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2024年4月26日发(作者：大数据培训内容有哪些)

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｜ｉｆ敏又汇　２００７．０６　（上旬刊）　

列用算法时掌生进行思维能力的培养　

口

摘要

吴琼陈新文　

（鄂，ｋｌ１大学计算机系　湖北・鄂，ｋｌ１　４３６０００）　

思维能力是一切能力的核心，算法是计算机程序设计课程重要教学内容，该文论述在算法教学的不同层次，对学　

生形象思维、逻辑思维、超前思维、发散思维、创造思维等思维能力进行训练和培养。　

关键词计算机算法思维能力　培养　

中图分类号：Ｇ４２１　文献标识码：Ａ　

广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤就称为“算　

法”，著名的计算机科学家沃思（Ｎｉｋｉｋｌａｕｓ　Ｗｉｒｔｈ）提出一个公式：数　

据结构＋算法＝程序。数据结构是计算机加工对象，算法是程序设　

计的灵魂，算法教学是计算机程序设计课程的重要教学内容。本文　

通过大量实例，分层次地通俗易懂地剖析如何在算法教学中培养学　

生的思维能力。　

１．形象思维。理解算法　

形象思维是指人们利用直观形象去解决问题的思维过程，形象　

思维主要用联想、类比、想象等方式去思维，它具有具体性、直观性、　

趣味性的特点。　

首先，我们利用日常生活和学习中学生熟悉的做某一件事情的　

过程，帮助学生理解：所谓算法，粗略地讲，是为解决一个特定问题　

而采取的确定的有限的步骤，广义地讲，做任何事情都有其算法。例　

如：一个乐谱可以说就是乐曲的算法，因为它规定了演奏者应如何　

演奏；求解一个一元二次方程的步骤也是一个算法等。做任何事情　

都要事先考虑如何去做，要制定一个周密可行的计划，先做什么，后　

做什么，既要有一定的灵活性，又不能犯原则错误，这就是确定算　

法，然后去实现这个算法以达目的，用计算机语言解题也是一样。由　

此使学生认识到：“算法”并不神秘，而且很具体，在Ｅｌ常生活中经　

常遇到各种“算法”，只不过是没有意识到而已。　

其次，利用算法的多种描述形式，来帮助学生正确理解和建立　

算法的概念。　

用自然语言描述算法，一般比较冗长，而且有“歧义性”（即对　

同一段文字，不同的人会有不同的理解），例如：“张三对李四说今　

天要去图书馆”，究竟是张三要去还是李四要去呢？从这段文字中　

难以确定。　

用传统流程图形式描述算法，流程清晰，直观形象，各种操作一　

目了然，而且不会产生“歧义性”。但它占面积大，而且允许使用流　

程线，使流程任意转移，容易使人弄不清流程的思路。　

用Ｎ—ｓ结构化流程图描述算法，主要特点是取消了流程线，即　

不允许流程任意转移，而只能从上到下顺序进行，它规定了几种基　

本结构（顺序结构、分支结构、循环结构）。　

用伪代码描述算法，伪代码是指用介于自然语言和计算机语言　

之间的一种代码来描述算法。它的特点是表示形式比较灵活自由，　

文章编号：１　６７２—７８９４（２００７　Ｊ　０６—０３９－０２　

无统一的语法，只要写出来自己或别人能看懂就行，而且与计算机　

语言比较接近，可以比较容易地转换成计算机程序。　

通过以上的分析与比较，加上列举适当的例题，如：给友人写　

信；求一元二次方程的根；输入若干学生的成绩，统计不合格人数　

等。使学生明白了算法就是解决问题的步骤。　

最后．还应强调解决某一问题的步骤可能不是唯一的。如给友　

人写信，可以先写信，也可以先写信封，因此解决某一问题的算法也　

可能有多种。通过这种训练，学生理解了算法，同时还掌握了几种描　

述算法的方法，逐步建立了算法的概念。　

２．逻辑思维。掌握算法　

逻辑思维是以分析、综合、抽象、概括、比较、分类、系统化和具　

体化作为思维的基本过程的。在讲解某一算法时，让学生分析这一　

