1、C語言程序設(shè)計中計算思維的思考摘 要：計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的根底概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。本文歸納了計算思維在C語言程序設(shè)計中的表達(dá)，可歸納為抽象計算思維、自動化計算思維和并行計算思維三種。針對計算思維的特點(diǎn)，提出了C語言程序設(shè)計課程教授過程中提高計算思維的方法，有益于學(xué)生借助計算思維進(jìn)行編程思維訓(xùn)練，對所學(xué)知識進(jìn)行融會貫穿，同時提高了課程教學(xué)改革的效果。關(guān)鍵詞：C語言程序設(shè)計 計算思維 教學(xué)改革中圖分類號：TP311          

2、0;     文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A            文章編號：1674-098X202109a-0077-02全球范圍內(nèi)的趨勢是，編程能力被視為未來社會的通用底層能力，是“新的素養(yǎng)，甚至被稱為“新讀寫能力Thenewliteracy，人人必須具備。現(xiàn)在小學(xué)、中學(xué)生開始已經(jīng)開展適合的編程課程。學(xué)編程的本質(zhì)是掌握計算思維。這是一種面向未來的核心認(rèn)知能力。2021年3月，時任美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)CMU計算機(jī)科學(xué)系主任、現(xiàn)任

3、美國基金會MSP計算機(jī)和信息科學(xué)與工程部CISE主任的周以真JeannetteM.Wing教授，在美國計算機(jī)權(quán)威刊物?CommunicationsoftheACM?上，首次提出了計算思維ComputationalThinking的概念：“計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的根底概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動【1】。陳國良院士與李廉教授通過整合得出了3種較為典型的科學(xué)思維：也就是用觀察和整理為特性的實證思維、用推演為特性的邏輯思維、再者就是抽象與自動化的計算思維。在這3種方式中，計算思維屬于計算機(jī)類課程所主修的思維方式。C語言作為當(dāng)今常用編程語言，在

4、程序設(shè)計過程中注重培養(yǎng)邏輯，算法，數(shù)據(jù)，系統(tǒng)，解決問題，出錯調(diào)試，以及新的計算機(jī)技術(shù)等能力。1 計算思維計算思維的表達(dá)可歸納為抽象計算思維、自動化計算思維和并行計算思維三種。1.1抽象計算思維抽象計算思維是計算思維的關(guān)鍵，主要表達(dá)在實際需求到程序語言的設(shè)計過程。是自己對于問題的抽象能力的練習(xí)，即從抽象問題到實際進(jìn)行編碼或者設(shè)計程序解決問題的一個能力。面對一個問題，經(jīng)過思考后，最后將解決這個問題的思路用計算機(jī)能理解的方式表達(dá)出來，其中“問題、“思考以及“表達(dá)是編程最關(guān)鍵的地方。1.2自動化計算思維C語言程序設(shè)計中三大根本結(jié)構(gòu)，順序、條件和循環(huán)三種結(jié)構(gòu)支撐了所有程序。依托三個根本結(jié)構(gòu)可以

5、實現(xiàn)所有程序自動化設(shè)計。三個結(jié)構(gòu)像蓋房子的磚塊，互相疊加累積完成整個程序。自動化程序設(shè)計過程中的邏輯訓(xùn)練，算法實現(xiàn)也是學(xué)生著重需要提高的局部。1.3并行計算思維cpu間斷性的并行執(zhí)行多個任務(wù)，在并行的情況下效率才能保證。多個任務(wù)并行執(zhí)行的優(yōu)勢在于：降低資源消耗，提高相應(yīng)速度，提高任務(wù)的可管理性。學(xué)生往往習(xí)慣于順序程序執(zhí)行，當(dāng)復(fù)雜編程要求多線程設(shè)計時，在理解、設(shè)計及代碼實現(xiàn)上都存在很大困難。2 提高計算思維的方法2.1驅(qū)動式方法提高計算思維能力學(xué)生表現(xiàn)出的上課聽懂教材看懂，只是外表上比較淺薄的理解，老師在進(jìn)行教學(xué)開始之初，有目的的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)編程。將C語言課程教授內(nèi)容中與專業(yè)課程及后續(xù)

