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对高中算法教学的一些思考

时间:2023-06-15 18:00:04 教学设计 来源:网友投稿

摘 要:本文从算法教学实践中存在的若干不足出发,结合自身实践及其他教师的经验总结,对存在的不足进行了分析,提出了加强教师自身素质、加强算法思想理解和通过程序语言设计激发学生兴趣等建议,对高中数学教师有一定的指导意义.

关键词:算法思想;数学思想;案例教学

算法是高中数学课程改革中新增加的内容,2003年颁布的《普通高中数学课程标准(实验)》(以下简称《标准》)在“内容与要求”部分对算法作出了具体要求,各地区制定的教学标准或要求也一再强调算法学习的重要性. 但论及在学习过程中如何体现算法思想等,实际调查中的结果却并不乐观.

目前在高考中,对算法考查的形式一般为一道选择题或一道填空题,内容多集中在流程图填空方面,且大多为判断框和循环结构中的某一步. 因此,部分学校只针对考试进行专项训练,而对于程序语言语句、算法思想等都未能达到《标准》要求,甚至有些学校完全放弃这一章节. 显而易见,算法这一章节目前在高中数学教学中未能得到应有的重视.

教学中存在的不足

随着新课程改革的不断深入和人们对课程的不断认识,算法教学在取得进展的同时也逐渐暴露出一些不足,其表现形式主要有以下几方面:

(1)教师的观念未能与新课改同步更新,评价手段单一,唯短期论者居多;(2)教师,特别是老教师,本身对于计算机知识存在一定的欠缺,对算法也缺乏深入理解;(3)教师教学任务紧张,对算法的研究还处于较低水平,且围绕高考目标对教学内容进行缩减,造成了学习内容的缺欠;(4)因条件限制,很多学校连计算机机房都没有,更不可能让学生亲手去演示算法,只能完全按照理论推演去学习. 这使得学生没机会了解算法的实际运用,导致学生学习的积极性不高;(5)新增加算法以及算法理念等是以宏观的形式提出的,从而使教师在教学实践中施行存在一定困难;(6)教师对算法思想的理解不够,例如有十几年教龄的老教师还搞不清化归思想,更不能说对算法思想的地位有准确的认识;(7)学生对算法与计算机之间的关系了解不够全面,往往只停留在数学的代数运算阶段;(8)算法与计算程序之间的关系认识不清,等等.

对教学的几点建议

针对上述的不良现象和问题,笔者对高中的算法教学提出以下几点建议.

1. 加强教师自身素质

有这么一句话:“要给学生一杯水,自己先要一桶水”,在算法教学中,教师必须加强自身的本体性知识,不断提升自身的修养,这才能保证在教学中取得更高、更好的成就.

(1)更新教师的观念

教师的观念是影响教师教学最深远的素质之一,对学生的世界观、人生观也有很大的影响. 因此,教师在算法教学中必须及时更新自我观念,包括教学观、学生观、评价观等. 在教学实践中,笔者曾听到某些老教师这样说:“算法只需要在老师的演示下让学生知道是怎么回事就行了,课标上对算法的要求只是理解、了解和介绍,并没要求学生必须掌握算法语言及学会编程,它不像数列、函数那样必须掌握,而且高考中算法也只占5分,花太多时间很不划算啊.”

试想,如果许多教师都如此“功利”,学生也就难免 “唯利是图”了;如果教师不注意学习的过程,那理解算法思想也就只能是“纸上谈兵”了. 然而,《标准》在提出的三维目标中特别强调了学习过程的重要性,因此,教师们更新知识评价的观念应是当务之急.

(2)增强教师的算法本体性知识

《礼记·学记》中说:“学然后知不足,教然后知困.知不足,然后能自反也;知困,然后能自强也.” 在将算法添加到新课程的同时,国家和省市地区以及学校都组织了相关的培训,教师应珍惜这样的机会,不断向他人学习,不断提升自己的数学本体性知识,并积极与同行进行交流. 与此同时,在学习之余还应不断对算法进行研究,针对不同程度的学生探究合理的算法教学模式,在教学设计中对具体知识进行深入思考,这才可能达到《标准》的基本要求.

2. 加强对算法思想的理解

算法思想就是指按照一定的步骤,一步一步去解决某个问题的程序化思想. 在解决任何问题的时候,都应当按照相应的步骤去执行.但事实上,很多人往往并不知如何将这一知识渗透到生活中去. 例如,当一位高中生遇到以下的情况:

高考成绩发放时,该学生高考成绩不是很理想,距离本科分数线还差十几分,那么,他可能有两种选择,一种是上大专,一种是补习复考,他该如何抉择呢?

