淺析SCILAB與VB在高中算法教學中的應用比較

金美利，沈京虎

（延邊大學 理學院數學系，吉林 延吉 133002）

淺析SCILAB與VB在高中算法教學中的應用比較

金美利，沈京虎

（延邊大學 理學院數學系，吉林 延吉 133002）

隨著計算機技術的飛速發展，數學軟件與數學教學的“整合”成為了現代教育的趨勢。“整合”是將計算機應用與數學教育有機地結合在一起，通過計算機軟件進行計算、探索、求解，增強學生對數學的興趣，促進數學教學的教學質量。本文由普通高中課程標準實驗教科書數學3必修人教A版和人教B版中的SCILAB與VB在算法教學中的應用，比較了兩個軟件各自在算法應用的優點。

算法；SCILAB；VB

隨著數學教學改革的不斷深入，傳統教學方式的弊端越來越明顯。在傳統教學中，由于數學的高度抽象性和嚴密邏輯性，在一定程度上阻礙了學生對數學知識點的掌握。如今計算機技術的發展給教育學帶來了全新的理念和變革，也給學生帶來了新的機遇。數學教學中引入計算機技術，這是信息時代數學教學改革的需要，是信息時代人才培養的需求，是提高教學效率的必要手段。所以計算機技術介入數學教學已經成為現代教育技術的一種必要的手段。自2003年開始，我國實行較大范圍的教育改革，新課程高中數學算法教材有6個版本。因為條件限制以及為了使研究更細致和深入，本文只選擇了普通高中課程標準實驗教科書數學3必修人教A版和人教B版（以下都簡稱為A版和B版）中的算法教材作為參考資料。其中VB與SCILAB伴隨著人教A、B版算法初步中首次加入到了我國的高中數學課程。本文主要研究算法教學中SCILAB與VB軟件的對比來討論兩個軟件各自的優點與不足。用數學軟件授課使平淡的數學課堂增添了現代數學的元素，給沉悶的數學教學帶來了不一樣的生機的同時，也給學生帶來了新的知識、新的挑戰。將計算機應用與數學教學有機地結合在一起。通過計算機軟件進行計算、探索、求解，增強學生對數學的興趣，促進數學教學的教學質量。

一、算法以及軟件的簡介

1.算法。算法是高中數學課程第一次引入的內容，所以大家需要一個熟悉的過程。但實際上算法的思想大家并不陌生，只是過去沒有確切的命名為“算法”而已。因為算法沒有一個統一的定義，因此在算法的教學中，有些問題對于高中數學目前的水平來說估計會有一定的難度，但是我們應當克服對新知識的懼怕心理，從以前所學過的典型例題中引導學生，分析其中所蘊含的算法思想。在高中數學中，算法通常是指按照一定規則解決某一類問題的明確和有限的步驟。算法在一個潛移默化的過程中理解算法的知識。算法思想其實貫穿于整個高中數學知識當中，有著豐富的層次遞進的素材。而在算法的具體實踐上還可以與信息技術相聯系，即通過SCILAB與VB來實現“整合”。算法的操作性很強，因此在算法的教學中，應當鼓勵學生盡可能上機實踐。只有通過學生自己的親身實踐，使學生親自去解決算法在實際中的問題，才能使學生體會到算法的基本思想，學會一些基本邏輯結構和基本的算法語句。上機實踐能提高學生對算法的學習興趣，不但可以檢驗算法的準確性以及算法的好壞，而且還可以通過改進算法來引起學生對數學知識的深入思考。

