面向問(wèn)題求解的中學(xué)信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)探討

傅振杰

在中學(xué)階段的教學(xué)中，學(xué)生會(huì)遇到各學(xué)科的競(jìng)賽，為了讓學(xué)生在競(jìng)賽中取得好的成績(jī)并實(shí)現(xiàn)自我能力的突破長(zhǎng)，做好針對(duì)性的教育十分必要。就目前的中學(xué)競(jìng)賽教學(xué)來(lái)看，信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)占據(jù)著重要的地位，而當(dāng)前的信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)主要以循序漸進(jìn)的知識(shí)層次結(jié)構(gòu)組織教學(xué)，利用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決各種問(wèn)題的訓(xùn)練為主要的教學(xué)模式，在這種模式中，求解能力的培養(yǎng)是重點(diǎn)。為了更好的開(kāi)展信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)，各個(gè)學(xué)校在自身實(shí)踐的基礎(chǔ)上基于當(dāng)前的模式做探索，形成了符合各自教學(xué)特色的教學(xué)體系并取得了良好的效果。文章就面向問(wèn)題求解的中學(xué)信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)做討論分析，旨在進(jìn)一步明確教學(xué)中的問(wèn)題，從而為實(shí)踐教學(xué)提供指導(dǎo)和幫助。

在素質(zhì)教育大背景下，為了使學(xué)生的能力實(shí)現(xiàn)綜合成長(zhǎng)，教育教學(xué)實(shí)踐中會(huì)組織各類競(jìng)賽，一方面是讓學(xué)生對(duì)各個(gè)學(xué)科有所重視，另一方面是希望通過(guò)競(jìng)賽激勵(lì)這種方法實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力的突破。信息學(xué)競(jìng)賽是目前中學(xué)教學(xué)階段的主要競(jìng)賽內(nèi)容，無(wú)論是老師還是學(xué)生對(duì)其都相當(dāng)?shù)闹匾?，老師更是積極的進(jìn)行教學(xué)方法和策略的探索，目的就是要以競(jìng)賽為契機(jī)讓學(xué)生對(duì)信息學(xué)、對(duì)信息學(xué)的利用價(jià)值等有清楚的認(rèn)知。從信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，其基本的教學(xué)方向是問(wèn)題求解，也就是說(shuō)老師的教育教學(xué)主要是基于學(xué)生問(wèn)題解決能力培養(yǎng)。

1 背景分析

從現(xiàn)階段的中學(xué)生信息學(xué)競(jìng)賽實(shí)踐分析來(lái)看，其考察的主要是學(xué)生利用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，具有的顯著特點(diǎn)為知識(shí)結(jié)構(gòu)更新較快、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求比較高、應(yīng)用能力范圍比較廣。這些特點(diǎn)為智優(yōu)學(xué)生的具體培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)，所以必須要在學(xué)校實(shí)際能力的基礎(chǔ)上探討更優(yōu)的培養(yǎng)策略?；诋?dāng)前教育的大背景，以多輪教學(xué)輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)將“問(wèn)題求解”作為學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心目標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)典算法課程向計(jì)算思維訓(xùn)練課程的轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及問(wèn)題解決能力有重要的幫助。

2 以問(wèn)題求解能力作為培養(yǎng)目標(biāo)

對(duì)目前的信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)和訓(xùn)練做具體的分析發(fā)現(xiàn)其有一個(gè)貫穿全程的主線即分析問(wèn)題、建立數(shù)學(xué)模型、算法設(shè)計(jì)、代碼實(shí)現(xiàn)并利用排錯(cuò)調(diào)試對(duì)最終問(wèn)題進(jìn)行解決，用一句話可概括為基于計(jì)算機(jī)的求解?？偨Y(jié)分析多次的信息學(xué)競(jìng)賽資料發(fā)現(xiàn)競(jìng)賽考察的算法比較的多，與之相關(guān)的研究發(fā)展的速度也相當(dāng)快，所以在具體教學(xué)中讓學(xué)生快速有效的掌握知識(shí)體系，并利用各種算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行問(wèn)題的求解，這是學(xué)生培養(yǎng)的重點(diǎn)。同時(shí)需要注意的是在培養(yǎng)的過(guò)程中要讓學(xué)生具備持續(xù)追求更優(yōu)空間和時(shí)間的意識(shí)，這對(duì)其基本能力的提升以及潛力挖掘有重要的價(jià)值?？偟膩?lái)講，基于信息學(xué)競(jìng)賽的教學(xué)必須要以問(wèn)題求解能力作為培養(yǎng)的核心目標(biāo)。

3 循序漸進(jìn)的課程改革以及訓(xùn)練模式分析

在中學(xué)信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)中，確立了能力培養(yǎng)的目標(biāo)后需要基于目標(biāo)做教學(xué)內(nèi)容的組織，這樣可以為能力的訓(xùn)練和提升打下更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。就當(dāng)前的分析來(lái)看，在教學(xué)中除了基礎(chǔ)的算法之外，離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等大學(xué)計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容也要有相應(yīng)的涉及。不過(guò)要涉及這些內(nèi)容首先要對(duì)學(xué)生做計(jì)算思維的訓(xùn)練，這樣可以使學(xué)生的注意力從枯燥的知識(shí)體系向趣味性的問(wèn)題求解轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”。以下是教學(xué)中具體的課程介紹。

