實場景為基礎，結合物聯網技術、數據庫技術、軟件編程技術及多媒體技術給學生展現一個程序設計的現實場景，提高課堂的趣味性。

課程開始前，給每個學生發一張和姓名唯一匹配的身份標識卡，當學生帶著這張卡進入教室時，RFID讀卡終端將該學生信息讀入計算機，將學生信息及進入教室的時間顯示在電腦屏幕上，并通過多媒體系統顯示在大屏幕上。當上課時間到了，大屏幕上會顯示課堂應到人數、實到人數。

提出及分析問題 問題的提出緊跟剛上課時場景，針對這套系統讓學生提出自己的疑問，通過記錄總結問題主要集中在以下幾點：標識卡是怎么與學生姓名唯一關聯的？當人經過教室門口時并沒有與任何東西接觸，計算機為何能知道？計算機是怎么知道人進入教室的具體時間的？在上課時間到了后，計算機是如何知道缺課人數的？

帶著這樣的疑問，開始問題的分析與基礎知識的講解：當學生帶著標識卡進入教室后，標識卡進入終端的識別范圍，通過無線射頻信號[9-10]，終端讀取了具有唯一ID號的標識卡；在計算機的數據庫中把標識卡的ID號與學生姓名進行關聯，當學生持卡進入教室后，計算機讀取系統時間，并進行人數統計，在上課時間將最終統計結果與缺課人數顯示在屏幕上。整個教學案例框架結構如圖2所示。endprint

算法設計與程序編寫 根據問題分析及系統框架結構，將整個系統分成三部分：以計算機為中心，RFID和計算機連接部分、數據庫服務器和計算機連接部分、投影儀和計算機連接部分。按照框架硬件的三部分，將全班學生分成三組，分別完成計算機對RFID終端程序的調用、數據庫數據結構的建立、計算機對數據庫的訪問及數據統計結果的顯示，在各組完成自己的內容后，兩組交換內容，直到三個組完成全部程序的編寫。RFID程序的編寫還具有一定的難度，不作為本課堂的教學內容。該部分內容設計為對已有RFID程序的調用，有興趣的學生可以嘗試自己編寫這部分內容。

各組任務明確之后，針對所需內容講解基本知識，包括變量的定義、函數的編寫、數據庫的訪問、課程安排上不占用過多課時，盡量多地讓學生知道在程序編寫的過程中用到什么、查什么、學什么，有目的地去學知識點。這樣將往常課堂上“要我學”的模式變成“我要學”的模式，培養學生獨立學習的能力、會學習的能力，而不是單純教授學生某個知識點。

程序的檢驗與課堂展現 所有組別的學生完成三大部分的編程后，對程序進行調試，當程序編譯不通過時，要針對編譯出錯的地方進行分析。如是架構問題，如模型圖反過來理清問題，清楚計算機要執行的功能，進行架構調整；如是算法與語句問題，利用程序平臺有效的糾錯手段進行程序糾錯。此模塊可提高學生對整個系統框架體系的把握，從全局著手分析編程問題，在修正過程中熟悉編譯環境，提高學生發現問題、解決問題的能力。

編譯通過后，對程序進行封裝，并完成程序的安裝。分組完成課堂展現，將所有硬件設備連接完成，讓各組別的學生拿著自己的標識卡進入RFID終端識別范圍，看看自己所設計程序的最終效果，體驗自己的勞動成果，進一步提高對算法與程序設計課程的興趣。

課程的綜合考評 該模型中從算法的有效性、程序的可讀性、學生思維的擴展等多個方面對學生的學習成績進行評價，對簡潔高效的算法設計要多加分，對可讀性強的程序要多加分。另外，對在課堂設計內容要求之外，自己豐富程序功能的學生要多加分。比如在該案例系統中，學生信息有的只是以文字內容來顯示，有的學生加入了學生照片的顯示，豐富了程序的內容，增強了教學案例的趣味性。

3結論

基于信息化技術的算法與程序設計教學模型，以當前流行的物聯網技術、計算機軟件技術、數據庫技術、多媒體技術等行之有效的信息化技術為手段，摒棄了傳統教學模式單調、評價模式單一的弊端，豐富了教學的現場內容，更加有效地激發學生的學習興趣，對學生學習效果做出綜合客觀的評價，培養了學生的實踐動手能力及學習算法與程序設計的系統性思想，收到良好的教學效果。

參考文獻

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