羊巍 孫新杰 六盤水師范學(xué)院

一、引言

通常在選擇法排序（以下簡稱排序）的教學(xué)中，教師可能會先演示排序算法的排序過程，講解什么是排序，然后展示程序，并對程序中的代碼進行講解，可能還要對程序中的關(guān)鍵代碼反復(fù)強調(diào)等等。其實對于一年級的程序新手而言，選擇法排序算是一個比較難的復(fù)雜問題，他們常常是懂了選擇法排序的算法原理，寫不出程序，看了教師程序，關(guān)鍵代碼搞不懂，課后還要花大量的時間反復(fù)琢磨才能搞懂。這樣的教與學(xué)往往枯燥而又事倍功半，學(xué)生可能會失去學(xué)習(xí)興趣，教師的教學(xué)目標也往往難以達成。

二、選擇法排序的教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是根據(jù)課程標準的要求和教學(xué)對象的特點，將教學(xué)諸要素有序安排，確定合適的教學(xué)方案的設(shè)想和計劃。一般包括教學(xué)目標、教學(xué)重難點、教學(xué)方法、教學(xué)步驟與時間分配等環(huán)節(jié)。我校為地方二本學(xué)校，學(xué)生大都來自山區(qū)，多數(shù)學(xué)生沒有計算機基礎(chǔ)知識，經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)，分析問題并將其用程序?qū)崿F(xiàn)的能力往往還是比較薄弱，鑒于此，進行排序教學(xué)設(shè)計時，根據(jù)實際情況，把排序算法分解成為幾個子問題，分而治之，最后又進行合成，讓學(xué)生從整體與細節(jié)上，比較好的掌握排序算法。

（一）教學(xué)目標

排序算法教學(xué)目標為：掌握排序算法（以排成一個非遞減序列為例）的原理并能用C代碼實現(xiàn)。

（二）教學(xué)重難點

排序算法教學(xué)重難點為：排序算法的原理，排序過程與程序中關(guān)鍵代碼的對應(yīng)關(guān)系。

（三）教學(xué)方法設(shè)計

結(jié)合多媒體手段講解排序算法原理，學(xué)生可以理解算法原理，從教學(xué)的角度從發(fā)，分析一下排序算法源程代碼結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)其中有如下的難點：

(1）整個代碼為一個雙重循環(huán)，而且，內(nèi)層循環(huán)次數(shù)執(zhí)行受外層循環(huán)的控制。

(2）內(nèi)層循環(huán)做兩件事，一是掃描出指定范圍內(nèi)，序列中最大值的元素所對應(yīng)的位置，而掃描的終點位置是遞減的；二是元素對換，將上一步中得到最大值元素與掃描終點元素作對換，而對換中的三步操作雖然不一唯，但第一步操作確定后，后兩步操作的順序是唯一的。

針對上述分析，筆者認為，學(xué)生從理解排序算法原理，要一下實現(xiàn)排序算法，有比較大的難度。排序算法可以分解為二個子問題，一是掃描，二是對換，可以以函數(shù)的形式獨立實現(xiàn)，作為課堂任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生完成，這樣做有兩個好處：一是讓學(xué)生掌握掃描與對換的實現(xiàn)，二是作為知識銜接，進一步訓(xùn)練數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)的函數(shù)這一知識點。在這個基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生，以單循環(huán)的形式實現(xiàn)排序算法，即在循環(huán)中反復(fù)調(diào)用掃描與對換函數(shù)，這樣做，可以避開雙重循環(huán)。完成了這個課堂任務(wù)，學(xué)生可以理解，排序過程，就是反復(fù)的掃描與對換的過程，這就是分解問題的典型求解方法。行至于此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生，完成最終形式的非函數(shù)調(diào)用的排序算法，在單循環(huán)中用非函數(shù)調(diào)用替換函數(shù)調(diào)用（子問題的合成），在這個過程，學(xué)生在函數(shù)調(diào)用的參數(shù)傳遞與多重循環(huán)兩個知識點在能得到強化。

