時(shí)間：2023-03-22 17:44:54
序論：在您撰寫計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
案例需要選取復(fù)雜程度適中，學(xué)生比較感興趣的實(shí)例，使課堂變得生動(dòng)活潑。每位同學(xué)設(shè)計(jì)自己的實(shí)施方案，鼓勵(lì)大家去思考、去創(chuàng)造，經(jīng)過老師的講解，可以完成整個(gè)案例的實(shí)現(xiàn)。學(xué)生之間可以通過討論，經(jīng)驗(yàn)交流，互相取長補(bǔ)短，完善自己的案例制作。當(dāng)學(xué)生完成作品時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)對此次案例的實(shí)施進(jìn)行總結(jié)，并且在此基礎(chǔ)上，將問題延伸，對其進(jìn)行完善或改進(jìn)，根據(jù)課時(shí)情況，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)。
2與自身專業(yè)相結(jié)合
為了提高VisualBasic程序設(shè)計(jì)的實(shí)用性，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，需要將該門課程與學(xué)生所學(xué)專業(yè)有機(jī)的結(jié)合在一起，這樣能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，提高學(xué)習(xí)熱情。以交通運(yùn)輸專業(yè)為例，課程開展至圖形圖像的使用時(shí)，可以選取紅綠燈變換例題作為學(xué)生的操作案例，如圖2所示。在這個(gè)案例中，與交通專業(yè)的專業(yè)知識(shí)也許還有一定的差距，但這樣一個(gè)簡單的實(shí)例足以吸引學(xué)生的注意力，控件要求也比較簡單，代碼結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但是需要提醒學(xué)生注意的是需要對于Image3控件需要添加具有3個(gè)元素的控件數(shù)組，來存儲(chǔ)紅、黃、綠三種顏色。類似的案例教師可以通過網(wǎng)絡(luò)搜索或圖書資料等多種方法搜集，難度不能太大，如果太復(fù)雜，反而會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以上就是對于非專業(yè)學(xué)生，將案例教學(xué)法應(yīng)用于理論教學(xué)中的一些建議。
3程序?qū)嵺`教學(xué)改革
1計(jì)算思維的概述
何謂計(jì)算思維，即借助于計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)概念來分析問題、解決問題、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及理解人類的一種行為。如下圖靈獎(jiǎng)得主ButlerLampson的報(bào)告，這種思維為人自身一種根本且概念化思維方式，是一種思想而非人造物，為數(shù)學(xué)與工程思維相互融合和互補(bǔ)所形成的一種思想。計(jì)算思維自身為抽象與自動(dòng)化，這種抽象是借助于嵌入、簡化、遞歸以及轉(zhuǎn)換等方式，把某一個(gè)較為復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)變成多個(gè)簡單的子問題，并實(shí)施求解的一個(gè)過程。而自動(dòng)化則是指通過計(jì)算機(jī)自身所具運(yùn)算能力的充分利用來分析、解決各種問題，以此來彌補(bǔ)人在計(jì)算方面所存在的各種缺陷和不足，這種自動(dòng)化也在很大程度上使得計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍更為廣泛?；谏鲜鲞@些內(nèi)容可知，計(jì)算思維其實(shí)就是一種人機(jī)共存、形式規(guī)整以及解答問題的思維。
2基于計(jì)算思維培養(yǎng)的C程序設(shè)計(jì)驗(yàn)教學(xué)
2.1教學(xué)目標(biāo)的明確
眾所周知，實(shí)施教育的主要目標(biāo)就在于學(xué)生綜合能力以及素質(zhì)的培養(yǎng)。目前我國教育部門在計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)上予以了明確的規(guī)定，即計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)能力培養(yǎng)的目標(biāo)應(yīng)包含四個(gè)方面的內(nèi)容，即計(jì)算機(jī)認(rèn)知能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力以及借助于計(jì)算機(jī)的一種共處能力，在這些目標(biāo)中，前兩個(gè)目標(biāo)所反映出來的內(nèi)容及就為計(jì)算環(huán)境以及問題求解。在計(jì)算機(jī)這門學(xué)科中，C程序的設(shè)計(jì)就是計(jì)算思維中的語言機(jī)問題求解。對此，在C程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，計(jì)算思維這一能力不僅僅為其核心能力，同時(shí)也是教學(xué)中的核心內(nèi)容。鑒于上述內(nèi)容，在本次C程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，教學(xué)目標(biāo)主要為計(jì)算機(jī)思維的培養(yǎng)，教學(xué)主要內(nèi)容為程序設(shè)計(jì)方式的講解，通過上機(jī)實(shí)踐的強(qiáng)化，使學(xué)生能夠借助于這種實(shí)踐感受，以及計(jì)算問題求解基本方式與思維模式的領(lǐng)悟，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及綜合素質(zhì)的提高打好基礎(chǔ)。下圖為C程序的設(shè)計(jì)的教學(xué)模塊。
2.2教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
在計(jì)算機(jī)這門學(xué)科中，C程序設(shè)計(jì)這一課程屬于理論和實(shí)踐并重的一門課程，要求教師在教學(xué)過程中，必須要把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，從而使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)能夠互相推動(dòng)。在教學(xué)過程中，由于學(xué)生對于所學(xué)內(nèi)容缺乏一定的感性認(rèn)識(shí)，對此，教師在實(shí)施教學(xué)，應(yīng)綜合考慮學(xué)生自身的學(xué)習(xí)情況，結(jié)合所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，對C程序?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理且科學(xué)地設(shè)計(jì)，把學(xué)生能力的培養(yǎng)、知識(shí)的傳授以及技能的訓(xùn)練等融為一體，使學(xué)生能夠在做的過程學(xué)到知識(shí)，在學(xué)習(xí)過程中獲得相應(yīng)的操作技能，繼而使其能夠?qū)⒆陨硭鶎W(xué)到的內(nèi)容與知識(shí)有效地應(yīng)用至實(shí)踐中，并解決在實(shí)踐中所遇到的各種問題。為達(dá)到理論夠用實(shí)踐突出這一目的，在本次C程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，把所有的知識(shí)點(diǎn)歸納并總結(jié)為了九個(gè)核心點(diǎn)，根據(jù)所學(xué)內(nèi)容的難易程度，把教學(xué)過程細(xì)化成為三個(gè)模塊，即基礎(chǔ)能力、中級應(yīng)用以及高級應(yīng)用，基于由淺入深這一原則，循序漸進(jìn)地實(shí)施教學(xué)，把C程序?qū)嶒?yàn)教學(xué)分為了三個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)，即驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，通過這種方式，使學(xué)生能夠在記憶中來理解所學(xué)知識(shí)，并在理解中學(xué)會(huì)怎樣應(yīng)用這些知識(shí)，最后使學(xué)生在實(shí)踐應(yīng)用過程中學(xué)會(huì)創(chuàng)新。