算法的关键所在，构思算法的主要内容，就是训练学生逻辑思维的　

过程。　

例如，在介绍交换两变量值的算法时，首先让学生分析能否直　

接进行交换。然后将交换两变量的值比喻成将两个盒子的球互换，　

不能将第一个盒子里的球倒入第二个盒子，再将第二盒子里的球倒　

入第一个盒子。必须先将第一个盒子里的球倒人第三个盒子，再将　

第二个盒子里的球倒入第一个盒子里，最后将第三个盒子里的球倒　

入第一个盒子里。通过分析、归纳、综合，借此引出中间变量（第三　

个盒子）的概念，从而使学生理解交换变量的值必须借助与中间变　

量来完成，思路清楚了，算法也就出来了。　

在讲求解一元二次方程的根时，帮助学生分析根据一元二次方　

程的判别式的值可得出三组不同的解：当Ｄ＞０时，有两个不等的实　

根：当Ｏ－－０时，有两个相等的实根；当Ｄ＜０时，有两个共轭复根。遇　

到这种多项选一的情况，可以利用分支结构来实现。关键是要将可　

能出现的情况都要估计到，不能遗漏，否则会出现丢根的现象，使学　

生理解了算法应有较强的周密性和严谨性。　

在介绍ｎ个数累加与ｎ个数阶乘的时候，要引入累加器和累乘　

器的概念，并且先应给累加器赋一个初值０，给累乘器赋一个初值　

１，这时教师可以提问：为什么累加器的初值必须为０，累乘器的初　

值必须为１，如果事先不将累乘器的初值赋予１，将会出现什么情　

况：在求累加与阶乘的算法中，应采用怎样的程序结构等。通过分　

析，使学生理解了累加器和累乘器的概念，基本掌握了累加与阶乘　

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的算法。　

让学生正确地运用逻辑思维来确定一个算法，需要一个严格的　

训练过程。在高级语言程序设计教学中，教师应充分挖掘例题和习　

题中的教育功能，有意思地介绍一些常用的算法，利用这些常用的　

算法，对学生进行较系统的训练，以此来提高学生的逻辑思维能力。　

３．超前思维。运用算法　

超前思维是指在讲解例题之前，利用分析、推理的方法，让学生　

先行构思算法、想象解题方法与步骤，然后再讲例题的一种思维方　

法。超前思维的作用是：（１）发展学生的想象能力（２）提高学生的　

审题能力（３）培养学生全面考虑问题的能力和创造能力（４）激发　

学生的学习兴趣。方法是：（１）认真审题，想象一下解题的方法与步　

骤。（２）读例题。看看自己的想法与例题有什么不同之处，为什么不　

同。这样，学生对学到的知识记忆深刻，不易遗忘。　

例如：在数组的教学中除了介绍二元一次方程组的算法外，可　

重点介绍排序的方法，排序是进行数据处理及检索的重要步骤，排　

序的关键是两数组元素的比较与交换，排序的方法很多，常用的有　

冒泡法和最小元素法。　

冒泡法的思路是将相临两个数组元素进行比较，将小的数组元　

素调到前头。介绍思路后，首先让学生分析、构思如何将Ｎ个数组　

元素冒泡排序，并设计出排序的算法，最后教师与学生一起进行归　

纳、综合，得出：将Ｎ个数组元素按升序排列，需要进行Ｎ一１趟比　

较，在第Ｊ趟比较中，要进行Ｎ－Ｊ次两两比较的结论。　

掌握了冒泡法的算法后，教师又进一步提出：“如何用最小元　

素法对Ｎ个数元素进行排序？”然后引导学生进行探索，构思算法，　

让他们充分发表自己的见解，组织学生进行分析、对比、归纳，最后　

得出：最小元素法与冒泡法实质上很相似，算法上的不同之处在于：　

最小元素法不是将相临两个数组元素进行比较和交换，而是对所有　

数组元素进行扫描，找出最小数放到第一位，再对剩余数进行扫描，　

找出次小数放到第二位……，反复进行Ｎ—ｌ趟即可。再出示例题　

时，学生的脸上露出了笑容，因为她们构思的算法得到了验证。　

通过这种训练，不但活跃了课堂气氛、激发了学生的学习兴趣　

和积极探索的热情，而且提高了学生分析、推理、归纳、综合的能力，　

使学生的超前思维能力得到了培养。　

４．发散思维。举一反三　

