思路決定一切——論信息學(xué)奧賽創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效突破口

1、思路決定一切論信息學(xué)奧賽創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效打破口"論文摘要：創(chuàng)新思維是信息學(xué)、信息學(xué)競賽中的重要思維品質(zhì)，信息學(xué)奧賽有力地推動了青少年創(chuàng)新思維的進(jìn)步，而創(chuàng)新思維是創(chuàng)新人才必須具備的重要素質(zhì)。文章詳細(xì)闡述了在信息學(xué)培訓(xùn)過程中，如何加強(qiáng)學(xué)員以解題思路為打破口的培訓(xùn)來實現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。論文關(guān)鍵詞：信息學(xué) 創(chuàng)新思維信息學(xué)奧林匹克競賽是我國規(guī)模最大和影響最深的信息學(xué)競賽，其獨特的競賽內(nèi)容、試題形式及教育價值促進(jìn)了我國信息學(xué)的普及和信息學(xué)教育的改革。創(chuàng)新思維是信息學(xué)、信息學(xué)競賽中的重要思維品質(zhì)，信息學(xué)奧賽有力地推動了青少年創(chuàng)新思維的進(jìn)步，而創(chuàng)新思維是創(chuàng)新人才必須具備的重要素質(zhì)。玄武區(qū)教師進(jìn)修學(xué)

2、校自2005年被南京市教研室授予“南京市中小學(xué)計算機(jī)活動中心培訓(xùn)基地以后，每年都有近400名來自全市各校的小學(xué)生參加培訓(xùn)，培訓(xùn)基地每年都承擔(dān)南京市參加江蘇省信息學(xué)夏令營的集訓(xùn)任務(wù)，截至2021年，南京市已經(jīng)連續(xù)7次奪得江蘇省小學(xué)生“信息與將來夏令營活動團(tuán)體冠軍。在本培訓(xùn)基地參加培訓(xùn)的教師既是信息技術(shù)課堂教學(xué)的骨干教師，也是信息學(xué)奧賽的骨干教練員，他們在信息學(xué)奧賽的啟蒙培訓(xùn)(主要指小學(xué)四、五年級學(xué)生信息學(xué)培訓(xùn))方面獲得了卓越的成績，為信息學(xué)奧賽人才的早期培養(yǎng)打下了堅實的根底。一、信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的特點全體教練員在培訓(xùn)過程中不斷探究適宜在青少年信息學(xué)啟蒙培訓(xùn)中有助于創(chuàng)新思維開展的教學(xué)技巧、教學(xué)方法、

3、教學(xué)經(jīng)歷及教育規(guī)律，經(jīng)過多年的研究與總結(jié)，逐步理出一條“思路決定一切的信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的核心理念與方法，也正是信息學(xué)奧賽培訓(xùn)的以下三個特點決定了這一核心理念與方法。1 培訓(xùn)內(nèi)容多、難度大僅以NOIP復(fù)賽為例，難度上超過了現(xiàn)行的大學(xué)程序設(shè)計教材中的所有例題和習(xí)題的難度，而且其中有相當(dāng)一部分題目是新編的，是在任何參考書上都找不到的，它還包括了大量?組合數(shù)學(xué)?、?離散數(shù)學(xué)?中的思想，并且對學(xué)生的語文、物理等學(xué)科有很高的要求。吳文虎先生曾在一次座談會上指出：“國際計算機(jī)奧賽(IOI)的題目非常難，不經(jīng)過正規(guī)訓(xùn)練，這些題目研究生也未必做得出來。這一點天津師范大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院的李學(xué)武教授也曾做過實驗