第一是計(jì)算思維。計(jì)算思維概念提出是計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的必然產(chǎn)物，就此概念的具體分析來(lái)看，第一次明確提出此概念的是美國(guó)一所大學(xué)的教授。所謂的計(jì)算思維具體指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)并理解人類的行為，此思維最根本的內(nèi)容是其抽象和自動(dòng)化。有關(guān)計(jì)算思維的課程主要介紹的是日生生活以及生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用計(jì)算思維所引發(fā)的生產(chǎn)工作方式轉(zhuǎn)變以及計(jì)算機(jī)科學(xué)理念的具體影響、計(jì)算機(jī)思維的實(shí)現(xiàn)方法等。

第二是算法設(shè)計(jì)。對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的經(jīng)典算法問(wèn)題進(jìn)行溯源并實(shí)現(xiàn)離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)分析等課程的綜合，可以把“按知識(shí)體系劃分”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皣@問(wèn)題分析”。就此課程的具體分析來(lái)看，其包括的內(nèi)容有：求解問(wèn)題中需要的數(shù)學(xué)理論，算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的科學(xué)選擇和組織，基于問(wèn)題優(yōu)化和改進(jìn)代碼核心等等。對(duì)算法設(shè)計(jì)中的內(nèi)容做更為深入的分析，發(fā)現(xiàn)各部分內(nèi)容又有自己的特點(diǎn)：其一，算法的數(shù)學(xué)理論在幫助學(xué)生理解算法效率、掌握算法設(shè)計(jì)策略方面有非常大的幫助，而相關(guān)的主要理論有數(shù)據(jù)排序、遞推與遞歸算法等等。其二，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幫助學(xué)生認(rèn)知和理解應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面有突出的意義，內(nèi)容主要涉及隊(duì)列、樹(shù)等。其三是結(jié)合算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并做典型問(wèn)題的求解。比如深度和廣度的優(yōu)先搜索、圖的聯(lián)通、字母數(shù)、KPM算法等。

在具體的教學(xué)和訓(xùn)練中，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果做評(píng)價(jià)十分的必要，所以在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中利用在線評(píng)測(cè)OJ系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)布置以及批改的高效率。在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)的所有工作均是在線完成的，其能夠?qū)W(xué)生的程序設(shè)計(jì)熟練程度做出科學(xué)考評(píng)，使學(xué)生的編寫(xiě)以及調(diào)試能力得到有效提升。

4 自學(xué)為主的混合式學(xué)習(xí)

從信息學(xué)的競(jìng)賽教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，課程每周不能少于3學(xué)時(shí)，同時(shí)還要外加不少于2學(xué)時(shí)的上級(jí)練習(xí)。而目前的中學(xué)信息學(xué)教學(xué)，每周只有兩節(jié)課，這明顯少于要求的學(xué)時(shí)，所以在既定的課程中高校開(kāi)展競(jìng)賽教學(xué)是現(xiàn)階段教學(xué)需要解決的重要難題?？偨Y(jié)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的引導(dǎo)式教學(xué)，并利用混合式學(xué)習(xí)方法能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求。

所謂的混合式學(xué)習(xí)主要指的是線上的慕課式學(xué)習(xí)和線下的討論交流相結(jié)合。老師進(jìn)行課程視頻的制作并利用網(wǎng)絡(luò)做做視頻傳播，學(xué)生能夠充分的利用零散的實(shí)踐做課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，在線下課程中，老師以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生做適量問(wèn)題的討論，這樣，學(xué)生線上遇到的問(wèn)題可以在線下通過(guò)交流和溝通解決，線下了解的知識(shí)可以通過(guò)線上內(nèi)容做鞏固，由此實(shí)現(xiàn)了整體學(xué)習(xí)效果的提升。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)中，老師基于原有的學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)串聯(lián)下一學(xué)時(shí)的教學(xué)資料，并以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的方式將該資料在教學(xué)網(wǎng)絡(luò)上共享，為了能夠理解和認(rèn)知下一學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生基于問(wèn)題做教學(xué)資源的自行學(xué)習(xí)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)具體問(wèn)題的解答。在下學(xué)時(shí)的課程中，老師通過(guò)提問(wèn)或者是實(shí)際問(wèn)題的解決來(lái)考察學(xué)生的知識(shí)掌握能力并予以評(píng)價(jià)。通過(guò)這樣的混合式教學(xué)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力明顯提升，問(wèn)題解決能力也有顯著性的增強(qiáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，面向問(wèn)題求解的中學(xué)信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)需要有明確的教學(xué)目標(biāo)，還需要在教學(xué)中以循序漸進(jìn)的方法讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的鞏固和問(wèn)題解決能力的提升，所以具體討論教學(xué)實(shí)踐，并基于教學(xué)實(shí)踐構(gòu)建符合學(xué)校自身特色的教學(xué)體系，采用更能夠達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的培養(yǎng)方法，這對(duì)于學(xué)生的綜合能力提升有非常重要的幫助，所以做相關(guān)討論和分析現(xiàn)實(shí)意義顯著。

（作者單位：溫州市繡山中學(xué)）