計算機語言教學科學思維

時間:2022-06-04 05:32:00

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計算機語言教學科學思維

電子計算機是一個仿生電子設備,仿的就是我們自己的大腦。為實現人機對話,人們發明了計算機語言,然而計算機語言使用為數很少的一些關鍵詞,程序結構又只有順序、選擇、循環三種,使得學生在學習計算機語言時感到“詞匯量”太少,算法的設計與描述也遇到了前所未有的麻煩。計算機語言教與學的困惑的根源在于教師過于強調語法的教學,程序設計的應用性目的不強,注重抽象、邏輯性思維,忽略了形象思維,使學生感到程序是一個虛無縹緲的世界,看不見,摸不著,想不到,用不了。久而久之,對計算機語言產生了厭惡逃避之心,教與學走入了一個“死胡同”。走出計算機語言教學困境的方法是要求教師通過教學使學生深刻體會到馬克思主義世界觀和方法論的科學真理性和力量;將教會學生科學的思維作為自己的崇高目標,為思維而教,教會思維;充分發揮左腦與右腦的抽象思維與形象思維能力,讓語言與算法由抽象的虛擬世界變成一個實實在在的東西,讓學生在一個“現實世界”里領悟語言與算法,使學生從傳統的思維中走出來,創新思維及創新能力得到極大的發展。本文結合C語言的教學,從哲學理念與科學思維兩方面作一些計算機語言教學法方面的研究與實踐。

一、樹立哲學理念,用辯證唯物主義指導教學,培養創新精神

大家都知道中藥,為了治療某一個疾病,不同的醫生開出的藥方可能是不同的,藥方里多味藥共同起作用,有的療效好,有的不太好,而有的醫生神秘地加上某味藥后,就有了藥到病除的神效。在中藥的配方里頭蘊含著普遍聯系的理念:藥與藥的聯系,藥與病的聯系。同樣,知識與知識之間,知識與應用之間也有著內在的關聯。在程序設計教學過程中,教師應設計一些具有現實應用價值的任務,它能讓學生把與任務有關的知識點緊密聯系在一起而形成一張網,在這張網中,既有舊知識,也隱藏著新知識,舊知識某方面的功能得到應用并得以鞏固,新知識因為需要而學習,整個網也體現了知識的綜合應用。知識的價值在應用中得到了充分體現。教師要在學生熟悉的事物和陌生的事物之間運用類比,找到它們的相似與不相似之處,如生物的進化是生物自身的否定之否定,反映了生物現在與歷史之間的、生物與生物之間的聯系,在計算機語言中同樣有著進化現象,如類型-數組-結構體-類的發展就如同單細胞生物向多細胞生物的進化,無機物向有機物的進化。高階知識的雛形是基礎知識,也是基礎知識的合理組合,明了知識之間的血緣關系,學生更加重視基礎知識的學習,而對高階知識的理解就顯得容易得多了。在程序設計中,要培養學生的“求異”精神,實現辯證的肯定與否定。教師的講解不是權威,不是唯一正確答案,鼓勵學生進行小修小改,甚至另辟蹊徑,找出一個更為睿智的思路,學生的任何思考都應辯證地肯定。學生在另覓思路的過程中,有的想法正確,有的想法錯誤,其實正確與錯誤不是絕對的,正確的程序可能在時間或空間上或許有一些問題,而錯誤的程序只要稍作修改(如語句順序的改變)就是正確的,有時錯誤本身是正確的,只是因為它出現的時機或地方不對而已,正確與錯誤只有一步之遙。學生走過的不可能是一條“直路”,讓他們在這條“曲折”的思路上做一回苦行僧,在這條創新的道路上完成一次洗禮,實現自我新的發展。

二、協調左右腦思維,提高科學思維素質,培養創新能力

美國的羅杰.斯佩里教授通過實驗證實了左右腦分工理論。大腦分為左半球和右半球,一般左腦具有言語、概念、分析、計算、邏輯推理,將復雜事物細化等功能;右腦具有音樂、繪畫、空間幾何、想象、創造、綜合等功能,右腦最重要的貢獻是能進行創造性思維,研究表明右腦具有的巨大潛能并沒有被充分利用。現今的計算機語言教學大多都是以左腦為中心的教學,右腦基本處于睡眠狀態,而學生的左腦也在抽象與邏輯思維中昏昏欲睡。充分利用右腦驚人的形象思維能力,調動右腦思維的積極性是科學思維的關鍵。計算機的數字世界是現實世界的一面鏡子,現實世界里有什么,數字世界里就有什么,只是表現形式可能不同而已。計算機語言的概念、理論、方法在現實世界里都能找到它的“生活原型”。以概念教學為例,概念的重要性在于它是一種語義規定,弄不清楚就會出現“個個字都認識,句句話都聽不懂”的現象,概念教學要加強形象思維。C語言的指針概念是學生的一大難點,對于C系統中這一靈魂性的知識點,“地址”是它的原型,“地址”是一個“范圍”概念,它不僅包含開始信息,也包含結束信息,還包含此范圍內數據的特征三方面的信息。形象地理解了指針的概念后,對指針的重要性、指針的運算,通過指針獲取數據的運算就有了一個“實實在在”的理解。這樣的例子舉不勝舉,如容器與變量,時分秒的變化與循環,族譜與樹結構等等。

李政道教授倡導科學與藝術的結合,他邀請畫家們“畫科學”。愛因斯坦描述他的思維過程是先用形象思維,再將形象思維轉換成語言。計算機程序設計既是一門技術,也是一門藝術,在進行程序設計的過程中利用左右腦分工理論,重視右腦功能,并將左右腦“并聯”起來協調工作。左腦將復雜的過程進行功能分解,右腦負責過程的形象化,將過程想象成一幅幅形象生動的畫面,最后,由左腦負責將畫面描述的算法抽象成一個個的語句,最后形成完整的程序。右腦的思維具有無序性、不拘泥于局部的分析,而是統觀全局,以大膽猜測跳躍式地前進,達到直覺的結論。在程序設計中有一個很有意思的現象,學生很快地想出了方法,但要求他們用計算機語言描述步驟時,他們卻犯了難!步驟難以描述了,甚至在看似簡單的順序結構上也出現了困難,沒有了頭緒,此時可利用左腦的分析與細化功能對右腦繪制的主要畫面做一些重組,變無序為邏輯上的有序,對右腦的思維進行“慢鏡頭”式的細化,細化到每一個“鏡頭”都能用一個語句加以描述為止。人的右腦就像一臺照相機,將輸入大腦的信息以直觀的圖像加以思考并記憶,“圖像記憶”這種右腦特有的機能,是右腦高速海量記憶的奧秘所在。在學習過程中,不妨“模糊性”學習,對接觸到的東西先混個眼熟,混個耳熟,有意識地訓練右腦的形象記憶與情感記憶,使記憶更生動、長久不忘。人的創新能力與右腦思維密切相關,在左腦的配合下,右腦充分發揮想象力,在一閃念間產生頓悟,將一些看似不相干的知識與知識,知識與應用聯系起來,并能進行綜合應用。程序設計中不斷“求異”的精神,是對右腦思維潛能的充分發揮,使我們的學生成為洋溢著創新欲望、充滿活力的人。

三、結束語

做任何事情都要講究一個“算法”,教師要用聰明的辦法將學生教聰明。計算機語言教學追求一種科學思維方法,在哲學思想的指導下,正確進行左右腦思維,特別重視右腦思維,為我國培養更多的創新型人才。