第一，通過驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，使學(xué)生能夠熟悉該語言的設(shè)計(jì)環(huán)境。學(xué)生實(shí)施編程以及應(yīng)用編程的一個(gè)基礎(chǔ)就是基礎(chǔ)能力模塊知識(shí)，在該模塊中，教師必須要求學(xué)生學(xué)會(huì)記憶以及理解，把該模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成為驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對于C程序設(shè)計(jì)環(huán)境以及步驟有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，使在學(xué)生熟悉這一環(huán)境后，了解該程序的書寫格式、特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)，了解并掌握該程序數(shù)據(jù)的基本類型、表達(dá)式以及運(yùn)算符等，繼而進(jìn)一步使學(xué)生掌握C程序數(shù)據(jù)的輸入以及輸出，明白C程序所具備的三種結(jié)構(gòu)，使學(xué)生通過驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，可獨(dú)立解決編程方面存在的各種問題。在實(shí)施驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)要求學(xué)生應(yīng)按照教師解決問題的方式來完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這種模擬的方式就是計(jì)算思維的模仿，在這一環(huán)節(jié)中，所強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)內(nèi)容活動(dòng)的演示以及證明，注重是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、觀察、數(shù)據(jù)處理以及計(jì)算等個(gè)性化智力技能的培養(yǎng)，在教學(xué)過程中，學(xué)生借助于驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的這一已知程序來理解并學(xué)習(xí)基礎(chǔ)模塊中的內(nèi)容，在理解和學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生可直觀且清楚地看到在實(shí)際實(shí)驗(yàn)程序中各知識(shí)點(diǎn)的具體應(yīng)用，能夠更為快速地熟悉這種環(huán)境，繼而更為地理解以及記憶C程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。此外，在學(xué)生實(shí)施驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)之前，教師應(yīng)實(shí)適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對以往所學(xué)C程序知識(shí)進(jìn)行回顧，并在基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)施討論，提出相關(guān)的注意事項(xiàng)，針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中容易出錯(cuò)的這些操作方，教師應(yīng)該事先進(jìn)行示范，以免在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生出現(xiàn)一些不必要的錯(cuò)誤。第二，通過設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。所謂設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，就是指不同計(jì)算思維方式的綜合應(yīng)用來分析并解決各種問題。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是基于學(xué)生自身已掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法與技能，通過所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，自行提出相應(yīng)的問題，并在此基礎(chǔ)上分析和解決問題，經(jīng)過算法的分析、程序運(yùn)行結(jié)果的分析處理以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，獲得正確且規(guī)范的研究分析理論。在這一環(huán)節(jié)中，所注重的是學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、勇于探索以及的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)精神的培養(yǎng)，在實(shí)施設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)事先對程序進(jìn)行填空、設(shè)計(jì)以及改錯(cuò)，并提出相關(guān)的思考問題，積極引導(dǎo)學(xué)生來討論與分析，鼓勵(lì)學(xué)生提出不同解決方案。第三，通過綜合型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新以及應(yīng)用意識(shí)的培養(yǎng)。在C程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神以及探索精神，使其計(jì)算思維得到擴(kuò)展與升華，可結(jié)合學(xué)生自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度，基于所學(xué)內(nèi)容的難易程度，定期設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的綜合型實(shí)驗(yàn)程序題目，鼓勵(lì)學(xué)生在課外課余時(shí)間來編程，同時(shí)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把所自己的所編程的這一源程序上傳至電腦，由教師來進(jìn)行批閱，對于參與這一活動(dòng)的學(xué)生，教師應(yīng)該實(shí)施相應(yīng)的鼓勵(lì)，這樣不僅能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)還可提供學(xué)生的實(shí)踐操作能力，使學(xué)生今后能夠更好地適應(yīng)社會(huì)市場，在潛移默化中使學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力以及計(jì)算思維得到培養(yǎng)?？傊x擇了一些趣味性強(qiáng)、有吸引力的例子和話題以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，選擇一些實(shí)用性強(qiáng)的例子和話題，以努力提高高校學(xué)生的工程實(shí)踐能力。精選的“不斷提升”的引導(dǎo)性例題、習(xí)題和實(shí)驗(yàn)題，以及貫穿全書的綜合實(shí)例，起到了開拓思路、引導(dǎo)讀者探究問題求解方法、激發(fā)讀者程序設(shè)計(jì)興趣的目的。
2.3基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的C程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