思维的发散性，表现在思维过程中，不受一定算法的束缚，从问　

题的个性中探求共性，寻求变异，沿着不同的方向、不同的角度去联　

想、延伸、开拓，发散思维是创造思维的核心。　

在教学中，采用一题多变、一题多串、一题多用、一题多解等训　

练方法，能较好地培养和锻炼学生思维的发散性。　

例如：在介绍了冒泡法和最小元素法后，教师又提问：“如果将　

数组元素按降序排列，应如何确定算法？”思索片刻后，有的学生马　

上提出将比较中的条件由“＜：”改为“＞＝”，“还有没有更简便的方　

法？”，又经过分析、思考后，学生们异口同声得出：将输出顺序颠倒　

一

下就可以了。　

４０　

善思还得敏思，但“敏思”不是一已可造就的，唯其如此，才需多　

加培养。引导学生遇事要多问几个为什么，推敲一番为什么是这样，　

而不是那样，才有可能“敏思”，才有可能是思维活跃。对学生进行发　

散性思维训练，拓宽了学生的思维空间，增强了思维的想象能力。　

５．创造思维．“标新立异”　

创造思维是根据一定的目的、任务，在头脑中创造出新形象的　

思维过程。这些新形象，是前所未有的东西（或教师以前未讲过学生　

未掌握的东西），所以叫创造思维。创造性思维活动，可导出新颖独　

特的思维成果，在已知领域有所创新，在未知领域有所发现和突破。　

抽象和概括思维是集中思维的基础，教师通过揭示概念的形成　

过程，引导学生发现规律，建立概念，并与抽象概括活动紧密联系，　

将抽象概括出的一般认识应用到具体的特殊事物上，是创造思维的　

重例如：在学习用双重循环求３－１００以内的素数的算法时，通常只　

介绍一种最简单的算法，即看某一整数是否被２到比它小ｌ的所有　

整数整除，若有一个能被整除，此数为非素数，否则它是一个素数。　

紧接着教师可以提问：“是否需要判断这么多次，除这么多次，　

能否有更简单的算法？”然后引导学生分析素数的性质，找出规律。　

通过分析得出：除２以外的任何偶数都是合数，除２以外的任何素　

数都是奇数，因此，只需判断除２以外的奇数就行了，即外层循环步　

长可为２。另外，判断一个数Ａ是否为素数，也不需要被２到比Ａ　

小１的所有整数除，只需要被２～的整数除即可（如果不是整数，则　

取的整数部分）。由教材的范例引申出一系列具有启发性的、由浅　

如深的问题，就这一系列问题的解决过程，是对教材内容深入理解　

并进行创造性思维能力的培养过程。以上得出的求素数的新的算　

法，正是创造思维训练带来的可喜成果。　

求异与创新，是成材的重要因素。在教学中，教师最大限度地调　

动学生的学习积极性，有意识地给学生创造良好的思维意境，鼓励　

他们“标新立异”，激发他们思维出更好的方法，是培养创造型人才　

的有效途径。　

综上所述，在计算机算法的教学中教师有目的地创设思维的情　

景，鼓励学生大胆思维，使其自觉沟通所学知识的纵横联系，挖掘隐　

含条件；巧妙地构造某个知识对象，迂回转化；灵活地运用各种思维　

方法和方式，找出确定算法的各种途径，不但使学生掌握一些常用　

的算法，克服思维僵化，生搬硬套，解题呆板，运算繁琐等不良倾向，　

更重要的是使学生的思维能力得到了提高。尽管学生在解题过程中　

不可能都得出每个问题的最佳或最正确的算法，但通过尝试会产生　

旺盛的求知欲，而这一尝试的过程也正是学生思维能力培养过程。　

参考文献：　

【ｌ问Ｉ浩强．Ｃ程序设计　二版）【ｈＩ１．北京：清华大学出版社，１９９９．　

【２１潭浩强．ＢＡＳＩＣ语言——结构化程序设计教程【Ｍ１．北京：中国科学技术　

出版社．１９９０．　

【３侧加海．高级语言设计【ｈＩ１．杭州：浙江大学出版社，２０００・　

【４１高福成，潘旭华，李军．全国计算机等级考试教程：ｃ语言程序设计（二级）　

【ｈＩ１．北京：电子工业出版社，２００２．　


本文标签： 算法 学生 思维 进行 计算机

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