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《算法与程序设计》教学中实施研究性学习探步

TIME:2015-08-10 FROM:www.cntg.org.cn AUTHOR:中国学术杂志网 CLICKS:
  摘要:研究性学习是教育科研领域中一个崭新的课题。信息技术教学作为以培养创新精神、研究能力和实践能力为目标取向的必修课程,它强调让学生通过研究性学习,提出问题,收集材料,对研究性课题进行探索、分析、研究,最后基于问题解决模式,在实践操作中培养学生科学的态度和价值观以及创新精神、创新思维、创造能力,并学会解决生活中与信息技术学习有关的实际问题。职业学校的学生,不仅应具有独立接受知识的能力,更应具有独立探索知识的能力,由“研究性学习”补充原有的“接受式学习”,使学习方式更趋完善,只有当这两种学习方式结合起来,优势互补,才能使基础教育适应时代对人才培养的要求。
  关键词:程序设计;研究性学习;求真;求全;求变;求新;优势互补《算法与程序设计》是职业学校信息技术教学中的一个重点,也是难点。传统的程序设计教学以老师讲授型为主,由于算法与程序设计的内容逻辑性强,普遍认为在程序设计教学中难以实施研究性学习。
  研究性学习是以“培养学生具有永不满足、追求卓越的态度,培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力”为基本目标,以学生从学习中获得作品设计与制作方法的困惑为方向,以在提出问题和解决问题的全过程中学习到算法与程序设计为学习方法的课程。经过反复研究,我们认为研究性学习可以应用于程序设计教学中。实施研究性学习的关键是要确定一个目标,要鼓励学生主动地发现问题,并且通过探究或实践活动去试图解决问题。在课题研究的过程中采用分组交流讨论、查阅资料、协作探究、归纳总结等方式,一步步引领学生深刻掌握算法与程序设计的精髓。
  一、通过研究性学习,重构算法知识体系,要求真研究性学习是学生在老师的指导下,结合真实生活,选定主题,然后搜集相关材料,对材料进行归纳、加工处理、分析、总结,得到相应结论的学习活动。在《算法与程序设计》教学中,根据教学内容,经过反复研究,确定了研究主题《搜索算法的应用研究》和《动态规划算法的解题应用研究》,并根据学生的自愿报名成立了两个研究小组。然后各小组根据自己研究的算法,重新整理相应的知识,对知识进行认知、归纳、总结。如《搜索算法的应用研究》小组,对搜索算法从以下几方面进行整理:1、搜索算法的算法思想、分类;2、深度优先搜索的算法思想与算法结构;3、广度优先搜索的算法思想与算法结构;4、深度优先搜索的优先策略;5、广度优先搜索的优化策略;6、深度优先搜索与广度优先搜索的异同。学生通过对搜索算法知识进行整理、分类、小结,加深了对搜索算法的理性理解与感性认知。
  二、通过研究性学习,同学之间取长补短,要求全每个学生都有所长,也有所短,研究性学习一个重要的特点就是:分工合作,共同讨论,共同提高,使参与的学生全面发展。我们的“搜索算法的应用研究”小组共有五个成员,根椐学生的特点、特长,对他们进行分工,每位学生研究上述其中一个问题,然后整个小组一起讨论,每位学生介绍自己的研究情况、研究成果,然后其他同学进行补充,发表自己的见解,这样每个同学都使自己的研究内容得到补充,同时也学习到了其他同学研究方面的知识,可以取长补短,共同提高,得到全面发展。
  三、通过研究性学习,总结算法的应用规律,要求变研究性学习的目的,是要求学生搜集与主题有关的资料,归纳整理相关资料,根据相关材料和知识,对主题进行研究,提出自己的观点或结论。我们在程序设计教学中进行算法专题研究也是这样,除要求学生归纳、整理专题算法知识外,还要总结出算法的应用规律、应用算法解题的步骤和算法的框架,能根据实际情况,随机应变。如在“动态规划的应用研究”中,学生总结出:动规划是解符合“无后效性原则”的最优问题的一种算法思想;用动态规划解题的一般步骤是:(1)判断题目是否为求最优问题,是否符合“无后效性原则”;(2)确定如果划分阶段;(3)确定每个阶段有几种状态;(4)找出状态转移方程和边界条件;(5)用算法语言实现算法过程。又如在“搜索算法的应用研究”中,研究小组的同学总结出:(1)广度优先搜索算法通常应用于解最少步数问题,而深度优先搜索算法则通常用来解所有路径问题;(2)深度优先搜索和广度优先搜索都是搜索算法,前者时间复杂度较大,而后者则占用的内存较大;(3)深度优先搜索在实现时用递归或用堆栈来实现,而广度优先搜索是用队列来实现,实现两种算法所用的数据结构不同;(4)深度优先搜索和广度优先搜索都是搜索算法,但两者的算法结构有较大的不同。学生通过自己对算法应用规律的总结,对算法的应用得到升华,进一步提高算法的应用能力和程序设计能力。
  四、通过研究性学习,提高分析、归纳和综合能力,要求新对算法的专题研究,不仅要对算法理论进行总结,算法应用的研究也是很重要的一方面,通过算法的解题应用,既提高了学生分析问题的能力,也加深了学生对算法的理解,提高了学生的算法应用能力,进而得到对学生创新能力的培养。另外,我们在算法研究过程中,要求学生透切理解算法内容,用算法语言准确描述算法,通过这种途径,进一步加深学生对算法的理解,同时也提高了学生的算法表达能力和归纳、总结的能力。
  通过对算法进行专题研究,可以进一步加深学生对算法知识的理解,也可以提高学生的算法应用能力和程序设计能力。实践告诉我们:在整个研究过程中要注意以下几个问题:
  1、课题不宜太大。研究课题的确定是研究性学习实施过程中重要的一环,课题选择恰当与否,直接关系到整个课题研究的成败。在程序设计教学中进行研究性学习活动,选题要遵循下面的原则:(1)课题的范围不宜太大;(2)有一定的应用价值;(3)结合学生的实际。一个好的开始是成功的一半,在研究性学习活动中也是如此。
  2、要理论研究与算法应用相结合。对算法的专题研究,算法应用是重点。在算法知识归纳总结的基础上,重点应研究算法应用的一般规律、算法结构、应用算法解题的一般步骤等。不应该只是对算法理论的空洞论述,否则效果不好、意义也不大。
  3、充分发挥教师的引导作用、学生的主体作用。在算法研究活动中,应充分发挥教师的引导和指导作用,既不能放任自由,也不能包办代替,要充分发挥学生的主体作用。当学生遇到问题和困难时,老师应当引导和启发学生,让学生去探索和研究,而不是直接告诉学生答案,老师始终是学生的引导者,学生是真正的参与者,使学生通过算法研究,加深对算法的理解,提高算法应用能力和程序设计能力。
  职业学校的学生,不仅应具有独立接受知识的能力,更应具有独立探索知识的能力,由“研究性学习”补充原有的“接受式学习”,使学习方式更趋完善,只有当这两种学习方式结合起来,优势互补,才能使基础教育适应时代对人才培养的要求。

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