第一，上機(jī)操作實(shí)驗(yàn)流程的規(guī)范。在教學(xué)之前，教師應(yīng)該要求學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，通過題目的分析，明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對參與運(yùn)算的這些變量進(jìn)行賦值，接著應(yīng)用三種結(jié)構(gòu)來解決問題，將結(jié)果輸出，進(jìn)行N-S流程圖的繪制，基于該圖編寫相應(yīng)的源程序，最后準(zhǔn)備好測試程序所需的數(shù)據(jù)以及預(yù)期結(jié)果，進(jìn)行上級調(diào)試工作，并歸納總結(jié)。通過實(shí)驗(yàn)流程的規(guī)范，不僅便于學(xué)生良好學(xué)習(xí)習(xí)慣以及思維習(xí)慣的培養(yǎng)，同時(shí)還可提升學(xué)生分析與解決各種問題的能力。
第二，加強(qiáng)上機(jī)操作過程中的指導(dǎo)與引導(dǎo)。在學(xué)生實(shí)際上機(jī)操作時(shí)，教師可借助于提問的方式來引導(dǎo)學(xué)生將自身所存在的問題找出來。在程序調(diào)試、上機(jī)輸入以及編輯時(shí)，除了系統(tǒng)所引發(fā)的問題外，通常情況下，其他問題均由學(xué)生自己來獨(dú)立解決。此外，在教學(xué)過程中，教師還還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的算法，正確引導(dǎo)學(xué)生反思這些算法，繼而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力?，F(xiàn)以“打印水仙花樹”以案例說明。
第三，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的反思，采取合理且科學(xué)的考核評價(jià)制度，使學(xué)生的計(jì)算思維能夠得到擴(kuò)展。在上機(jī)完成以后，教師應(yīng)要求學(xué)生對于本次實(shí)驗(yàn)實(shí)施反思、總結(jié)以及歸納，可采取小組的方式來交流和溝通，集思廣益，使學(xué)生在交流和反思的過程中，拓展其計(jì)算思維。此外，還應(yīng)采取相應(yīng)的考核評價(jià)措施，可采取機(jī)考與筆試，結(jié)合學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)情況，合理且科學(xué)地評價(jià)，對于學(xué)生所獲得的成功，不管大小，均應(yīng)予以相應(yīng)的肯定，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。下面以“打印水仙花數(shù)”為例，簡要說明基于計(jì)算思維的案例設(shè)計(jì)的基本方法?！按蛴∷苫〝?shù)”案例設(shè)計(jì)步驟（圖3）打印水仙花數(shù)”案例的具體設(shè)計(jì)與實(shí)施（圖4）
3結(jié)束語
西安理工大學(xué)工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)和計(jì)算機(jī)專業(yè)雖然都開設(shè)C語言程序設(shè)計(jì)課程，但是前者具有鮮明的專業(yè)特點(diǎn)，對該課程的要求明顯不同，僅僅按照“面向?qū)ο蠼虒W(xué)”的原則，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)組織活動(dòng)和教學(xué)內(nèi)容對于后者是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。針對目前工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐中所暴露的主要問題，筆者積極開展了非計(jì)算機(jī)專業(yè)C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的教改工作。
1．1教學(xué)設(shè)計(jì)概述
所謂教學(xué)設(shè)計(jì)，就是為了達(dá)到一定的教學(xué)目的，對教什么(課程、教學(xué)內(nèi)容等)和怎么教(組織、方法、媒體的使用等)進(jìn)行設(shè)計(jì)。教學(xué)設(shè)計(jì)不等同于傳統(tǒng)的備課寫教案。教學(xué)設(shè)計(jì)有利于教學(xué)工作的科學(xué)化，使教學(xué)活動(dòng)納入科學(xué)的軌道。教學(xué)設(shè)計(jì)的意義就在于追求教學(xué)效果的最優(yōu)化，不僅關(guān)心教師如何教，更關(guān)心學(xué)生如何學(xué)，注重將人類對教與學(xué)的研究結(jié)果和理論綜合應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括確定教學(xué)目標(biāo)、組織教學(xué)內(nèi)容、分析教學(xué)對象、選擇教學(xué)形式和方法及教學(xué)媒體、設(shè)計(jì)教學(xué)過程、教學(xué)質(zhì)量評價(jià)設(shè)計(jì)等基本環(huán)節(jié)，其中，設(shè)計(jì)教學(xué)過程是課程教學(xué)設(shè)計(jì)的核心。
1．2該課程教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
西安理工大學(xué)C語言程序設(shè)計(jì)課程組于2003年出版了《C語言程序設(shè)計(jì)教程》及配套的《C語言程序設(shè)計(jì)教程上機(jī)實(shí)驗(yàn)與學(xué)習(xí)指導(dǎo)》特色教材。自2011年開始，非計(jì)算機(jī)專業(yè)選用的教材與計(jì)算機(jī)專業(yè)不同。目前非計(jì)算機(jī)專業(yè)選用《C語言程序設(shè)計(jì)》(第1版，張毅坤教授，高等教育出版社，2011)作為該課程的教材。非計(jì)算機(jī)專業(yè)C語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主要包括課程教學(xué)設(shè)計(jì)、章節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，以西安理工大學(xué)C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱為指導(dǎo)，以《C語言程序設(shè)計(jì)》(第1版)及其配套教材為基礎(chǔ)，確定課程教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)容:①將該課程的教學(xué)目標(biāo)確定為“掌握C語言的基本語法和語義，理解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想和方法，提高學(xué)生的編程能力和調(diào)試程序的能力”。②組織教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵是進(jìn)行教材的組織呈現(xiàn)，理論教學(xué)內(nèi)容包括《C語言程序設(shè)計(jì)》(第1版)的第一章至第八章，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體現(xiàn)于該教材的第九章及配套教材。③學(xué)生作為教學(xué)對象始終是教學(xué)過程中的重要角色，工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)的種類多，分析教學(xué)對象就是掌握學(xué)生特點(diǎn)與了解專業(yè)背景并重。④重點(diǎn)突出課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)教學(xué)與案例教學(xué)有機(jī)結(jié)合，“講解+多媒體演示+課堂板書”缺一不可。⑤設(shè)計(jì)教學(xué)過程與“組織教學(xué)內(nèi)容”聯(lián)系最為緊密，主要包括課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)過程設(shè)計(jì)遵循的總原則是:激發(fā)學(xué)生興趣，注重能力培養(yǎng)，合理安排教學(xué)順序，講清重點(diǎn)與化解難點(diǎn)緊密結(jié)合，課堂提高與課后鞏固拓展有機(jī)統(tǒng)一，并預(yù)測教學(xué)實(shí)踐中可能出現(xiàn)的意外情況。⑥將學(xué)生評價(jià)、同行評價(jià)、教學(xué)督導(dǎo)組專家評價(jià)、主管教學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)評價(jià)和教師自我評價(jià)這幾種評價(jià)的結(jié)果綜合起來，比較客觀的評價(jià)教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量。
