基于計算思維的C語言程序設(shè)計教學(xué)探索

歐瑩元+張繼燕+王燕

摘要：文章根據(jù)作者教授C語言程序設(shè)計過程中學(xué)生學(xué)習(xí)遇到的障礙，提出了在教學(xué)中加入計算思維進行授課。并用實際案例來講解了計算思維在教學(xué)中的應(yīng)用，然后總結(jié)了C語言程序設(shè)計的一般思路，并對教學(xué)同仁提出了自己的建議。

關(guān)鍵詞：計算思維；教學(xué)改革；教學(xué)設(shè)計；程序設(shè)計

1問題的提出

C語言是大學(xué)理工類必修課程，對于計算機專業(yè)來時更是基礎(chǔ)課程，它是后繼課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等前驅(qū)課程。但是對于剛接觸計算機的大學(xué)新生來說，學(xué)習(xí)C語言課程有一定難度。C語言涉及的規(guī)則與概念相對較多，需要一定的理解力度，并且C語言程序設(shè)計語句使用形式比較靈活，非常容易出現(xiàn)錯誤。通過時間教學(xué)發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)課程前面的語法規(guī)則、變量表的時候初學(xué)者能跟上進度，但一旦學(xué)習(xí)后邊比較復(fù)雜的知識章節(jié)時候就及其困難。甚至有學(xué)生C語言學(xué)習(xí)完成后，考試成績非常好，但是要用C語言解決一個實際問題時候就無從下手，沒有清晰的程序設(shè)計思路與合理的解決方案，總之學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計時，有兩種情況，一種是面對繁雜的知識點無從下手，脫離的程序設(shè)計的思維，第二種是即使記住了很多知識點，仍然不知道靈活使用，不知道在什么時候用什么知識去解決什么問題。追究學(xué)生的這些問題，說明學(xué)生學(xué)習(xí)思維的僵化，那么啟發(fā)學(xué)生使用正確的思維模式來學(xué)習(xí)，比仔細分析，詳細講解知識點更為重要。

2解決的辦法

而計算思維就是幫助學(xué)生降低程序設(shè)計的難度，計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)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科學(xué)之廣度的一系列思維活動。所以在平時的教學(xué)中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，讓他們從實際的問題中去思考，不要著手就考慮具體的語法，先分析實際問題的解決辦法。例如，要錄入一個班級N名同學(xué)的5門課程的成績，求出每位同學(xué)的平均分，然后對全班同學(xué)的排除名次，并把成績單提供給學(xué)校存檔。

計算思維就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個我們知道怎樣解決的問題。首先要分析問題，要分析出我們要做什么工作，分析上面問題，細化我們要做的工作。

（1）獲取全班同學(xué)的5門課程的成績。

（2）求每位同學(xué)的平均分。

（3）排名。

（4）輸出成績單。

然后，根據(jù)細化后的工作，再逐個擊破，對于輸入全班同學(xué)的5門課的成績，我們需要做到以下幾點。

首先要選擇用什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存放學(xué)生的成績，有多名同學(xué)，多門成績，最好是選用結(jié)構(gòu)體來定義學(xué)生的類型，然后用數(shù)組來存放多名學(xué)生信息。

結(jié)構(gòu)體的定義：

確定先錄入全班同學(xué)的一門課的成績，再錄入第二門課的成績，以此類推，還是，按照同學(xué)，先錄入一個同學(xué)的5門課成績，再錄入第二個同學(xué)的5門課的成績，以此類推。

不管（2）中要用那種方法錄入多名同學(xué)的多門課程的成績，都需要用到循環(huán)，而且是雙重循環(huán)。

那么分析（2）中的第一種錄入方法，按照課程數(shù)輸入每位同學(xué)的成績，我們用for循環(huán)來接收數(shù)據(jù)：for（int

i=0；i<5：i++）

for（int j=0；j

分析（2）中第二種錄入方法，按照學(xué)生數(shù)來輸入每門課程的成績，我們用for循環(huán)來接收數(shù)據(jù)：for（int

i=0；i（N；i++）

for（int j=0：j<5：j++）

分析這兩種錄入的方法，第一種，我們要求平均值，需要在錄入完成以后，再寫一個循環(huán)，來專門求平均值，第二種，我們在錄入的時候，就可以求平均值，分析的算法的執(zhí)行效率，選擇第二種，下面給出代碼：

此處是用數(shù)組和指針結(jié)合來使用，解決了輸入的問題，并且一并把求平均分的問題也解決了。其實，根據(jù)實際情況，若數(shù)據(jù)較少且變化少，此處可以只使用數(shù)組來解決，若是數(shù)據(jù)變化較多的大量數(shù)據(jù)，此處可以用鏈表實現(xiàn)。

此處就是計算思維的應(yīng)用，我們從分析了多種解決問題的方法，然后比較，不斷的細化，不斷的轉(zhuǎn)化，不斷使其簡單，用最為簡潔，明了，有效的方法來解決問題。

然后是排名，排名實際上就是排序，是按照平均分降序排序。解決排序的算法有很多種，有冒泡法，快速排序法，插入排序，選擇排序等等一共有八大排序方法。根據(jù)每種排序方法的優(yōu)缺點，我們分析，在解決這種小型數(shù)據(jù)的排序問題上，可能最為簡單的排序方法，反倒最有效。選擇了冒泡法來實現(xiàn)排序。具體的冒泡法排序的算法到處都是，此處不在贅述。

排名完成以后就是輸出成績單，輸出成績就按照排序完成后的數(shù)據(jù)，按順序輸出，此處也不做贅述。

現(xiàn)在，我們來整體上分析這個例子，我們來整理下思路，實際上這個問題，我們只用了四步就完成，第一步是確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，第二步是輸入方式，第三步是運算操作，第四步就是輸出。

3問題的歸納

由此我們可以推廣到所有的實際問題到程序設(shè)計的轉(zhuǎn)化，是不是都可以用四步來完成，第一步分析數(shù)據(jù)，我要解決的問題，需要用到哪些數(shù)據(jù)，要用什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)我要解決的問題。

第二步：我們已知的條件和數(shù)據(jù)是什么，我要用什么樣的方式來輸入我需要的數(shù)據(jù)。

第三步：此處是問題的關(guān)鍵，我要解決什么問題，我要用什么方式解決這些問題，歸結(jié)到程序設(shè)計里面，就是不斷的用順序，選擇，循環(huán)三種結(jié)構(gòu)的語法來解決問題。此處重要的是選擇合適的算法，來快速有效的解決問題，解決問題的方法，往往有很多種，我們可以一種一種比較，篩選，從中選擇出最適合你的方法。然后才是我要解決問題需要用到哪些語法，語法的格式是什么。

第四步：輸出，我們通過程序要解決什么問題，怎么查看問題的解決，就是通過輸出，那么以什么方式輸出，輸出的格式，是這里要考慮的問題。

4結(jié)語

在平時的教學(xué)中，不斷地把計算思維用到教學(xué)的方法里面，學(xué)生潛移默化地接受計算思維的方式，在解決實際問題的時候，就會自然運用，不會再死記硬背課本的知識。此種方式不僅僅在c語言程序設(shè)計中可以使用，建議其它學(xué)科的教師即使是文科類的教師，在上課中也可以穿插計算思維的使用。