基于启发式的冒泡排序算法教学设计

杨艳秋

摘 要 本文以“冒泡排序算法”内容为例，通过提出问题、分析问题、解决问题、发现解决方案不足、优化解决方案、能力扩展的教学设计思路，循序渐进的进行教学。大大激发学生学习兴趣，使学生更好的掌握冒泡排序算法的原理和算法设计，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，取得良好的教学效果。

关键词 冒泡排序 启发式 教学方法

中图分类号：TP311文献标识码：A

0引言

启发式教学是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发诱导办法传授知识、培养能力，是学生积极主动地学习的一种教学方法。

传统的教学方法中，一般都是老师先讲述一遍冒泡排序的思想，然后列出排序算法，并解释冒泡排序是如何实现的。这种教学方式比较枯燥，教学效果不好，学生甚至会产生厌学情绪。那么，如何让学生即掌握冒泡排序的基本原理和算法设计，又能激发学生对算法设计的兴趣呢？下文将采用启发式、任务驱动式以及演示法等教学法，教学设计注重原理与实践相结合。通过讲解、提问、讨论，总结等形式将问题引向深入，充分调动学生的学习积极性，发挥学生的主体作用，让他们在愉快地氛围中接受新的知识和技能。

1教学目标

知识目标：掌握冒泡排序的原理及冒泡排序的算法设计

能力目标：利用C语言实现冒泡排序的算法及算法优化

态度目标：培养学生逻辑思维和主动分析解决问题的能力

2教学重难点

教学重点：冒泡排序算法的原理。

教学难点：冒泡排序算法的设计和算法优化。

3教学过程设计

3.1实例引入，提出问题，激发兴趣

通过集合排队实例进行问题引入。

设计目的：通过生活实例进行问题引入，吸引学生注意力，然后提出本节课要解决的问题。

3.2分析问题，重在启发

动画演示5个卡通人物按身高由矮到高排序的过程。

设计目的：通过动画演示，让学生清楚的了解冒泡排序的具体过程，提问题启发、引导学生分析问题并总结冒泡排序原理：将相邻的两个数进行比较，若前面的数比后面的数大就交换两数，否则不交换;如此下去直至最终完成排序。

3.3解决问题，培养能力

学生掌握冒泡排序原理后，开始对算法進行设计。将五个卡通人物的身高抽象为数字，利用数组int a[]={190，180，185，195，175}对数据进行存储，然后的排序过程详细讲解和算法设计。

（1）先采用ppt动画演示数据变换、然后分析设计本轮算法实现。

（2）分析归纳。

将每轮代码罗列出来。让学生们观察思考。分析总结得到5个数排序算法代码。

for（i=0;i<4;i++）//外循环，比较轮数

for（j=0;j<4-i;j++）//内循环，每轮比较次数

if（a[j]>a[j+1]）//把大的数往右排，已拍好序的数据不再参与判断

{t=a[j];a[j]=a[j+1];a[j+1]=t;}

（3）启发扩展。

假设有n个数参与排序，教师启发引导学员分析，得到n个数的冒泡排序算法代码。引导学生利用函数调用的方式实现，并调试、运行程序。源程序如下：

#include

int sortFuntion（int a[]，int n）//实现冒泡排序的函数

{int i，j，t;

for（j=0;j

{for（i=0;i

if（a[i]>a[i+1]）{t=a[i];a[i]=a[i+1];a[i+1]=t;}

//比较、交换

for（i=0;i

printf（"＼nloop（%d）：=====＼n"，j）;//每轮之间加上换行和分隔线

}

return 0;

}

void main（）

{int m;

int a[]={190，180，185，195，175};

int length=sizeof（a）/sizeof（int）;

m=sortFuntion（a，length）;//调用冒泡排序函数

}

设计目的：了解冒泡排序原理后，再由浅入深的对原理讲解、算法设计、分析归纳，并验证算法的正确性，使教学更加科学严谨。

3.4发现解决方案的不足并优化

（1）在源程序中将原始数组改为升序序列。设计目的：修改程序，让学生预计运行结果，通过运行结果发现算法的不足处，促使学员积极思考，发现问题并指出问题所在，检验学员对冒泡算法的理解情况。

（2）提出程序优化方案。提出通过设置开关来flag记录某一次内循环是否有过元素交换的解决方案。优化后的冒泡排序程序代码如下：

for（j=0;j

{flag=0;//每轮排序先将flag赋值为0

for（i=0;i

if（a[i]>a[i+1]）

{t=a[i];a[i]=a[i+1];a[i+1]=t;

flag=1;//if判断条件为真就会发生位置移动所以将flag赋值为1

}

If（flag==0）break;//在某一轮的排序中数据没交换，程序结束

}

（3）编译运行优化后的程序。分析冒泡排序算法改进前后的时间复杂度，修改后的算法是否达到优化目的。

设计目的：让学生发现问题，找出解决方案并验证，让学生更深刻的理解冒泡排序算法，培养学生发现问题、解决问题的能力。

3.5能力扩展

思考提问如何实现n个数据降序输出？

设计目的：调试程序实现优化，举一反三将升序变为降序。

4总结

本文以冒泡排序算法的教学设计为例，采用启发式、任务驱动式以及演示法等教学法，形象生动的向学生展示冒泡排序的基本思想和算法设计。通过启发式教学，激发学生学习热情，提高学生发现问题和解决问题的能力。因此采用这种教学方法有效提高了教学效果。

参考文献

[1] 武青海，彭新苗.启发式教学在《C语言程序设计》实验教学中的应用[J].吉林农业科技学院学报，2014（03）.

[2] 程妮，C语言中冒泡排序算法的教学设计与分析[J].现代计算机（专业版），2016（10）.

[3] 宋美英，.基于C语言的冒泡排序算法探讨[J].现代计算机（专业版），2011（29）.