2.SCILAB與VB的簡介。SCILAB是由法國國立信息與自動化研究院（INRIA）的科學家為主題共同開發的“開放源碼”科學自由軟件。SCILAB一詞來源于英文“Scientific Laboratory”（科學實驗室）詞頭的合并。與傳統的開放源代碼數學軟件相比，SCILAB的特點在于它具有友好的用戶界面和較完善的圖形功能。SCILAB是一個科學計算軟件，它主要由兩個功能：數值計算和計算結果可視化。這種語言簡單直觀且容易學習，比C語言以及其他語言中要求對變量類型加以定義、主函數的調用以及運行環境等都方便許多。首先，SCILAB是完全免費的，作為“開放源碼”的軟件，SCILAB的源代碼、用戶手冊以及二進制可執行文件都是免費的，都公布在網站上，可以直接下載。我們不僅可以在SCILAB的許可證條件下自由使用該軟件，還可以根據自己的需要修改源代碼，使之更加符合自身需求。其次，SCILAB短小精悍，運行效率高，執行速度快，功能強，數據可視化，數學演算和數值計算非常輕松。再次，SCILAB學習簡單，上手容易，更方便在學生中推廣，從而增強了學生學習數學的信心。Visual Basic是Microsoft公司推出的可視化編程工具，是目前世界上使用最廣泛的程序開發工具。VB是以結構化的BASIC語言為基礎、以事件驅動作為運行機制的可視化程序設計語言，實際上就是一套描述算法的約定和規則。VB提供的是可視化的開發環境，用戶可以構建出程序的界面，而且VB提供了較豐富的控件。同樣VB對數值計算、數據庫、圖形、圖像、通訊等具備了強大的開發功能，能滿足各種應用型軟件開發的需要。可視化，源于英語單詞visualization，該詞似乎是從visual演變而來的。所以“可視化”可以理解成“可見的或可看到的”。因此將抽象的理論、過程以圖形圖像的形式來表示，就可以稱為可視化，通過可視化可以直觀地了解對象的內容特征。再次，算法可視化，可以理解為通過直觀的視覺手段，呈現出算法的運行過程，由此來幫組學生對算法等一系列思想概念的理解與掌握。

二、SCILAB與VB在算法中的應用

1.SCILAB在算法中的應用。SCILAB伴隨著算法首次加入我國的高中數學課程中，是將算法初步與信息化技術進行“整合”，這種教學不僅是信息技術作為輔助教學的一種手段，還是將信息化技術與算法進行真正的融合，使之相輔相成，讓學生更靈活地掌握數學這一門學科，從而擺脫枯燥無味的數學，增強學生學習算法的信心。首先我們看一下算法。在數學中通常是指按照一定規則解決某一類問題明確有限的步驟，SCILAB程序可以作為算法的一種描述，是算法思想的具體體現。SCILAB進行輔助教學，重點在于體會算法的基本思想，且在此基礎上編寫由算法語句組成的程序，從而更細致地刻畫算法。教學時，可以盡可能地鼓勵學生把自己的算法在計算機上實現，注意實際操作，對概念少做糾纏，過多糾纏概念不利于對算法思想的理解。我們應在

有能力的范圍內盡可能使學生多上機實踐。學生的親身體驗會使其對算法的理解更加深刻，為探索得到的算法得到驗證。只是單純的通過學習書本上的知識很難使學生對算法知識理解透徹，所以教學中最忌諱的就是紙上談兵、光說不練，這樣很難達到活學活用的數學教學目的。

2.VB在算法中的應用。教科書中采用類似BASIC的語句形式和語法規則來介紹算法語句。BASIC語言具有與實際語言類似、簡單、易學的特點，有利于學生將算法轉化為計算機程序，還可以上機實踐算法，進而用計算機解決大量的數學問題。人教A版中介紹了幾個簡單的計算機函數，要求學生掌握簡單的BASIC偽代碼語言表示法，學會編制簡單的BASIC偽代碼程序，很多例子都有BASIC偽代碼語言程序。該教材主要是通過使用了BASIC語言關鍵詞的偽代碼學習基本的算法語句，因為偽代碼不能直接在計算機上運行，于是本文將程序轉化為“可視”編程軟件VB，因為是可視化的，所以學生可以了解到計算機程序是怎么來的，還可以檢驗我們所設計的算法語句是否正確。VB利用可視化方法，將算法從枯燥、難懂的知識，采用直觀、間接的圖像或動態的運動過程呈現給學生，有助于學生對知識點的理解，增長記憶，提高教學效果。熟悉編程的人都知道VB是一種面向對象的程序語言，它提供了豐富的空間給用戶使用，用戶只需將需要的空間拖拉添加到窗體中進行相關屬性設置就可以實現自己的需求。VB編程軟件被稱為面向對象的程序設計方式，但面向對象和可視化并不是相等的。面向對象指的是用戶在進行設計時，可以利用添加多個空間，得到所想的效果。而可視化，則是將計算機是如何運行算法的一系列復雜的抽象過程，以直觀、動態的方式呈現出來。

