基于C語(yǔ)言的排序算法在五年制高職課堂中的應(yīng)用

歐陽(yáng)麗娜

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鎮(zhèn)江分院信息工程系，江蘇鎮(zhèn)江 212016)

計(jì)算機(jī)的本質(zhì)是“程序的機(jī)器”，程序和指令是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的概念。進(jìn)行程序設(shè)計(jì)必須以一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言為工具，否則，只能是紙上談兵。作為當(dāng)前大多數(shù)學(xué)校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)入門(mén)級(jí)語(yǔ)言的C語(yǔ)言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，應(yīng)用面廣，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)，既適合編寫(xiě)系統(tǒng)軟件，又適合編寫(xiě)應(yīng)用軟件。C語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的必修課，也是程序開(kāi)發(fā)的前導(dǎo)課。對(duì)于學(xué)習(xí)者而言，要進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，必須解決以下兩個(gè)問(wèn)題:

1)解決問(wèn)題的思路和方法，即算法。

2)算法的實(shí)現(xiàn)，即用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)程序，達(dá)到用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的目的。

算法被稱(chēng)為程序的靈魂。著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思(Nikiklaus Wirth)提出一個(gè)公式，即

由此可見(jiàn)，算法在程序設(shè)計(jì)中的重要性。

排序算法中的冒泡排序和選擇排序相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于初學(xué)者循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)。對(duì)于剛剛接觸程序設(shè)計(jì)的學(xué)生來(lái)講，從這兩種算法開(kāi)始是非常不錯(cuò)的選擇。

1 教學(xué)對(duì)象

1)理論基礎(chǔ)薄弱，在程序設(shè)計(jì)方面大多是零基礎(chǔ)。C語(yǔ)言是在五年制高職計(jì)算機(jī)軟件專(zhuān)業(yè)低年級(jí)開(kāi)設(shè)的一門(mén)必修課，授課對(duì)象是初中畢業(yè)生。在此之前，這些學(xué)生大都沒(méi)有接觸過(guò)程序設(shè)計(jì)，甚至不知道什么是程序設(shè)計(jì)，這為教學(xué)工作帶來(lái)了很大的阻力。

2)自信心強(qiáng)，又具有極強(qiáng)的好奇心與求知欲，喜歡運(yùn)手操作，但抽象思維和自主學(xué)習(xí)能力相對(duì)薄弱，厭煩枯燥的文字講解。在教學(xué)過(guò)程中，教師要盡量使用簡(jiǎn)單、直觀的演示方式，使抽象的程序設(shè)計(jì)過(guò)程形象、生動(dòng)起來(lái)。

3)層次不一，學(xué)習(xí)能力存在很大的差異。教師要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)采用分層教學(xué)的方法，以滿(mǎn)足不同學(xué)生的需求，并教會(huì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，突破零起點(diǎn)、高臺(tái)階的瓶頸。

2 依據(jù)內(nèi)容確立目標(biāo)

2.1 教學(xué)內(nèi)容

數(shù)組［1］是C語(yǔ)言中重要的數(shù)據(jù)類(lèi)型，通過(guò)數(shù)組可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的排序運(yùn)算。排序算法是一種基本算法，而冒泡排序和選擇排序是排序算法中的基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生接觸算法也是從它們開(kāi)始的。讓學(xué)生熟練掌握這兩種算法很有必要，可以為培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是一種在教學(xué)活動(dòng)之前預(yù)期的學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，即教師預(yù)先設(shè)定學(xué)生在完成某一課題的學(xué)習(xí)后應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)目標(biāo)的確定是否全面、準(zhǔn)確、具體、切合實(shí)際，對(duì)課堂教學(xué)至關(guān)重要。確定教學(xué)目標(biāo)的依據(jù)是課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情，三者缺一不可。在擬定教學(xué)目標(biāo)的過(guò)程中，必須“隱”“顯”兼顧，“近”“遠(yuǎn)”結(jié)合，使教學(xué)目標(biāo)具有科學(xué)性、全面性、準(zhǔn)確性和針對(duì)性。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、冒泡排序和選擇排序的教學(xué)內(nèi)容與特點(diǎn)，同時(shí)考慮到五年制高職學(xué)生的學(xué)情，確定教學(xué)目標(biāo):

1)理解冒泡排序和選擇排序的基本原理，能夠熟練應(yīng)用冒泡排序算法進(jìn)行運(yùn)算，學(xué)會(huì)使用選擇排序算法解決同樣問(wèn)題。

2)在理解程序設(shè)計(jì)基本方法的基礎(chǔ)上，拓展其在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，并通過(guò)程序設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生在預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上追求結(jié)果的成就感。