有学生曾就此问题询问过笔者,作为教师,给学生提供合理化建议是理所当然的. 但教师未必完全了解学生的各方面情况,而教师的建议又往往对学生做出决定有着很强的导引性,因此也不能轻易下结论. 笔者建议学生可以应用数学中的算法思想去进行思考,即选择一种可能性,然后往下推可能出现的结果,并做一个大概的规划. 将两种可能出现的情况列举出来,然后进行总体考虑,最后做出结论. 比如,若是因为学生家庭情况不太好,经济方面压力较大,则可能选择上大专;如果不是这样,且根据平时成绩判断,学生是高考中发挥得不理想,那么选择复读也许会更好些.

由此例可以看出,人们在日常的生活中,有很多问题都可以用类似的方法去解决.针对上述的例子,有个学生在解决问题的过程中,将两种情况各自的影响都列举出来了,但却依然无法做出最后的判断. 笔者让其将这些事件和影响用流程线连接起来,看看哪个结构更具有发展的持续性,最后学生作出了自己的抉择. 如果学生根本就不了解算法的思想到底是什么,至多会解上几道题,那要以此思想解决实际问题是很难的.

算法思想不仅在生活中有很多的运用,而且还是中学数学思想的一个交叉点. 在一个算法中通常不仅体现了算法思想,它还与其他数学思想紧密联系在一起.例如,算法基本逻辑结构中的条件结构,其算法语句为“条件语句If…Then”,其中便隐含了高中最常用的数学思想——分类讨论思想;算法基本逻辑结构中的循环结构又体现了数学的递归思想. 算法的思想就是一步一步按照程序去解决问题,所以算法也称之为机械化算法,它体现了数学的程序化思想. 每一个算法必须是可以明确地分解成有限个不能再分解的步骤,并且都能执行,这又体现了数学的有限性思想和方法的整合.

若在教学中能够将这些数学思想都整体性进行考虑,那么整个中学数学思想尽在其中,它们的联系也会自然显现出来,由此也能理解数学思想本来就是一体的. 将数学思想方法整体地渗透给学生,学生学到的就不仅仅是数学知识了,而是为他们解决实际问题提供了思想方法.

3. 通过程序语言设计激发学生兴趣

《标准》中指出:“算法教学必须通过实例进行,使学生在解决具体问题的过程中学习一些基本逻辑结构和语句.” 由此可见,算法案例是算法知识的载体,也是算法教学的灵魂. 师生无论对算法结构还是算法语句的探讨,都应以案例为媒介进行. 因此,案例在算法教学中占有举足轻重的地位. 案例教学法的理论依据是建构主义的教学原理,其原型是抛锚式教学. 建构主义认为,学生要想完成对所学知识的意义建构,最好的办法是让学生到现实世界的真实情景中去感受、体验,即通过获取直接经验来学习,而不是仅仅聆听教师关于这个经验的介绍和讲解. 所谓的抛锚式教学法,是要求教学内容建立在具有感染力的真实事件或具体问题的基础上的.

对于算法教学而言,一般教师多以教材上的例题对几种语句结构进行讲解、分析,以便达到使学生理解算法结构的目的. 这种坐而论道的方式缺少真正的操作性,更谈不上培养学生对算法的兴趣,学生在学完流程图之后对算法的兴趣已荡然无存. 笔者认为,上述教学方式还处于低级阶段,离《标准》的要求是远远不够的.

笔者曾这样处理《算法》这一章节:第一节课给学生展示一个设计精美的网页.该网页不需要教师自己设计,只须在网上随便找一个网页,再点击浏览器菜单中的文件“另存为”,然后在课堂上打开. 询问学生的感受如何?如此精美的网页怎么生成的?当时有学生说是画出来的,在热烈而轻松的氛围中打开源代码.有些网页源代码无法打开,教师提前得演示一下. 让学生看到网页背后的代码,然后翻开后面的算法语句,让他们在网页中先看看那些将要学到的语句,再告诉学生这几种语句的作用,包括一些课本中没有的,并告诉他们,这些代码并不难了解,只要学完本章节后就可以识别哪些是可用的了. 事实说明,这一教学方式对培养学生学习算法兴趣的效果很好.

有些教师可能也会认为,既然教会学生编写语言如此重要,为何不花大量精力和时间让学生学会编写程序语言呢?这样一来算法问题不就可以全部解决了吗?笔者认为,这种方式虽然展示了程序的美好,但对于高中生现在的认知水平来说,他还不能完全达到编写程序代码的程度. 在这种情况下,我们可以引导学生持续对算法学习的热情,利用这种机会给学生渗透终生学习的思想. 也就是说,这一章节的内容在使用计算机的数量上要适量,过犹不及.

教学定法而学无常法,不同的教师、不同的学生在不同的环境下,则应选择不同的方式. 算法这片新天地还需要更多的人来耕耘,这样才能绽放出更加光艳的花朵,并使学生在这片沃土上得到健康成长.

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