2教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐及效果
我們連續(xù)多年承擔(dān)非計(jì)算機(jī)專業(yè)C語言程序設(shè)計(jì)課程，先后承擔(dān)過西安理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化(電力)、水文與水資源工程、印刷工程、包裝工程和材料科學(xué)與工程等專業(yè)的C語言程序設(shè)計(jì)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。始終將上述教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)容貫穿于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。C語言程序設(shè)計(jì)本身是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，加之各個(gè)理工科專業(yè)的特色鮮明，所以結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)特點(diǎn)與需求，同一門課程，針對不同專業(yè)的學(xué)生，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容，并在教學(xué)實(shí)踐中檢驗(yàn)教學(xué)效果。2012年以來，學(xué)生對筆者的教學(xué)評分一直在95分以上，也給予了肯定性的評價(jià)，例如“采用啟發(fā)式教學(xué)，闡述問題深入淺出，重點(diǎn)突出，能理論聯(lián)系實(shí)際或聯(lián)系學(xué)科發(fā)展的新成果”;“對于您的授課方式我們很滿意，感謝您對這門課程的熱忱，我們會(huì)努力學(xué)下去”;等等。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞遺傳算法；TSP；交叉算子
1引言
遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法?？偟恼f來，遺傳算法是按不依賴于問題本身的方式去求解問題。它的目標(biāo)是搜索這個(gè)多維、高度非線性空間以找到具有最優(yōu)適應(yīng)值(即最小費(fèi)用的)的點(diǎn)[1]。
基本遺傳算法是一個(gè)迭代過程，它模仿生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化機(jī)理，反復(fù)將選擇算子、交叉算子和變異算子作用于種群，最終可得到問題的最優(yōu)解和近似最優(yōu)解。
2遺傳算法程序設(shè)計(jì)改進(jìn)比較
2.1基本遺傳算法對TSP問題解的影響
本文研究的遺傳算法及改進(jìn)算法的實(shí)現(xiàn)是以C++語言為基礎(chǔ)，在Windows2000的版本上運(yùn)行，其實(shí)現(xiàn)程序是在MicrosoftVisualStadio6.0上編寫及運(yùn)行調(diào)試的。
1)遺傳算法的執(zhí)行代碼
m_Tsp.Initpop()；//種群的初始化
for(inti=0；i<m_Tsp.ReturnPop()；i++)
m_Tsp.calculatefitness(i)；//計(jì)算各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值
m_Tsp.statistics()；//統(tǒng)計(jì)最優(yōu)個(gè)體
while(entropy>decen||variance>decvar)//m_Tsp.m_gen<100)
{
//將新種群更迭為舊種群，并進(jìn)行遺傳操作
m_Tsp.alternate()；//將新種群付給舊種群
m_Tsp.generation()；//對舊種群進(jìn)行遺傳操作，產(chǎn)生新種群
m_Tsp.m_gen++；
m_Tsp.statistics()；//對新產(chǎn)生的種群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)
}
2)簡單的遺傳算法與分支定界法對TSP問題求解結(jié)果的對比
遺傳算法在解決NPC問題的領(lǐng)域內(nèi)具有尋找最優(yōu)解的能力。但隨著城市個(gè)數(shù)的增加，已沒有精確解，無法確定遺傳算法求解的精度有多高。一般情況下，當(dāng)?shù)鷶?shù)增大時(shí)，解的精度可能高，但是時(shí)間開銷也會(huì)增大。因此可以通過改進(jìn)遺傳算法來提高搜索能力，提高解的精度。
2.2初始化時(shí)的啟發(fā)信息對TSP問題解的影響
1)初始化啟發(fā)信息
在上述實(shí)驗(yàn)算法的基礎(chǔ)上，對每一個(gè)初始化的個(gè)體的每五個(gè)相鄰城市用分支界定法尋找最優(yōu)子路徑，然后執(zhí)行遺傳算法。
2)遺傳算法與含有啟發(fā)信息的遺傳算法求解結(jié)果的對比
當(dāng)城市數(shù)增至20個(gè)時(shí)，用分支定界法已經(jīng)不可能在可以接受的時(shí)間內(nèi)得到精確的解了，只能通過近似算法獲得其可接受的解。試驗(yàn)設(shè)計(jì)中算法的截止條件：固定迭代1000代。表2中的平均最優(yōu)解為經(jīng)過多次試驗(yàn)(10次以上)得到的最優(yōu)解的平均值，最優(yōu)解的出現(xiàn)時(shí)間為最優(yōu)解出現(xiàn)的平均時(shí)間，交叉操作次數(shù)為最優(yōu)解出現(xiàn)時(shí)交叉次數(shù)的平均值。
表220個(gè)城市的TSP問題求解結(jié)果數(shù)據(jù)
算法交叉操作
次數(shù)最優(yōu)解
出現(xiàn)時(shí)間平均
最優(yōu)解
簡單遺傳算法80244.479.4s1641.8
含初始化啟發(fā)信息的GA79000.237.4s1398.9
從表2中可以看出，當(dāng)初始種群時(shí)引入啟發(fā)信息將提高遺傳算法的尋優(yōu)能力。同時(shí)縮短了遺傳算法的尋優(yōu)時(shí)間和問題的求解精度。
2.3交叉算子對TSP問題解的影響
1)循環(huán)貪心交叉算子的核心代碼
for(i=1；i<m_Chrom；i++)
{
flag=0；
city=m_newpop[first].chrom[i-1]；//確定當(dāng)前城市
j=0；
while(flag==0&&j<4)
{
sign=adjcity[city][j]；//adjcity數(shù)組的數(shù)據(jù)為當(dāng)前城市按順序排列的鄰接城市
flag=judge(first，i，sign)；//判斷此鄰接城市是否已經(jīng)存在待形成的個(gè)體中
j++；
}
if(flag==0)//如果所有鄰接城市皆在待擴(kuò)展的個(gè)體中
{
while(flag==0)
{
sign=(int)rand()/(RAND_MAX/(m_Chrom-1))；//隨機(jī)選擇一城市
flag=judge(first，i，sign)；
}
}
if(flag==1)
m_newpop[first].chrom[i]=sign；
}
2)問題描述與結(jié)果比較
下面筆者用經(jīng)典的測試遺傳算法效率的OliverTSP問題來測試循環(huán)貪心交叉算子的解的精度和解效率。OliverTSP問題的30個(gè)城市位置坐標(biāo)如表3所示[2]。
從表4、圖1中可以看到，貪心交叉算子大大提高了遺傳算法的尋優(yōu)能力，同時(shí)也降低了交叉操作次數(shù)。在多次試驗(yàn)中，貪心交叉算子找到的最優(yōu)解與目前記載的最佳數(shù)據(jù)的誤差率為2.7%。而部分匹配交叉算子找到的最優(yōu)解與目前記載的最佳數(shù)據(jù)的誤差率高達(dá)7%。從而可以得到交叉算子對于遺傳算法