3 多種方法，創(chuàng)新教學(xué)

教學(xué)方法是多種多樣的。每種方法都有其獨(dú)特的作用和一定的適用范圍。教學(xué)方法的選擇受教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教師特點(diǎn)、學(xué)生的年齡特征和知識(shí)基礎(chǔ)等因素的影響。在教學(xué)過(guò)程中，筆者以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法為主，結(jié)合使用情境導(dǎo)入、小組合作、分層教學(xué)的方法。其中小組合作教學(xué)法的關(guān)鍵在于分組，分組的前提條件是摸清學(xué)生目前的知識(shí)結(jié)構(gòu)，按照組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)的原則進(jìn)行分組［2］。

3.1 情境導(dǎo)入

皮亞杰曾說(shuō):“所有智力方面的工作者，都依賴(lài)于興趣”。為了讓學(xué)生對(duì)抽象的C語(yǔ)言產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，可以嘗試將對(duì)新知識(shí)的探索融入游戲等生活情境中。通過(guò)游戲設(shè)疑，展示結(jié)果，分析程序結(jié)構(gòu)，并結(jié)合動(dòng)畫(huà)演示，使抽象的原理變得具體形象，一定能取得事半功倍的效果。

例如，以排序游戲作為教學(xué)過(guò)程的開(kāi)始。首先，宣布游戲規(guī)則，即冒泡排序的原理的實(shí)際運(yùn)用。然后，讓學(xué)生代表按照游戲規(guī)則對(duì)手中撲克牌進(jìn)行排序，如升序。排序結(jié)束后，組織其他學(xué)生觀察撲克牌的順序變化。結(jié)果顯示，撲克牌已經(jīng)由亂序變?yōu)樯?。在此設(shè)疑，為什么經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生這樣的結(jié)果呢?如果利用程序語(yǔ)言該怎樣完成這一任務(wù)呢?學(xué)生知道游戲規(guī)則，但是不知道為什么要制定這種規(guī)則。學(xué)生在“只知其一，不知其二”的情況下進(jìn)行游戲，在教師的提問(wèn)中思考，充分激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。

3.2 講授新知

萬(wàn)丈高樓平地起，學(xué)生循序漸進(jìn)地接受新知的過(guò)程是打牢基礎(chǔ)的過(guò)程，是非常重要的環(huán)節(jié)。在觀察整個(gè)排序過(guò)程后總結(jié)規(guī)律，得出冒泡排序的基本理念。由表及里，為深入理解后面的原理做好鋪墊。接著，梳理過(guò)程，挑揀出關(guān)鍵步驟。然后，舊知新用，利用之前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，根據(jù)關(guān)鍵步驟編寫(xiě)關(guān)鍵語(yǔ)句，意在幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地完成代碼編寫(xiě)過(guò)程。趁熱打鐵，進(jìn)行語(yǔ)句整合，利用程序語(yǔ)言完成排序任務(wù)。

3.3 認(rèn)知提升

學(xué)生初步理解算法理念之后，層層遞進(jìn)，帶領(lǐng)學(xué)生透過(guò)表象，探索原理，進(jìn)一步提高他們對(duì)算法的認(rèn)知程度。

1)設(shè)置疑問(wèn)，遞進(jìn)思考。從元素位置、順序變化、內(nèi)外循環(huán)關(guān)系等方面引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)組內(nèi)討論，初步理解冒泡排序原理。

2)分層教學(xué)，動(dòng)畫(huà)助學(xué)。學(xué)生根據(jù)自身情況借助動(dòng)畫(huà)演示理解程序過(guò)程。

3)要點(diǎn)總結(jié)，拎清特點(diǎn)。逐層深入，總結(jié)冒泡排序原理的特點(diǎn)，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解冒泡排序原理的結(jié)構(gòu)。

4)填流程圖，理清思路。通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示，總結(jié)算法特點(diǎn)，組內(nèi)討論，補(bǔ)充流程圖，幫助學(xué)生理清思路，了解程序結(jié)構(gòu)。

5)探究實(shí)質(zhì)，深入挖掘。學(xué)生進(jìn)行小組討論，深層次探討算法實(shí)質(zhì)。教師巡視并參與到討論中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，共性問(wèn)題集中解決。

6)程序動(dòng)作，預(yù)測(cè)效果。讓學(xué)生設(shè)計(jì)程序并演示程序片段、預(yù)測(cè)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生由抽象向具體轉(zhuǎn)換的能力。