三、SCILAB與VB的對比

SCILAB程序可以作為算法的一種描述，同樣VB程序也可以作為算法的一種描述，是算法思想的具體體現。這兩個版本教材選用的數學軟件知識內容都是比較合理、典型的，符合現代數學算法知識的科學性以及實用性，能使學生有效地鞏固數學算法知識，有利于培養學生的數學算法素養。SCILAB與VB軟件應用在算法中各有千秋、各有特色。在這里試對兩個軟件的特點進行比較。SCILAB是一種簡單、直觀，更加容易理解的語言，并且它是一款免費的、有趣的編程軟件。它將趣味性融入到了相對枯燥的計算機編程和數學之中。然而它不太適用于專業級編程。VB可用的插件豐富，支持面向對象，且現在已經做到大范圍的普及，且同樣有“可視化”的特點，然而其程序較大、可移植性差，僅僅局限于微軟的平臺當中?，F在使用的算法教學語言如VB、C語言、JAVA是面向開發人員的商業軟件，對高中生來說要求比較高，它們比較煩瑣，不易掌握。而SCILAB語言具有簡單、友好的界面以及免費的“開放源代碼”軟件，學習坡度平緩。

例：求解一元二次方程ax2+bx+c=0（a≠0）的根。分別用VB與SCILAB運行。

VB程序如下：

從上面例子我們可以看出，SCILAB軟件的運行程序易看懂、直觀。相比較VB程序過程比較煩瑣，不易掌握。對于高中生來說SCILAB軟件足以滿足他們的要求。

目前來看，兩個軟件都具有相應的優缺點。在高中算法中我們應當適當的結合兩個軟件，采用對方的閃光點，從而達到算法教學中的最佳教學效果。使用SCILAB與VB軟件能夠提高中學數學的教學質量。他們不像其他輔助教學軟件知識將其作為課堂演示的工具，而是讓學生參與其中，讓學生關注過程本身，能夠在學習過程中體會實踐的樂趣，使學生將計算機作為學習的工具，而不是將計算機作為娛樂的工具。將數學軟件融入到數學教學中，有助于培養學生多角度、多層次思考問題的習慣，提升學生實踐性的動手能力，讓學生的視野不局限于理論，有助于培養學生的探索與創新，并為學生以后在大學所接觸到更高層次知識做了鋪墊。

[1]人民教育出版社，等.普通高中課程標準實驗教科書數學3必修A版[M].北京：人民教育出版社，2004.

[2]人民教育出版社，等.普通高中課程標準實驗教科書數學3必修B版[M].北京：人民教育出版社，2004.

[3]謝曉堯，游善平.SCILAB及其在基礎教育科學計算中的應用[M].北京：科學出版社，2011.

[4]張洪明.Visual Basic 6.0程序設計基礎教程[M].北京：科學出版

社，2003.

[5]李瑩.人教A、B版數學3“算法初步”比較及教學建議[J].中國校外教育，2013，（05）.

G642.0

A

1674-9324（2014）13-0253-03

金美利，女，數學教育專業研究生。

沈京虎（1962-），男，碩士，副教授，研究方向為應用數理統計、統計教育研究。