2.4并行遺傳算法消息傳遞實(shí)現(xiàn)的核心代碼
1)主程序代碼
//接收各個(gè)從程序的最優(yōu)個(gè)體
for(i=0；i<slave；i++)
{
MPI_Recv(Rchrom[i]，chrom，MPI_UNSIGNED，MPI_ANY_SOURCE，gen，MPI_COMM_WORLD，&status)；
}
//計(jì)算接收各個(gè)從程序的最優(yōu)個(gè)體的回路距離
for(i=0；i<slave；i++)
{
fitness[i]=0.0；
for(intj=0；j<chrom-1；j++)
fitness[i]=fitness[i]+distance[Rchrom[i][j]][Rchrom[i][j+1]]；
fitness[i]=fitness[i]+distance[Rchrom[i][0]][Rchrom[i][chrom-1]]；
}
//找到最優(yōu)的個(gè)體并把它記錄到文件里
for(i=0；i<slave；i++)
{
if(1/fitness[i]>min)
{
sign=i；
min=1/fitness[i]；
}
}
fwrite(&gen，sizeof(int)，1，out)；
for(i=0；i<chrom；i++)
fwrite(&Rchrom[sign][i]，sizeof(unsigned)，1，out)；
fwrite(&fitness[sign]，sizeof(double)，1，out)；
//每九代向從程序發(fā)送一個(gè)最優(yōu)個(gè)體
if(gen%9==0)
MPI_Bcast(Rchrom[sign]，chrom，MPI_UNSIGNED，0，MPI_COMM_WORLD)；
2)從程序代碼
//將上一代的最優(yōu)個(gè)體傳回主程序
MPI_Send(Rchrom1，chrom，MPI_UNSIGNED，0，gen，MPI_COMM_WORLD)；
//每九代接收一個(gè)最優(yōu)個(gè)體并將其加入種群中替換掉最差個(gè)體
if(gen%9==0)
{
PI_Bcast(Rchrom2，chrom，MPI_UNSIGNED，0，MPI_COMM_WORLD)；
Tsp.IndiAlternate(Rchrom2)；
}
//進(jìn)行下一代的計(jì)算
Tsp.Aternate()；
Tsp.Generation()；
Tsp.Statistics()；
3)并行遺傳算法的性能
筆者在MPI并行環(huán)境下，用C＋＋語言實(shí)現(xiàn)了一個(gè)解決TSP問題的粗粒度模型的并行遺傳算法。該程序采用的是主從式的MPI程序設(shè)計(jì)，通過從硬盤的文件中讀取數(shù)據(jù)來設(shè)置染色體長度、種群的規(guī)模、交叉概率和變異概率等參數(shù)。試驗(yàn)環(huán)境為曙光TC1700機(jī)，測試的對象是OliverTSP問題的30個(gè)城市的TSP問題。
正如在測試串行遺傳算法所提到的數(shù)據(jù)結(jié)果，并行遺傳算法也沒有達(dá)到目前所記錄的最好解，但是它提高了算法的收斂性，并行遺傳算法的收斂趨勢如圖2所示[4]。
圖2遺傳算法的收斂過程
3結(jié)束語
本文通過對基本遺傳算法的不斷改進(jìn)，證明了添加啟發(fā)信息、改進(jìn)遺傳算子和利用遺傳算法固有的并行性都可以提高遺傳算法的收斂性，其中對遺傳算法交叉算子的改進(jìn)可以大大提高遺傳算法的尋優(yōu)能力。
參考文獻(xiàn)
[1]劉勇、康立山，陳毓屏著．非數(shù)值并行算法－遺傳算法．北京：科學(xué)出版社1995.1
[2]IMOliverDJSmithandJRCHolland，Astudyofpermutationcrossoveroperatorsonthetravelingsalesman[C]//ProblemofthesecondInternationalConferenceonGeneticAlgorithmsandTheirApplication，Erlbaum1897：224-230
力學(xué)、熱學(xué)課程是師范院校物理教育專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在大學(xué)一年級開設(shè)，而緊跟力學(xué)、熱學(xué)課程而開設(shè)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力的重要課程。物理教育專業(yè)學(xué)生在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)中，隨著課程的深入，遞歸循環(huán)、指針等難度較大內(nèi)容出現(xiàn)，一部分學(xué)生感覺較難理解，更難自己編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)某些略為復(fù)雜的算法，容易產(chǎn)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)無從與物理專業(yè)課相聯(lián)系、枯燥無味的感覺，降低了計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的積極性、主動(dòng)性。然而大學(xué)物理與與計(jì)算機(jī)的關(guān)系密切，物理教育專業(yè)本科畢業(yè)論文、物理學(xué)科碩士論文，都涉及大量的計(jì)算機(jī)編程，因?yàn)槲锢韺W(xué)復(fù)雜的非線性問題已經(jīng)無法找到理論精確解，只能利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、求解、分析、預(yù)測，另外計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)提供了驗(yàn)證物理學(xué)理論、探測真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)方案的可行性、驗(yàn)證物理數(shù)據(jù)的一種實(shí)驗(yàn)成本低廉、快捷的方法[1-3]，因此，物理教育專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力的強(qiáng)弱，直接影響到其本科畢業(yè)論文研究以及將來可能的碩士論文研究?，F(xiàn)有的教學(xué)研究論文中，未見定量分析大學(xué)物理基礎(chǔ)課程成績對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績的影響[4-6]。因此，選取論文作者所授課的廣西師范大學(xué)物理教育專業(yè)4屆5個(gè)班本科生的力學(xué)與熱學(xué)課程期考成績、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的段考與期考成績，利用相關(guān)系數(shù)法定量分析力學(xué)、熱學(xué)課程成績對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績的影響。
2實(shí)驗(yàn)對象與分析方法
實(shí)驗(yàn)對論文作者所授課的廣西師范大學(xué)物理教育專業(yè)4屆5個(gè)班本科生，其中1997級81人、1999級78人、2000級65人、2001級1班59人、2001級2班55人，選取大學(xué)一年級的力學(xué)、熱學(xué)的期考成績，力熱課程開設(shè)之后的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的段考、期考成績。利用相關(guān)系數(shù)法反映計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績與力學(xué)、熱學(xué)課程成績之間線性關(guān)系的密切程度[7,8]。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
