算法初步的案例分析

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  算法是现代计算科学的重要基础. 算法案例不仅能为同学们阅读、模仿、探究、借鉴搭建平台,也是体现算法思想、算法应用的一个重要载体. 本文对算法初步中的案例进行分析,找出其特点,提出学习建议,并提供三个开发案例作为参考.
  特点分析
  “算法案例”单元中,教材一共引入了三个案例六道例题. 其中案例“更相减损术”(辗转相除法)一道,案例“秦九韶算法”一道,案例“进位制”则有四道. 它们具备以下特点.
  1. 案例取材于史实,体现数学人文


  課程中算法案例不仅具有典型性、可接受性等共性,还让我们了解我国先贤们的优秀成果(更相减损术、秦九韶算法、割圆术等). 一方面,通过对中国古代数学中的算法案例的阅读与研究,体会中国古代数学对世界数学发展的贡献,增强民族自豪感,激发学习数学的热情;另一方面也让我们经历算法知识发生、发展的过程,易于领悟算法的本质与知识体系的构建. 当然,在对“数学文化”有明确考查要求的今天,这些历史性、人文性的案例显得更加重要.
  2. 案例数量不多,探究性强
  教材案例一般都具有典型性、示范性和探究性等共性,不仅利于加深了大家对概念、知识的理解和巩固,也是培养大家数学能力的重要载体. 教材编写者将它们选入课本,往往为了揭示数学思想,示范解题方法,甚至蕴含着丰富的背景. 教材中例1、例2、例4、例6遵循从理论到实践、从抽象到具体、从“算法”到“解法”的探究. (注:算法是建立在解法基础之上的,是在某个具体问题解法过程的分析之后,归纳出的解决一类相关问题的程序或步骤. 算法是“授之以渔”;解法是对某个特定问题的解决过程,或者说解法是解决某一个问题的步骤,解法是“授之以鱼”.)教材中,“更相减损术”(辗转相除法)是解决任意两个正整数的最大公约数问题;秦九韶算法是解决求任意多项式函数值问题;“进位制”是解决不同进制的表示及换算问题. 这些都是解决某类非某个特定问题,都具备较强的探究性.
  3. 范例由浅入深,易于成体


  教材案例3的“进位制”使用了四道例题(即例3~例6),阅读分析后不难发现:例3是具体的二进制数化为十进制数;例4是一般的[k]进制数化为十进制数;例5是例3的逆问题,即具体的十进制数化为二进制数;例6是一般的十进制数化为[k]进制数,也是例4的逆问题. 显然这四道例题遵循从具体到抽象、从特殊到一般、由易到难、逐个递进的过程,符合同学们的认知规律,易于形成知识体系.
  学习建议
  “算法”在高中数学课程属于比较容易的章节. 在算法学习过程中,有些同学停留于看看书、做做题,满足于一招一式,不讲章法,不按套路. 某知名教授曾说过:“课程中的算法既不是简单讲算法语言,也不是在讲信息技术,最重要的就是讲算理. ”因而学习算法时,领悟“算理”是关键.
  1. 体味问题情境,激发学习兴趣


  “以问题为中心、以学生为中心”是新课程倡导的核心理念. 创设适当的“问题情境”,是有经验教师非常注重的教学环节,在算法案例的教学中,教师一般都会设计出一些“生活化”“趣味性”“阶梯式”或“数学史式”的问题情境. 此时我们要重视老师的“良苦用心”,领悟问题情境的“意”和“味”,往往能感觉“生活中数学无处不在”,进而激发“学有用的数学”的兴趣.
  2. 通过教材案例,理解算法思想
  教材中的算法案例展示出用算法(程序框图、语句)解决数学问题的魅力,体现出算法的核心思想——“通用化”“机械化”“程序化”以及算法步骤“确定”“有限”的要求. 学习时应当通过案例,把握用算法解决问题策略的具体化,尤其是用循环结构解决问题:初始值是什么、计数器如何设置、循环体是什么、循环控制是什么、输出的结果(解决的问题)是什么、“当型”循环与“直到型”循环差别在哪里等. 通过典型案例,领悟算法规则与方法,是一种高效的学习途径.
  3. 积极实践,体会算法的多样化与优化
  解题实践中经常发现,有的问题我们会说但未必会写,会写未必规范,会写且规范但未必方法最优. 针对这种情况,如果仅仅停留于“动脑”显然是不够的,特别是算法学习中,一定要亲自动手试试,还应该与其他同学、老师交流,因为一个算法问题往往可以一题多解. 通过交流,一方面能发现自己解法的对错、优劣,另一方面还有利于领悟算法思想,提高解决算法问题的能力,达到“取长补短、共同提高”的目的.
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