教學(xué)中程序設(shè)計思維訓(xùn)練探究

錢小芳

（江蘇省丹陽市第六中學(xué)電教處，江蘇 丹陽 212300）

一、引言

程序設(shè)計是學(xué)生進(jìn)行軟件開發(fā)必備的專業(yè)基礎(chǔ)。先前，教學(xué)的載體主要依附于章節(jié)的內(nèi)容，重視基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的講授、程序設(shè)計三種基本結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練，學(xué)生獲取了一個良好地基礎(chǔ)后，就能可持續(xù)的發(fā)展，進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。

隨著學(xué)校計算機課程的擴展，依附于章節(jié)的內(nèi)容的教學(xué)模式，對于四星級高中學(xué)生來說，顯得非常難學(xué)，因而，必須探索出一套既符合教學(xué)規(guī)律，又能激發(fā)學(xué)生興趣，即探索方便好學(xué)的現(xiàn)代教學(xué)模式，顯得十分重要。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)歷，文中探索了一種用“思維”貫穿整個教學(xué)過程的模式：教師以講授程序設(shè)計思想為主線，對學(xué)生進(jìn)行思維訓(xùn)練為主導(dǎo)、將各章節(jié)的內(nèi)容有機地貫穿起來，方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。

二、思維貫穿

1.思維性初探

程序設(shè)計是利用已有的軟件包，進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。使用者必須依據(jù)具體的應(yīng)用和依附的具體平臺來設(shè)計計算方法，這個設(shè)計的過程中充滿了計算思維，因而程序設(shè)計的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閷栴}的理解能力、對問題的描述能力、對問題的具體流程控制能力。對問題的理解主要是抽象、分析及等效轉(zhuǎn)換；對問題的描述主要是進(jìn)一步轉(zhuǎn)換、遞推、約減、細(xì)化；常用的描述工具有用流程圖描述問題、用偽代碼描述問題、用程序代碼描述，程序的控制主要體現(xiàn)在具體的設(shè)計流程中路徑的走向。［1］

2.思維貫穿

思維的形式多樣化，應(yīng)該支持發(fā)散、反思、推理思維。

第一種，橫向思維

主要用于理解算法的描述方式。算法的描述方式很多，比如，從1加到100的和的算法描述可以表示為“1+2+3+……100”數(shù)學(xué)表達(dá)形式，也可以表達(dá)成偽代碼形式，也可以表達(dá)成圖的形式，也可以把表達(dá)式分解為程序的形式。

為了更好地說明程序設(shè)計思想，我們強調(diào)的是“思維性”，在程序設(shè)計過程中我們要動腦筋，我們把開動腦筋的過程，進(jìn)行反向分析，針對一題多解問題，探索了幾種形式思維：橫向思維、轉(zhuǎn)換思維、縱向思維。

三、程序設(shè)計

（1）橫向思維

對于同一問題，我們可以從語法角度去解題，也可以從語義角度去解題。

語法角度利用do while;while;for求1～100內(nèi)的元素的和；語義的角度利用數(shù)組的首地址、一維指針、二維指針對一個二維數(shù)組的所有元素進(jìn)行遍歷。

（2）轉(zhuǎn)換思維

代碼內(nèi)轉(zhuǎn)換能力是一種形式；算法各種形式的轉(zhuǎn)換；將for轉(zhuǎn)換成while循環(huán)，if與switch的功能轉(zhuǎn)換，甚至if加goto與循環(huán)的等效；在迭代過程中初始值換掉、循環(huán)次數(shù)邊界問題理解；將相同算法思想，表達(dá)成圖、偽代碼、代碼，及這三者之間的轉(zhuǎn)換。［2］

（3）縱向思維

基于不同的知識點對同一問題給出解答；基于認(rèn)知規(guī)律的遞進(jìn)性思維，對于問題的原子型解答、改進(jìn)型解答、完美型解答。這樣得到的算法可以比先前的算法更優(yōu)化、更綜合、更有突破性；對于輸出40行斐波拉契數(shù)列，原子型的解答（f3=f1+f2;f1=f2;f2=f3），改進(jìn)型的解答每個八個換行，輸出效果好，聯(lián)系具體輸出設(shè)備的局限，基于數(shù)組的解答，并且將其與小兔子的繁衍聯(lián)系在一起，以月份的形式輸出。［3］最后這種叫完美型或應(yīng)用型。對于菱形圖形的輸出，可以用窮舉法，顯然局限最多，可以用上三角、下三角，空格、星號、回車三句來描述，也可以不分上下三角、基于絕對值來進(jìn)行統(tǒng)一表達(dá)；甚至還可以用二維數(shù)組的兩次賦值來互補進(jìn)行菱形圖案的輸出。從不同的角度，進(jìn)行問題解答。

四、結(jié)論

總之，利用各種方式、開動動腦筋是程序設(shè)計的思維訓(xùn)練的法寶。在培養(yǎng)學(xué)生基本能力的時候，是夠用化地教授學(xué)生最基本的知識、技能，還是系統(tǒng)化教授最基本知識、技能，其實都是一個問題的兩個方面，夠用化強調(diào)傳授知識的同時，要發(fā)展學(xué)生的能力，因知而費能，系統(tǒng)化看上去偏向研究能力，很深奧，高中學(xué)生可能達(dá)不到。

［1］劉曉玫等.關(guān)于數(shù)學(xué)推理問題的幾點思考［J］.數(shù)學(xué)教育學(xué)報，2002，11（2）：54-56.

［2］Grant Wiggins&Jay McTighe.Understanding by design［M］.ASCD,1998：5-20.

［3］J Sternberg.The Nature of Mathematical Reasoning［J］.National Council of Teachers of Mathematics,1999(1)：37-44.