分析所選取的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績比例分布，考慮優(yōu)秀、不及格兩端的學(xué)生人數(shù)相對較少，進(jìn)行相關(guān)分析的誤差較大，而良好、中等、及格分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)較多，因此將分?jǐn)?shù)S分為優(yōu)良分?jǐn)?shù)段（S≥80）、中等分?jǐn)?shù)段（70≤S<80）、及格與不及格分?jǐn)?shù)段（S<70）三段，三段中的學(xué)生人數(shù)相差不大，分別計(jì)算計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績?nèi)?、?yōu)良分?jǐn)?shù)段、中等分?jǐn)?shù)段、及格與不及格分?jǐn)?shù)段與力學(xué)、熱學(xué)課程相對應(yīng)成績的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表1、表2。可以看出，表中所有相關(guān)系數(shù)均為正值，除個(gè)別外主要分布在0.40~0.80之間，絕大部分相關(guān)系數(shù)均大于0.45，大于0.8的相關(guān)系數(shù)很少，沒有大于0.9的相關(guān)系數(shù)，說明力學(xué)、熱學(xué)課程成績對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績有一定的影響，但影響并不是特別顯著，有一定的正相關(guān)性，但相關(guān)性并不是特別高，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績還受其它因素的綜合影響。
計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績在優(yōu)良分?jǐn)?shù)段、及格與不及格分?jǐn)?shù)段與力學(xué)、熱學(xué)課程相對應(yīng)成績的相關(guān)系數(shù)幾乎都低于全部分?jǐn)?shù)段的相關(guān)系數(shù)，甚至出現(xiàn)相關(guān)系數(shù)為0.20~0.39，極低無顯著性意義的現(xiàn)象，而中等分?jǐn)?shù)段的相關(guān)系數(shù)幾乎都略大于全部分?jǐn)?shù)段的相關(guān)系數(shù)，說明中等分?jǐn)?shù)段的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績受力學(xué)、熱學(xué)課程相對應(yīng)成績的影響要比優(yōu)良分?jǐn)?shù)段、及格與不及格分?jǐn)?shù)段顯著一些，即有一些計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績優(yōu)良的學(xué)生未必對應(yīng)力學(xué)、熱學(xué)課程成績優(yōu)良，也即有一些計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績較差的學(xué)生也未必對應(yīng)力學(xué)、熱學(xué)課程成績較差。力學(xué)、熱學(xué)兩門課程成績各自與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程成績的相關(guān)系數(shù)整體差異不大，影響的顯著性相差不大。
論文摘 要:計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法在高中信息科技教學(xué)過程中是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。程序設(shè)計(jì)算法的相關(guān)概念比較枯燥，理論過于抽象，對學(xué)生的邏輯思維能力要求較高，所以在教學(xué)過程中往往難以把握，也不易調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，學(xué)生對這部分知識(shí)的掌握比較困難。本文結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐，從三個(gè)方面探究運(yùn)用建構(gòu)主義教學(xué)理論構(gòu)建計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法教學(xué)過程，促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)的理解和掌握，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法比較，運(yùn)用構(gòu)建主義理論教學(xué)方法取得更好的教學(xué)效果。
計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法作為高中信息科技選學(xué)模塊的內(nèi)容，是課程改革的一種新的嘗試，旨在培養(yǎng)和提高學(xué)生的邏輯思維能力，以及分析問題和使用計(jì)算機(jī)解決問題的能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師的實(shí)踐活動(dòng)在很大程度上受到行為主義的影響。教師的教學(xué)任務(wù)主要是為學(xué)生提供一系列刺激和強(qiáng)化，并引導(dǎo)學(xué)生作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。教學(xué)的目標(biāo)就是為了讓學(xué)生模仿適當(dāng)?shù)男袨?，教師對學(xué)生模仿的結(jié)果進(jìn)行判斷和修正。在程序設(shè)計(jì)算法的教學(xué)過程中，這種教學(xué)模式難以取得理想的教學(xué)效果。[1][2][3]作者介紹了建構(gòu)主義教學(xué)理論及其要義，并對利用建構(gòu)主義教學(xué)理論對教學(xué)過程進(jìn)行改革和優(yōu)化進(jìn)行了分析與評價(jià)。具體應(yīng)用建構(gòu)主義教學(xué)理論應(yīng)用在高中程序設(shè)計(jì)算法的嘗試，還沒有查到，因此嘗試用建構(gòu)主義方法應(yīng)用于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)效果，具有重要的意義。
一、利用建構(gòu)主義教學(xué)法創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法教學(xué)過程中，教師利用建構(gòu)主義為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)的情境，以激發(fā)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的興趣，將學(xué)生的思維引入到學(xué)習(xí)情境中。創(chuàng)設(shè)情境，即在真實(shí)世界中建構(gòu)知識(shí)意義、學(xué)會(huì)解決問題的經(jīng)驗(yàn)，盡管在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，我們無法將學(xué)生帶到知識(shí)應(yīng)用的現(xiàn)場(而計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法中一些抽象性、邏輯性、數(shù)理性的知識(shí)也難以找到這樣的現(xiàn)場)，也沒有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品去模擬真實(shí)世界，但在教學(xué)中，教師要學(xué)會(huì)運(yùn)用有效的教學(xué)策略和各種可行的技術(shù)手段，設(shè)法讓知識(shí)“從情景中走出，又最終走入情景”，即從現(xiàn)實(shí)情景中提煉問題，又能設(shè)計(jì)一些將新知應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)情景的實(shí)例，從而給予學(xué)生解決實(shí)踐問題的機(jī)會(huì)。也只有跟現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系在一起的教學(xué)活動(dòng)才激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生的共鳴，教學(xué)中可以向?qū)W生提出生活中的實(shí)際問題，激發(fā)起學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生針對趣味性問題和生活實(shí)際問題進(jìn)行思考、討論，從而將學(xué)生引入教學(xué)情境中來。