3.4 發(fā)散思維

發(fā)散思維(Divergent Thinking)，又稱(chēng)為擴(kuò)散思維或求異思維，表現(xiàn)為思維視野廣闊，呈現(xiàn)多維發(fā)散狀，包括“一題多解”“一事多寫(xiě)”“一物多用”等方式［3］。

引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)選擇排序。具體過(guò)程，相對(duì)于同樣的數(shù)列，給出不同的排序規(guī)則。學(xué)生根據(jù)新規(guī)則和選擇排序的演示動(dòng)畫(huà)，初步自學(xué)選擇排序，完成排序過(guò)程。通過(guò)觀察、比較、討論，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解選擇排序的過(guò)程，為編寫(xiě)關(guān)鍵語(yǔ)句做好鋪墊。最后，找出關(guān)鍵步驟，將原理轉(zhuǎn)化為程序語(yǔ)言。同時(shí)，針對(duì)同一問(wèn)題尋求多種解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。

3.5 對(duì)比討論

對(duì)比教學(xué)是指在教學(xué)活動(dòng)中將兩個(gè)或兩個(gè)以上的認(rèn)識(shí)對(duì)象放在一定的條件下，按照同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照、比較，從而確定認(rèn)識(shí)對(duì)象屬性的異同、作用的大小、性能的優(yōu)劣、問(wèn)題的難易或認(rèn)識(shí)的正誤深淺，以達(dá)到辨識(shí)、了解和把握認(rèn)識(shí)對(duì)象之目的的一種方法。對(duì)比教學(xué)法是常用的教學(xué)方法之一，使用范圍非常廣。如利用動(dòng)畫(huà)演示分別使用冒泡排序和選擇排序?qū)ν唤M數(shù)列進(jìn)行排序運(yùn)算的過(guò)程，通過(guò)填寫(xiě)表格的形式對(duì)比出兩種方法在算法和代碼方面的區(qū)別，可以幫助學(xué)生深入理解兩種算法的原理，并且通過(guò)比較兩種排序方法的執(zhí)行代碼，加深對(duì)代碼的理解和記憶。

3.6 拓展提升

學(xué)生的接受能力和理解能力有很大差異，可以進(jìn)行分層教學(xué)，利用不同層次的習(xí)題鞏固理論知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)算法的理解。設(shè)置基礎(chǔ)任務(wù)和拓展創(chuàng)新任務(wù)，為學(xué)生提供創(chuàng)新思維平臺(tái)，讓學(xué)生不必拘于一種思維方式，鍛煉創(chuàng)新思維能力［4－5］。如任務(wù)可以設(shè)置為:

1)基礎(chǔ)任務(wù)——按由大到小的順序排列10個(gè)地區(qū)的面積?？紤]比較過(guò)程中外循環(huán)次數(shù)、內(nèi)循環(huán)交換次數(shù)，排序后兩兩之間的交換次數(shù)。如利用冒泡排序?qū)ι鲜鰯?shù)列進(jìn)行降序排列。

2)拓展創(chuàng)新任務(wù)——有10個(gè)質(zhì)量未知且不等的蘋(píng)果和一臺(tái)電子秤，用你的方法，按質(zhì)量從小到大的順序排列這10個(gè)蘋(píng)果，并嘗試完成這個(gè)過(guò)程。

3.7 交流總結(jié)

學(xué)生通過(guò)交流總結(jié)，及時(shí)修正練習(xí)題解答中的不足之處，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和交流能力，學(xué)會(huì)傾聽(tīng)他人意見(jiàn)。具體操作過(guò)程如下:

1)針對(duì)學(xué)生上傳的“習(xí)題一”答案，采取匿名的方式，將錯(cuò)誤的答案拿出來(lái)共同探討。

2)“習(xí)題二”部分，小組間交流互換思路，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

3)完成課堂效果驗(yàn)收評(píng)價(jià)表。

4)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的收獲，教師補(bǔ)充，并對(duì)各組表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)［6］。

4 結(jié)束語(yǔ)

讀懂課程內(nèi)容，做到“遠(yuǎn)”“近”兼顧，“隱”“顯”結(jié)合;讀懂學(xué)生，遵循學(xué)生由具體—抽象—具體的認(rèn)知活動(dòng)規(guī)律，確定目標(biāo)，多種教學(xué)手段相結(jié)合，為學(xué)生提供拓展創(chuàng)新思維的平臺(tái)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們主動(dòng)探索、接受、消化知識(shí)，更好地完成教學(xué)任務(wù)，并為今后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010:142－146.

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［5］戎小群.高職軟件技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系目標(biāo)的創(chuàng)設(shè)［J］.教育與職業(yè)，2010(35):136－137.

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