C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

李 倩

（1.成都大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 四川 610106；2.成都大學(xué)模式識(shí)別與智能信息處理四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 四川 610106）

0 引言

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程是很多高校針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程，也是計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。在該門課程的教學(xué)中一直存在一些問(wèn)題：學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容枯燥、語(yǔ)法難懂、算法難以理解，沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣；課程教學(xué)模式也不能滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求。教師們不斷探索課程改革方案，將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、案例教學(xué)法或項(xiàng)目教學(xué)法等多種教學(xué)模式引入到課程教學(xué)中來(lái)，取得了一定成效。近年來(lái)，隨著“計(jì)算思維”概念的提出，各大高校相繼把“計(jì)算思維”引入到計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)中，圍繞計(jì)算思維能力的培養(yǎng)開展課程教學(xué)。那么，究竟什么是“計(jì)算思維”？它和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程有何關(guān)系？如何在 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中培養(yǎng)計(jì)算思維能力？以下針對(duì)這些問(wèn)題談一下筆者的認(rèn)識(shí)和看法。

1 計(jì)算思維的含義

2006年3月，美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》上給出并定義了“計(jì)算思維”（Computational Thinking）。計(jì)算思維的定義是：運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)【1】。

2 計(jì)算思維和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程

程序設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)計(jì)算思維的重點(diǎn)課程。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)理論和實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生較好地掌握C語(yǔ)言的語(yǔ)法知識(shí)，掌握常用算法，具備初步的算法設(shè)計(jì)能力，并能利用C語(yǔ)言集成開發(fā)環(huán)境編寫、編譯與調(diào)試C語(yǔ)言程序，解決一般編程問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)，進(jìn)行算法設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解，改變了人們舊的思維方式和工作方式，培養(yǎng)了現(xiàn)代的科學(xué)思維方式和工作方式，即計(jì)算機(jī)提供了一種獨(dú)特的處理問(wèn)題的思維方式【2】。實(shí)際上，一直以來(lái)，在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中，在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程解決問(wèn)題的過(guò)程中就無(wú)意識(shí)、潛移默化地培養(yǎng)著計(jì)算思維。

3 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中培養(yǎng)計(jì)算思維的途徑

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。很多高校對(duì)以“計(jì)算思維”為導(dǎo)向的課程改革進(jìn)行了廣泛而深入的探討并積極付諸實(shí)踐。以下圍繞計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，重新審視課程教學(xué)的各個(gè)方面，從教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核內(nèi)容等方面對(duì)課程改革思路作了一些探討。

3.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

為了在課程中引入計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，首先任課教師要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，要與時(shí)俱進(jìn)，并充分理解計(jì)算思維的含義和原理，統(tǒng)一思想。在課程中要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，其實(shí)也是為了讓學(xué)生能夠更好地利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

3.2 改造教學(xué)內(nèi)容

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程主要包括以下教學(xué)內(nèi)容：C語(yǔ)言集成開發(fā)環(huán)境、C語(yǔ)言基本語(yǔ)法、控制結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、編譯預(yù)處理、指針、結(jié)構(gòu)體和共用體、文件、位運(yùn)算等。為了將計(jì)算思維能力的培養(yǎng)有意識(shí)地引入到這些內(nèi)容的教學(xué)中，首先要對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容重新梳理，對(duì)能體現(xiàn)計(jì)算思維的內(nèi)容重新改造編排，明確體現(xiàn)出對(duì)計(jì)算思維的引導(dǎo)。同時(shí)，編寫滿足教學(xué)需要的配套教材，在教材內(nèi)容的安排和組織上體現(xiàn)出對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。在常用算法的教學(xué)內(nèi)容上不要平鋪直敘，要體現(xiàn)出對(duì)計(jì)算思維的引導(dǎo)，突出算法設(shè)計(jì)的多樣性。

3.3 改變教學(xué)方法

21世紀(jì)需要?jiǎng)?chuàng)新型人才，不僅要掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，更要有主動(dòng)提出問(wèn)題的能力。將計(jì)算思維引入到教學(xué)過(guò)程中，使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)工作的原理，并能利用C語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解。具體做法是：在體現(xiàn)計(jì)算思維的知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程中，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題；除此之外，還要留給學(xué)生思考的空間，激活學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，并積極探索問(wèn)題的求解思路。

3.4 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要。首先要確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)。其次，要圍繞計(jì)算思維能力的培養(yǎng)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。具體做法是：合理設(shè)置驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的比例；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要具有一定的趣味性或?qū)嵱眯裕瑥亩ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，最好能與專業(yè)結(jié)合，體現(xiàn)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的求解；在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的各欄目?jī)?nèi)容安排上體現(xiàn)出對(duì)計(jì)算思維的引導(dǎo)，給學(xué)生一個(gè)創(chuàng)新的空間，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、正確分析問(wèn)題并有效解決問(wèn)題，在此過(guò)程中提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，授課教師還要注意引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生積極思考。

3.5 改革考核內(nèi)容

一直以來(lái)，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的考核內(nèi)容主要是針對(duì)C語(yǔ)言語(yǔ)法知識(shí)的掌握、常用算法的識(shí)記和應(yīng)用、初步的程序設(shè)計(jì)開發(fā)能力等方面來(lái)設(shè)置的，并沒(méi)有有意識(shí)地針對(duì)計(jì)算思維的運(yùn)用來(lái)設(shè)置考核內(nèi)容。注重計(jì)算思維能力培養(yǎng)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程應(yīng)在考核內(nèi)容設(shè)置上更多更明確地體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維求解問(wèn)題的能力的考核。例如，考核常用算法的識(shí)記和應(yīng)用時(shí)，應(yīng)側(cè)重對(duì)最初算法的改進(jìn)或擴(kuò)展用于實(shí)際問(wèn)題求解的考核。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于計(jì)算思維能力的培養(yǎng)不是一朝一夕就能完成的，也不是哪一門課程就能完全實(shí)現(xiàn)的，這需要進(jìn)行長(zhǎng)期的探索和實(shí)踐。

[1] Wing J M. Computational Thinking[J]. Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[2]譚浩強(qiáng). 研究計(jì)算思維，堅(jiān)持面向應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2012（21）：45-49+56.