基于上述分析，筆者認為，排序算法的教學(xué)過程可以這樣設(shè)計：教學(xué)方法采用以課堂任務(wù)驅(qū)動與引導(dǎo)探究為主的方法，通過幾個課堂任務(wù)為驅(qū)動，1個算法原理展示為引導(dǎo)環(huán)節(jié)，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握排序的算法原理，引導(dǎo)學(xué)生逐步實現(xiàn)該算法，并深刻理解程序中的關(guān)鍵代碼，同時，作為拓展，進一步引導(dǎo)學(xué)生用同樣的分解方法實現(xiàn)冒泡排序算法。

（四）教學(xué)步驟

開始講授時，不直接講授排序，僅僅使用課堂任務(wù)驅(qū)動與教師演示進行探索引導(dǎo)。

課堂任務(wù)一：實現(xiàn)一個函數(shù)，其功能為：給定一個整數(shù)數(shù)組，找出從頭至給定位置間，值最大的元素所在的數(shù)組下標。參考實現(xiàn)如下：

教學(xué)環(huán)節(jié)一：引導(dǎo)

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察排序算法圖示，通過教師的引導(dǎo)，使學(xué)生理解并掌握算法的原理。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：教師把排序問題分解為兩個子問題：

(1）從序列的開始到指定位置，掃描序列，找出最大值元素所在的位置；

(2）將上一步中得到的位置上的元素，與序列中指定位置的元素進行對換。對于一個問題的規(guī)模為len的序列，反復(fù)做len-1次掃描與對換，可完成排序。至此，教師引導(dǎo)學(xué)生，利用已經(jīng)實現(xiàn)的掃描與交換兩個函數(shù)，可以完成課堂任務(wù)三。

課堂任務(wù)三：利用任務(wù)一和任務(wù)二find_max與swap兩個函數(shù)，實現(xiàn)排序算法，功能為：給定一個長度為len整數(shù)序列，利用排序?qū)υ撔蛄羞M行排序，使得該序列成為一個非遞減的有序序列。參考實現(xiàn)如下：

課堂任務(wù)四：不調(diào)用find_max和swap函數(shù)，改寫任務(wù)三的selection_sort函數(shù)，實現(xiàn)排序算法。該任務(wù)是將排序問題的子任務(wù)（掃描與對換）進行合成，形成最終的排序算法。參考實現(xiàn)如下：

教學(xué)環(huán)節(jié)二：小結(jié)

(1）排序問題被分解為幾個子問題？

(2）每個子問題如何解決（教師強調(diào)關(guān)鍵代碼）。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：拓展：

(1）如果在每一趟排序中，要求掃描的終止位置不變，而起始位置可變，又怎么實現(xiàn)排序？

(2）要求學(xué)生研究冒泡排序，分解該問題，進而自行實現(xiàn)該算法。

三、小結(jié)

至此，筆者通過四個課堂任務(wù)，一個引導(dǎo)環(huán)節(jié)及一個小結(jié)，完整清晰、循序漸進、由淺入深的完成了教學(xué)任務(wù)。其中課堂任務(wù)一和課堂任務(wù)二將排序問題中掃描與交換分開實現(xiàn)，這種分解使得問題被簡化，同時，在講解排序問題前實現(xiàn)掃描與交換，降低了學(xué)生實現(xiàn)完整程序的難度。通過引導(dǎo)環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過圖示，清晰明了的理解排序算法的原理。通過課堂任務(wù)三，利用函數(shù)調(diào)用的方式實現(xiàn)算法，避免學(xué)生陷入掃描與交換的代碼細節(jié)，使得算法實現(xiàn)簡單清晰，同時，在技術(shù)細節(jié)上，強調(diào)每一趟掃描的終止位置如何控制，掃描完成后，如何指定元素交換的位置。通上述教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以平滑的進行到課堂任務(wù)四，實現(xiàn)一個最終的排序算法。最后利用教學(xué)環(huán)節(jié)六用為拓展，強化本堂課的教學(xué)內(nèi)容。