4、，僅有10的本科生能在比賽時間內(nèi)做出NOIP復(fù)賽中的一半試題?？梢钥闯鲂畔W(xué)奧賽培訓(xùn)的內(nèi)容非常廣泛，并且難度是相當(dāng)?shù)拇?。信息學(xué)奧賽有一定難度，也存在著一定的特殊性。就教材而言種類繁多。在內(nèi)容上不是單一的計算機(jī)語言教學(xué)，學(xué)生所學(xué)知識面廣，涉及許多計算機(jī)專業(yè)知識。另一方面，學(xué)生程序設(shè)計程度往往與其數(shù)學(xué)思維才能密不可分。在解題過程中蘊(yùn)涵著許多數(shù)學(xué)方面的知識，數(shù)學(xué)思維的差異可以從學(xué)生算法的優(yōu)劣性中直接得到反響。2 思路嚴(yán)謹(jǐn)、方法多信息學(xué)奧賽解題的過程，和其他學(xué)科的解題方法最大的不同點在于：信息學(xué)奧賽編程解題，你只需要編寫出解題的方法。至于解題的過程，那么由計算機(jī)來實現(xiàn)。其他學(xué)科，題目內(nèi)容一旦確定，答案

5、是唯一的。使用計算機(jī)解題，各種可能的特殊情況都要一一考慮到，細(xì)致到編程中的每一個字母、符號，都不能出現(xiàn)半點過失，而且具有嚴(yán)格的層次關(guān)系、邏輯關(guān)系，前后不能倒置。這要求對選手進(jìn)展周密細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S才能訓(xùn)練。3 起點早、相關(guān)知識缺乏信息學(xué)奧賽，相對于一個小學(xué)生或許早了點，就因為這一個“早字就決定了它的特點。首先小學(xué)生的知識層面不夠，信息學(xué)所要用到的很多數(shù)學(xué)知識以及英文單詞需要另行教學(xué)：其次是小學(xué)生的思維才能相對薄弱，對一個程序的理解才能不深，這就決定了教學(xué)不能操之過急；再次是小學(xué)生自身的控制力小，在當(dāng)今電腦游戲漫天飛的情況下，不免會心猿意馬。二、存在問題及解決思路目前在信息學(xué)培訓(xùn)過程中已經(jīng)暴

6、露出許多問題，例如大量的背、記程序而不知道程序的含義，上課聽得懂、上機(jī)不會寫。一看就會、一做就錯等，都不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的開展。究其原因，都是學(xué)員在信息學(xué)培訓(xùn)過程中遇到問題缺乏“思路，原因總結(jié)如下：所學(xué)知識一知半解；缺少學(xué)習(xí)方法，聽課時精力不集中，缺乏考慮；沒有勤學(xué)好問、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的好習(xí)慣；對解題的目的不明確，不會從題目入手尋找關(guān)鍵要素和打破口；練習(xí)少，不能掌握知識要點。針對以上突出問題，筆者與教練員們在每周的教研討論會上逐步達(dá)成了以激發(fā)學(xué)員解題思路為打破口的培訓(xùn)方式。明晰的思路能快速提升解題才能。很多學(xué)生認(rèn)為，做題純粹是“跟著感覺走，緊抓住夢的手，做時憑直覺，做完憑運(yùn)氣，“文無定法。由于對知

7、識點不熟悉、認(rèn)識不深化，導(dǎo)致在解題的時候缺乏思路，往往想當(dāng)然地寫程序，造成結(jié)果偏向很大。我們已經(jīng)逐步加強(qiáng)在信息學(xué)培訓(xùn)過程中告訴學(xué)生如何用程序的思想去解決實際問題的過程，從一開始授新課起，每一個問題都要讓學(xué)生明確地經(jīng)歷這個過程，即分析問題、設(shè)計算法、編寫程序、調(diào)試運(yùn)行、檢測數(shù)據(jù)，教會學(xué)生如何理論操作這個過程的每一步。這樣，當(dāng)根本的程序設(shè)計語言學(xué)完之后，學(xué)生就已能純熟地運(yùn)用這個思想去解決問題了，解題思路、方法的指導(dǎo)開始于學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計的初始階段，這樣有助于養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。掌握正確的思維方法，是學(xué)生思路明晰、算法正確的保證。1 養(yǎng)成先寫算法、再編程序的良好習(xí)慣盡管在編程序的初始階段，不用寫算法