二、設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)
計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法的相關(guān)概念比較枯燥，理論過于抽象，對學(xué)生的能力，尤其是創(chuàng)造性思維能力的要求較高，所以在教學(xué)過程中難以把握，也不容易引發(fā)學(xué)生的興趣。在算法的教學(xué)過程中，利用建構(gòu)主義教學(xué)理論對教學(xué)過程進(jìn)行改革和優(yōu)化將取得更好的教學(xué)效果。
比如，在介紹排序計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法時(shí)，如果純粹地以數(shù)字為例進(jìn)行介紹，給予學(xué)生的印象不會(huì)太深刻，而且會(huì)顯得過于抽象，不通俗易懂。所以針對這一現(xiàn)象，可以充分利用學(xué)生對排隊(duì)這一活動(dòng)的熟悉程度來引出排序算法，加深學(xué)生對排序算法的直觀印象，促進(jìn)學(xué)生對排序算法的理解。具體可以這樣操作，在提出排序算法之前，教師可在班級內(nèi)隨機(jī)抽取五名高矮不一的學(xué)生隨機(jī)站立，然后請這五位學(xué)生演示以不同的方法從矮到高的排隊(duì)過程，教師可在一旁指導(dǎo)學(xué)生先按照冒泡排序的方法進(jìn)行排隊(duì)演示，并記錄他們演示過程中的每一次移動(dòng)。
這樣，在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法教學(xué)中通過任務(wù)的設(shè)計(jì)，改變了知識(shí)的傳輸方式，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探索精神和實(shí)踐能力，把靜態(tài)的教學(xué)變成學(xué)生主動(dòng)參與的開放式教學(xué)。 轉(zhuǎn)貼于
三、利用建構(gòu)主義教學(xué)評價(jià)，強(qiáng)化教學(xué)目標(biāo)
高中計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法包含了數(shù)學(xué)模型建構(gòu)、邏輯推理等多方面的知識(shí)，學(xué)生理解和掌握的難度比較大，不同學(xué)生理解和掌握的程度也不盡相同，教師在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)及時(shí)有效地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，從而獲取有價(jià)值的反饋信息，并根據(jù)反饋及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)策略。同時(shí)，學(xué)生也可以反思自己的學(xué)習(xí)過程，調(diào)整認(rèn)知策略，改變思考角度，加深對學(xué)習(xí)目標(biāo)的理解和認(rèn)識(shí)。
評價(jià)的過程是學(xué)生發(fā)現(xiàn)自我、提高自我的過程，也是學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與老師情感交流的過程。有效地教學(xué)評價(jià)，不僅能夠真正確立學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位，還能夠促進(jìn)學(xué)生在課堂上的積極參與，使得學(xué)生充分活動(dòng)，形成良好教學(xué)氛圍和師生互動(dòng)關(guān)系，也只有在這樣的課堂氛圍中，學(xué)生才能更好地學(xué)習(xí)，得到更好的發(fā)展。有效地教學(xué)評價(jià)，也可以讓老師更多地了解學(xué)生優(yōu)勢和不足，監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，正確評估自己的教學(xué)效果。
四、小結(jié)
新課程改革要求以學(xué)生發(fā)展為本，讓學(xué)生參與，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)交流與合作;給每位學(xué)生以期望和激勵(lì)，讓學(xué)生有成功感;利用建構(gòu)主義教學(xué)理論引導(dǎo)學(xué)生對知識(shí)的意義建構(gòu)，從根本上改變了老師和學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過程中的地位和角色。在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)算法教學(xué)過程中，通過情境引入、課堂任務(wù)設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠主動(dòng)參與程序設(shè)計(jì)算法數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)、自主探索、合作交流，樂于參與系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)更利于學(xué)生身心的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]陳琦，張建偉.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀要義評析[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào):教育科學(xué)版，1998(1):61-68
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)；數(shù)學(xué)建模；數(shù)據(jù)；效率；VBA
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599?。?012） 19-0000-02
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)學(xué)的應(yīng)用不僅在工程技術(shù)、自然科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，而且以空前的廣度和深度向經(jīng)濟(jì)、金融、生物、醫(yī)藥等新的領(lǐng)域滲透。不論是用數(shù)學(xué)方法在科技和生產(chǎn)領(lǐng)域解決哪類實(shí)際問題，還是與其它學(xué)科相結(jié)合形成交叉學(xué)科，首要的和關(guān)鍵的一步是建立研究對象的數(shù)學(xué)模型，并加以計(jì)算求解。數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)技術(shù)在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的作用可謂是如虎添翼。[1]
計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了許多非常優(yōu)秀的專業(yè)軟件，在數(shù)學(xué)建模競賽中一定要使用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的軟件，如Excel，Spss，Lingo，Mapple，Mathematica，Matlab甚至排版軟件等。數(shù)學(xué)建模初期，數(shù)據(jù)質(zhì)量通常較差，可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行規(guī)范化和目的化處理，這需要較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力，如熟練使用EXCEL中的VBA（Visual Basic Application）。
1 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)意義重大