6、課程關(guān)聯(lián)很大的局部提前做好充分的課程準(zhǔn)備，針對計算思維加強(qiáng)對學(xué)生的鍛煉。在教學(xué)過程中圍繞提前準(zhǔn)備的教學(xué)問題，積極引導(dǎo)學(xué)生在C語言程序設(shè)計中合理應(yīng)用計算思維【2】。2.2應(yīng)用性方法提高計算思維能力任何教學(xué)過程是教師與學(xué)生互動的過程，教學(xué)過程中任何環(huán)節(jié)都會影響教學(xué)質(zhì)量【3】。教師可以根據(jù)本校本專業(yè)的特色，結(jié)合學(xué)生的接受能力選擇適宜的教材。教師在教授過程中使用與實際應(yīng)用關(guān)聯(lián)較大的例題，使用適合學(xué)生的教學(xué)方法，并且在課程進(jìn)行過程中，根據(jù)接受程度，對教學(xué)方法進(jìn)行動態(tài)改變，以實例展示的方式將計算思維融入其中，讓學(xué)生當(dāng)場學(xué)會應(yīng)用計算思維。2.3以工程為核心提高計算思維能力教師引導(dǎo)學(xué)生完成課程實踐教學(xué)時，要以

7、工程為中心，將課程教學(xué)中計算思維的提升作為教學(xué)的重要目標(biāo)。工程的選擇很重要，實際工程從難度及復(fù)雜度上一般不適合直接使用，教師需要對實際工程重新編排，組合，去繁，整合成適合學(xué)生的教學(xué)工程，但這個新工程又是很有實踐性的，使學(xué)生更感興趣【4】。使用計算思維設(shè)計C語言程序設(shè)計，課上及課下注重實際編程能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。借助算法的構(gòu)建和程序流程圖的使用，在應(yīng)用層進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練。通過“任務(wù)驅(qū)動，使所學(xué)的知識融會貫穿，鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力，幫助學(xué)生提升工程實踐能力【5】。3 教學(xué)實例例題1：計算1！+2！+3！+.+20！本例題有兩種解決方法，可以用兩層循環(huán)來完成，學(xué)習(xí)函數(shù)調(diào)用后，

8、可以用函數(shù)遞歸方法解決，循環(huán)及遞歸思想是計算思維的重要一方面。教師應(yīng)該善于啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多維度思考問題的解決方法。例題2：設(shè)計一個學(xué)生成績管理系統(tǒng)，學(xué)生信息的輸入局部程序設(shè)計。隨著學(xué)習(xí)的深入，保存學(xué)生輸入信息的變量由普通多個浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)到一維數(shù)組，到二維數(shù)組，最終設(shè)計成結(jié)構(gòu)體數(shù)組，逐漸增加難度，但也為問題的解決提供了更合理、更豐富的方案。學(xué)生輸入信息的變量改變在表1中。4 結(jié)語綜上所述，針對歸納總結(jié)的計算思維的特點(diǎn)，提出了C語言程序設(shè)計課程教授過程中提高計算思維的方法。在C語言程序設(shè)計過程中教師引導(dǎo)、學(xué)生逐步深入借助計算思維進(jìn)行編程思維訓(xùn)練，對本課程以及其他課程的學(xué)習(xí)是非常有益的。參考文獻(xiàn)【1】JeannetteMWing.ComputationalThinkingJ.CommunicationsoftheACM，2021，493：33-35.【2】范興亮.C語言程序設(shè)計課程中的計算思維探析J.無線互聯(lián)科技，2021，48：67-68.【3】趙桃林，楊民力，王育華.功能材料專業(yè)?化學(xué)電源?課程教學(xué)方法探討