雷 鵬 張小峰 王靜蓮

魯東大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 山東煙臺(tái) 264025

教育的根本目的是培養(yǎng)人才，但培養(yǎng)什么類(lèi)型的人，這是一個(gè)教育工作者應(yīng)首先考慮的問(wèn)題。我們的教育是僅培養(yǎng)具有豐富知識(shí)的人，還是培養(yǎng)會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的創(chuàng)新型人才。聯(lián)合國(guó)教科文組織的報(bào)告《學(xué)會(huì)生存》中明確指出[1]：未來(lái)社會(huì)的文盲，將不是沒(méi)有掌握一定知識(shí)的人，而是那些不會(huì)學(xué)習(xí)的人。德國(guó)教育學(xué)家第斯多惠[2]說(shuō)過(guò)：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒和鼓舞?！?0世紀(jì)七十年代末，我國(guó)某著名大學(xué)招收過(guò)一批年齡在十一二歲的“天才”少年班學(xué)生，但他們現(xiàn)在大多都是默默無(wú)聞的凡人，有的甚至出現(xiàn)了心理問(wèn)題，出家做了和尚。我們認(rèn)為這不是個(gè)案，是傳統(tǒng)的教育模式出了問(wèn)題。傳統(tǒng)的教育模式是培養(yǎng)了天才，還是摧殘了天才？我們所謂的“天才少年”只不過(guò)是被教育工作者提前灌輸了成人知識(shí)的少年，他們并沒(méi)有獲得掌握新知識(shí)的能力，或者說(shuō)他們并沒(méi)有接受創(chuàng)造力的培養(yǎng)?，F(xiàn)代教育理論認(rèn)為：教學(xué)的真正含義是變“學(xué)會(huì)”為“會(huì)學(xué)”?，F(xiàn)在許多教師仍將教育停留在知識(shí)的傳授上，對(duì)如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力沒(méi)有認(rèn)真思考和實(shí)踐。

現(xiàn)在我國(guó)正在走創(chuàng)新型發(fā)展之路，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是教育工作者肩負(fù)的歷史責(zé)任。培養(yǎng)創(chuàng)新型人才就要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革，以適應(yīng)新時(shí)代的需要。打破原有以“教”為中心的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)以“學(xué)”為中心，充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位，并且圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)這個(gè)中心設(shè)計(jì)教學(xué)模式，探索出一種適合學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的以“學(xué)”為中心的教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中教會(huì)學(xué)生以科學(xué)方法高效地認(rèn)識(shí)、理解、掌握和運(yùn)用知識(shí)，從而讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)創(chuàng)造。在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，應(yīng)當(dāng)利用先進(jìn)的教學(xué)手段，結(jié)合先進(jìn)的教學(xué)理念，首先對(duì)課堂、實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。筆者結(jié)合算法設(shè)計(jì)與分析教學(xué)談?wù)勥@方面的觀(guān)點(diǎn)。

編寫(xiě)程序解決問(wèn)題，先要設(shè)計(jì)出解決問(wèn)題的算法，因此算法是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。解決理論上和生產(chǎn)實(shí)際中的復(fù)雜問(wèn)題，設(shè)計(jì)出有效的算法是困難的，要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)。算法分析與設(shè)計(jì)課程具有一定難度，學(xué)習(xí)該課程需開(kāi)動(dòng)腦筋，付出艱苦努力。當(dāng)前國(guó)內(nèi)該課程的教學(xué)，一般是給出一些經(jīng)典的問(wèn)題，運(yùn)用經(jīng)典的方法設(shè)計(jì)算法求解。由于這些經(jīng)典問(wèn)題大部分都是偏理論的問(wèn)題，與實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題有一定距離，且難度較大，因此學(xué)生具有畏難情緒，漸漸對(duì)課程失去興趣。針對(duì)課程特點(diǎn)和教學(xué)中存在的問(wèn)題，采取了以下的方式和方法改進(jìn)教學(xué)。

1 明確學(xué)習(xí)意義與培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

心理學(xué)家研究表明：興趣是一個(gè)人力求認(rèn)識(shí)并趨向某種事物特有的意向，是個(gè)體主觀(guān)能動(dòng)性的一種體現(xiàn)，人們對(duì)自己感興趣的事物總是力求探索它、認(rèn)識(shí)它。教師首先應(yīng)使學(xué)生對(duì)所學(xué)課程感興趣。做法是讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)算法設(shè)計(jì)的價(jià)值。如“均勻照明LED陣列設(shè)計(jì)” 問(wèn)題，僅僅學(xué)好程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是解決不了該生產(chǎn)中的復(fù)雜問(wèn)題的，必須掌握優(yōu)秀的算法設(shè)計(jì)技術(shù)，針對(duì)具體問(wèn)題設(shè)計(jì)出高效算法和程序才能解決復(fù)雜問(wèn)題，進(jìn)而升華程序設(shè)計(jì)技術(shù)。具有高超算法的人才一直是世界著名大公司追逐的對(duì)象，被稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的精英人才。筆者經(jīng)常反復(fù)給學(xué)生講上述觀(guān)點(diǎn)，并以自己的親身經(jīng)歷及所熟悉的成功實(shí)例說(shuō)明當(dāng)今高級(jí)算法設(shè)計(jì)人才的缺乏和他們的輝煌。學(xué)生知道了算法設(shè)計(jì)的價(jià)值，激發(fā)出了極高的學(xué)習(xí)熱情。