早在1994年，原國家教委高教司司長周遠(yuǎn)清同志就提出了層次教育的做法，并且將計(jì)算機(jī)教育的三個(gè)層次依次定為“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”，現(xiàn)已將“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”更名為“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”，“計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)”更為“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”，并在2006年后出現(xiàn)“計(jì)算思維”的新思想。
我校作為藥學(xué)類專業(yè)重點(diǎn)高等院校，在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方面主要培養(yǎng)學(xué)生使用Visual Basic進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的能力，該語言被微軟公司的OFFICE軟件等內(nèi)置，稱為VBA（VB應(yīng)用），也稱為宏。
計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)最基本的應(yīng)用應(yīng)該在于數(shù)據(jù)處理和分析，簡化人工操作，提高效率，提升數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度，為項(xiàng)目開展?fàn)幦氋F的時(shí)間。在建模和科研工作過程中，原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量大、格式不統(tǒng)一、質(zhì)量不高，甚至無法直接導(dǎo)入計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件，也就無法進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，所以計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的工作是非常重要的。因此，對于認(rèn)為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)就是搞軟件開發(fā)，藥學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生不需要太重視這方面知識(shí)學(xué)習(xí)的人來說，是片面甚至錯(cuò)誤的。非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)教育是讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，并能利用這些技術(shù)為本專業(yè)服務(wù)的。
以2012年高教社杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽中的本科組題目“太陽能小屋”為例，對于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理，包括24種光伏電池組件、一年365天的輻射強(qiáng)度（分高于和低于70W、高于和低于200W四種情況）的計(jì)算、發(fā)電量、價(jià)格等，如果沒有較好的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力，在這項(xiàng)工作上將花費(fèi)1-2天的時(shí)間（比賽時(shí)間共為3天），而在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)VBA的幫助下，只需要在1小時(shí)內(nèi)完成上述工作，只要方法正確，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度完全可以保障，大大改善了數(shù)學(xué)建模的工作進(jìn)程，節(jié)省出的大量時(shí)間就可以用于問題的進(jìn)一步分析和求解，得出好的結(jié)論。
2 微軟公司VBA基本操作
通常情況下，數(shù)學(xué)建模競賽的數(shù)據(jù)都會(huì)被存儲(chǔ)在EXCEL電子表格中，如何對EXCEL中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對性的處理是常見工作，同樣也是科研項(xiàng)目中經(jīng)常遇到的問題。對于有VB語言基礎(chǔ)的人來說，只需要學(xué)會(huì)如何在EXCEL中操作VBA就可以對這些復(fù)雜繁瑣的問題快速處理完畢。對于參加數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生而言，掌握VBA的使用就應(yīng)該像會(huì)打字一樣有必要。
2.1 啟動(dòng)VBA
打開EXCEL數(shù)據(jù)文件，執(zhí)行菜單命令“視圖-工具欄-Visual Basic”，打開Visual Basic對話框，點(diǎn)擊按鈕 進(jìn)入“設(shè)計(jì)模式”，點(diǎn)擊按鈕 打開工具欄，添加“按鈕”控件到表格上，雙擊按鈕進(jìn)入代碼窗口，編寫Click事件過程及相關(guān)過程代碼。
2.2 對于表格數(shù)據(jù)操作的基本語句
左側(cè)資源管理器中可以查看當(dāng)前表格的名稱，如果想將Sheet1表格中的第一行第一列的數(shù)據(jù)復(fù)制到Sheet2表格的第一行第一列，可以使用語句如下：
Sheet2.Cells（1，1）.Value=Sheet1.Cells（1，1）.Value
選定區(qū)域單元格的語句如下：
Sheet1.Range（"A1：A100"）.Select
應(yīng)用函數(shù)Sum求和，將A列1～10行的數(shù)據(jù)求累加和放到第11行，語句如下（中括號(hào)中的數(shù)據(jù)表示相對偏移行或列數(shù)，R表示Row，C表示Column）：
Sheet1.Cells（11，1）.FormulaR1C1="=Sum（R[-10]C：R[-1]C）"
2.3 學(xué)會(huì)使用錄制宏來學(xué)習(xí)和應(yīng)用VBA
對于不熟悉的VBA操作，可以通過錄制宏的形式來學(xué)習(xí)，執(zhí)行菜單命令“工具-宏-錄制新宏”，接下來所有在EXCEL中的操作將被自動(dòng)錄制成VBA代碼，結(jié)束錄制后，執(zhí)行菜單“工具-宏-宏”，選擇錄制好的宏名，點(diǎn)擊“編輯”按鈕即可以查看VBA代碼。
3 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的期望
對于教學(xué)科研型院校，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力需全面，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)應(yīng)該就像要求學(xué)生必須具有打字和論文排版的基本能力一樣得到普及和重視，這樣才能在科研工作中，提升數(shù)據(jù)處理和分析的本領(lǐng)，科研工作因得到計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的輔助進(jìn)一步得到改善。
在實(shí)際教學(xué)過程中，我校對于“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的課程安排比較合理，但是相對缺少“第三學(xué)期”的“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”相關(guān)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)能力的實(shí)踐學(xué)期，會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)了知識(shí)，但是往往不能很好地應(yīng)用到數(shù)學(xué)建模和科研工作中。希望學(xué)校能夠向其他醫(yī)藥院校一樣，考慮增加第三學(xué)期計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)實(shí)踐課程，這一做法一定對我校數(shù)學(xué)建模工作，甚至全?？蒲兴教嵘透纳朴兄匾饬x。
參考文獻(xiàn)：