8、也能很快編出正確程序，但是，隨著學(xué)習(xí)的深化，特別是學(xué)完選擇構(gòu)造、循環(huán)構(gòu)造后，待解決的問題會越來越復(fù)雜，不寫算法很容易思路模糊，甚至無法考慮下去，因此筆者要求學(xué)生養(yǎng)成先寫算法，再編程序的良好習(xí)慣，2 嚴(yán)格按照自頂向下、逐步求精的原那么指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計算法一個較復(fù)雜的問題，總是包括很多項功能要求，某項功能又可分解為假設(shè)干個子功能，子功能還可能繼續(xù)分解下去。假設(shè)不按自頂向下、逐步求精的原那么設(shè)計算法，很容易造成思路上的混亂，出現(xiàn)這樣那樣的錯誤，甚至無法思維下去，在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計算法時，我們著重從以下幾步下手：第一步：總體構(gòu)思遇到問題，首先對問題進(jìn)展全局性分析、決策，找出問題包含的所有功能要求，確定數(shù)學(xué)模型

9、，構(gòu)思出程序的總體構(gòu)造。第二步：模塊劃分根據(jù)分析、構(gòu)思的結(jié)果，將問題所包含的功能要求細(xì)化成各個模塊，每個模塊負(fù)責(zé)完成一項詳細(xì)的任務(wù)。第三步：逐步求精假設(shè)每個模塊都可以寫出相應(yīng)的語句或程序段去處理，那么問題即告解決；假設(shè)有一個或多個模塊還不能寫出詳細(xì)的程序去處理，那就要進(jìn)一步將它們分解成更小的模塊，這一分解過程不斷重復(fù)，直至所有的模塊都可以寫出程序為止。學(xué)生掌握了這一設(shè)計方法后，思路明晰，能較快、較準(zhǔn)確地設(shè)計出算法，并且算法構(gòu)造性強(qiáng)，易讀、易查錯、易修改。3 指導(dǎo)學(xué)生純熟掌握，并能靈敏運(yùn)用多種根本算法計算機(jī)的典型算法很多，最根本、最常用的如“枚舉法、“遞推法、“遞歸法、“歸納法、“回溯法、“數(shù)字

10、模擬法等，都要求學(xué)生純熟掌握，并能靈敏運(yùn)用。在培訓(xùn)過程中，教練員注重向?qū)W員灌輸“信息學(xué)奧賽有無限的潛力可供挖掘的思想，使學(xué)生懂得信息學(xué)奧賽所涉及的問題大多是實際問題。許多是書本上根本接觸不到的假設(shè)想獲得好成績就要具備廣博的知識。在輔導(dǎo)中經(jīng)常找一些具有發(fā)散性思維、抽象性思維、邏輯思維、創(chuàng)造性思維的題目讓學(xué)員完成，培養(yǎng)學(xué)員觸類旁通、舉一反三的才能杜絕重復(fù)性講授，防止題海性、疲勞性、重復(fù)性戰(zhàn)術(shù)的使用。信息學(xué)奧賽培訓(xùn)不同于其他學(xué)科奧賽培訓(xùn)的地方就在于它要以信息學(xué)作為主要載體。人類科學(xué)技術(shù)的開展創(chuàng)造了一個個可以代替人體力勞動的工具而計算機(jī)的創(chuàng)造創(chuàng)造的那么是替代人腦力勞動的機(jī)器對這兩類截然不同的機(jī)器掌握和應(yīng)用必然不同所以信息學(xué)奧賽培訓(xùn)與其他學(xué)科奧賽培訓(xùn)既具有很多共性的地方也有其特殊性的一面而最為特殊之處在于其對創(chuàng)新的要求。能不能使學(xué)生有效地產(chǎn)生形成問題、進(jìn)入問題、解決問題的意識、習(xí)慣和才能，能不能創(chuàng)造性地應(yīng)答沒有遇到過的挑戰(zhàn)也是科學(xué)教育的根本要求和改革目的。成功人士與普通人最大的區(qū)別在于