在學(xué)生明確學(xué)習(xí)意義后，教師要鼓勵(lì)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這樣能夠引起學(xué)生的興奮感，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，因此教師的教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)。

2 改革課堂教學(xué)

2.1 創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)

培養(yǎng)創(chuàng)新能力不是搞發(fā)明創(chuàng)造，要從培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)開(kāi)始。布魯納[3]曾經(jīng)指出：“教一門(mén)學(xué)科，不是建立一個(gè)小型的圖書(shū)館，而是要學(xué)生獨(dú)立思考，積極參與到獲得知識(shí)的過(guò)程中去?！苯處煈?yīng)充分尊重學(xué)生的主體地位，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的自覺(jué)性、自主性和創(chuàng)造性，不斷提高學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)和創(chuàng)造能力，最終培養(yǎng)學(xué)生成為能夠進(jìn)行終生自我學(xué)習(xí)的主體。有資料表明，北大、清華的教學(xué)與哈佛、斯坦福大學(xué)相比較，主要欠缺的是課堂上的啟發(fā)與互動(dòng)式教學(xué)，其他方面相差不大，但兩者培養(yǎng)的學(xué)生創(chuàng)新能力差別巨大。可見(jiàn)啟發(fā)與互動(dòng)式教學(xué)的意義。王定華[4]先生在一本書(shū)中寫(xiě)道：國(guó)內(nèi)的一些教師總是爭(zhēng)分奪秒地“趕”教學(xué)內(nèi)容，像上了發(fā)條似地踩著步點(diǎn)上課，“好”的教師可以按照設(shè)計(jì)好的教案，在剛講完課對(duì)學(xué)生說(shuō)“下課”時(shí)，鈴聲正好響起。美國(guó)教師這樣評(píng)價(jià)這種讓他們嘆為觀(guān)止的現(xiàn)象：“怎么上課可以像發(fā)射宇宙飛船一樣精確？好像遙控一樣。”其實(shí)，“以教師為中心”和“以?xún)?nèi)容為中心”的教學(xué)是完全可以做到的，該講的內(nèi)容講完了，但結(jié)果怎么樣就無(wú)法顧及了。正像美國(guó)教師無(wú)法理解中國(guó)教師可以踩點(diǎn)下課一樣，中國(guó)教師在聽(tīng)了介紹美國(guó)的教學(xué)以后，也搖著頭說(shuō)：“好是好啦，可是他們?cè)趺茨芡瓿山虒W(xué)內(nèi)容呢？教學(xué)怎樣符合教學(xué)大綱和教案的要求呢？”可見(jiàn)，教學(xué)大綱和教案也可能束縛教師改革的手腳，這就要求對(duì)現(xiàn)有教學(xué)大綱和教案進(jìn)行改革。對(duì)公認(rèn)的優(yōu)秀教師可否廢除大綱和教案對(duì)他們的束縛，因?yàn)樗麄兊木手v解本身就是很好的教案。朱清時(shí)院士曾說(shuō)過(guò)，科大聘請(qǐng)的教師有些是世界頂尖人才，講課不用教案，他們的講授就是教案。

教學(xué)有一個(gè)重要任務(wù)是教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)能力教給學(xué)生。學(xué)生在掌握知識(shí)的過(guò)程中同時(shí)掌握學(xué)習(xí)能力。知識(shí)的傳授是必要的，如經(jīng)典問(wèn)題的傳統(tǒng)算法需要傳授給學(xué)生，但不是所有的內(nèi)容統(tǒng)統(tǒng)是填鴨式的滿(mǎn)堂灌。面對(duì)一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題，如矩陣連乘問(wèn)題，在講解經(jīng)典算法之前，可讓學(xué)生先拋開(kāi)程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生對(duì)該問(wèn)題最原始的求解思路，如暴力算法，然后運(yùn)用掌握的知識(shí)逐步求精。講授經(jīng)典算法后，啟發(fā)學(xué)生對(duì)經(jīng)典算法的優(yōu)劣展開(kāi)討論，能否加入自己的思想加以改進(jìn)。教師在面向全體學(xué)生的同時(shí)，還應(yīng)認(rèn)真地對(duì)待個(gè)體差異，進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，確定最有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方法與策略，在可能的范圍內(nèi)使具有不同智力的學(xué)生都能受到同樣好的教育，以開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能，使他們得到滿(mǎn)意的發(fā)展?；?dòng)式教學(xué)主要是提倡個(gè)性思維、發(fā)散式思維，也就是創(chuàng)新思維。如講解如何編程序解決一個(gè)問(wèn)題，在講到算法難點(diǎn)時(shí)，可以停下來(lái)讓學(xué)生思考幾分鐘；或者讓學(xué)生課下鉆研，待下次上課時(shí)，讓學(xué)生上講臺(tái)把難點(diǎn)講給大家聽(tīng)，大家參與點(diǎn)評(píng)，最后再由教師把自己的想法講出來(lái)供學(xué)生參考。這樣學(xué)生不僅僅是被動(dòng)地聽(tīng)，還有主動(dòng)地參與、思考。對(duì)積極發(fā)言和思路開(kāi)闊的同學(xué)，可給予比較高的平時(shí)成績(jī)。筆者嘗試這種教學(xué)方式，的確調(diào)動(dòng)了學(xué)生的參與熱情，也發(fā)現(xiàn)了不少學(xué)生的奇妙算法設(shè)計(jì)思路。對(duì)書(shū)上的例題，教師不僅僅是原樣照搬地講解，學(xué)生原樣照搬地上機(jī)驗(yàn)證，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)出不同的算法解決同一問(wèn)題，比較各種方法的優(yōu)劣。

2.2 采用多媒體等先進(jìn)的教學(xué)手段和資源

現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的教學(xué)手段和資源。學(xué)校大多配備了多媒體教室和互聯(lián)網(wǎng)，教師要充分利用好這些先進(jìn)的現(xiàn)代教育技術(shù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力服務(wù)。多媒體教學(xué)運(yùn)用得好，能夠啟迪學(xué)生智慧，起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用，但若運(yùn)用不恰當(dāng)，會(huì)起到反作用。

多媒體能夠制作出色彩鮮艷、豐富的課件，可用不同的顏色、亮度強(qiáng)調(diào)不同的內(nèi)容。但顏色過(guò)多，色彩過(guò)于花哨，長(zhǎng)時(shí)間刺激學(xué)生，會(huì)使學(xué)生眼睛疲勞，思維鈍化，不利于學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

多媒體能夠制作出信息量大同時(shí)配有聲音、動(dòng)畫(huà)的優(yōu)美課件，能夠吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容有很強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí)。但如果制作的課件僅有文字的堆積，是教材的翻版，上課時(shí)教師講解過(guò)少，或僅照著多媒體課件朗讀，學(xué)生完全處在被動(dòng)消極狀態(tài)，學(xué)生的思維就停止了，有的僅是被動(dòng)記憶。這種多媒體教學(xué)方式應(yīng)該廢止，它會(huì)極大傷害學(xué)生的創(chuàng)新思維，挫傷創(chuàng)新能力。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

算法設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果直接關(guān)系到學(xué)生掌握算法設(shè)計(jì)的能力。書(shū)本上或課堂上的例題在實(shí)驗(yàn)課上驗(yàn)證即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是不可少的，但僅有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是不夠的。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在上實(shí)驗(yàn)課前幾天，可給學(xué)生提前布置實(shí)驗(yàn)課題，該課題只講問(wèn)題，不講方法。為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)課上自由發(fā)揮，設(shè)計(jì)出各自不同的算法。筆者在實(shí)際教學(xué)中，讓學(xué)生在課堂上講解他們?cè)趯?shí)驗(yàn)課上自己設(shè)計(jì)的奇妙程序，結(jié)果學(xué)生踴躍參加，充分挖掘了學(xué)生的創(chuàng)新潛能，起到了很好的效果，也發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)了不少優(yōu)秀學(xué)生。

4 成立課下學(xué)習(xí)小組

算法設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)有一定的難度，學(xué)生也大體能夠分成3種類(lèi)型。A類(lèi)型：基礎(chǔ)好，能力強(qiáng)；B類(lèi)型：基礎(chǔ)好，能力一般；C類(lèi)型：基礎(chǔ)差，能力弱。每種類(lèi)型的學(xué)生相互結(jié)合，分別組成A類(lèi)型、ABC類(lèi)型和AB類(lèi)型課下學(xué)習(xí)小組，通過(guò)求解不同難度的問(wèn)題，使學(xué)生相互促進(jìn)，共同提高。

教師應(yīng)積極接觸、參與社會(huì)實(shí)踐，將實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題或項(xiàng)目拿到學(xué)校中來(lái)，選拔部分優(yōu)秀學(xué)生組成研發(fā)小組，解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)選拔來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)、參與熱情。學(xué)生參與項(xiàng)目，得到了鍛煉，使學(xué)生增強(qiáng)了信心，也為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造了條件。

5 結(jié)語(yǔ)

如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對(duì)教師的教學(xué)活動(dòng)提出了更大的挑戰(zhàn)。培養(yǎng)高素質(zhì)、具有創(chuàng)新能力的學(xué)生，沒(méi)有高水平的教師一切都無(wú)從談起。建設(shè)高水平的教師隊(duì)伍是培養(yǎng)高水平學(xué)生的基本保證。教師是教學(xué)活動(dòng)的“導(dǎo)演”，教師怎樣“導(dǎo)”，學(xué)生就怎樣“演”。因此一要給教師創(chuàng)造終身學(xué)習(xí)提高的機(jī)會(huì)和條件，二要積極鼓勵(lì)教師大膽探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方法和藝術(shù)。