基于计算思维的C语言程序设计教学探索

    欧莹元+张继燕+王燕

    

    

    

    摘要：文章根据作者教授C语言程序设计过程中学生学习遇到的障碍，提出了在教学中加入计算思维进行授课。并用实际案例来讲解了计算思维在教学中的应用，然后总结了C语言程序设计的一般思路，并对教学同仁提出了自己的建议。

    关键词：计算思维；教学改革；教学设计；程序设计

    1问题的提出

    C语言是大学理工类必修课程，对于计算机专业来时更是基础课程，它是后继课程数据结构、算法分析等前驱课程。但是对于刚接触计算机的大学新生来说，学习C语言课程有一定难度。C语言涉及的规则与概念相对较多，需要一定的理解力度，并且C语言程序设计语句使用形式比较灵活，非常容易出现错误。通过时间教学发现，在学习课程前面的语法规则、变量表的时候初学者能跟上进度，但一旦学习后边比较复杂的知识章节时候就及其困难。甚至有学生C语言学习完成后，考试成绩非常好，但是要用C语言解决一个实际问题时候就无从下手，没有清晰的程序设计思路与合理的解决方案，总之学生在学习程序设计时，有两种情况，一种是面对繁杂的知识点无从下手，脱离的程序设计的思维，第二种是即使记住了很多知识点，仍然不知道灵活使用，不知道在什么时候用什么知识去解决什么问题。追究学生的这些问题，说明学生学习思维的僵化，那么启发学生使用正确的思维模式来学习，比仔细分析，详细讲解知识点更为重要。

    2解决的办法

    而计算思维就是帮助学生降低程序设计的难度，计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。所以在平时的教学中，教师要注重培养学生的计算思维，让他们从实际的问题中去思考，不要着手就考虑具体的语法，先分析实际问题的解决办法。例如，要录入一个班级N名同学的5门课程的成绩，求出每位同学的平均分，然后对全班同学的排除名次，并把成绩单提供给学校存档。

    计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。首先要分析问题，要分析出我们要做什么工作，分析上面问题，细化我们要做的工作。

    （1）获取全班同学的5门课程的成绩。

    （2）求每位同学的平均分。

    （3）排名。

    （4）输出成绩单。

    然后，根据细化后的工作，再逐个击破，对于输入全班同学的5门课的成绩，我们需要做到以下几点。

    首先要选择用什么样的数据结构来存放学生的成绩，有多名同学，多门成绩，最好是选用结构体来定义学生的类型，然后用数组来存放多名学生信息。

    结构体的定义：

    确定先录入全班同学的一门课的成绩，再录入第二门课的成绩，以此类推，还是，按照同学，先录入一个同学的5门课成绩，再录入第二个同学的5门课的成绩，以此类推。

    不管（2）中要用那种方法录入多名同学的多门课程的成绩，都需要用到循环，而且是双重循环。

    那么分析（2）中的第一种录入方法，按照课程数输入每位同学的成绩，我们用for循环来接收数据：for（int

    i=0；i<5：i++）

    for（int j=0；j

    分析（2）中第二种录入方法，按照学生数来输入每门课程的成绩，我们用for循环来接收数据：for（int

    i=0；i（N；i++）

    for（int j=0：j<5：j++）

    分析这两种录入的方法，第一种，我们要求平均值，需要在录入完成以后，再写一个循环，来专门求平均值，第二种，我们在录入的时候，就可以求平均值，分析的算法的执行效率，选择第二种，下面给出代码：

    此处是用数组和指针结合来使用，解决了输入的问题，并且一并把求平均分的问题也解决了。其实，根据实际情况，若数据较少且变化少，此处可以只使用数组来解决，若是数据变化较多的大量数据，此处可以用链表实现。

    此处就是计算思维的应用，我们从分析了多种解决问题的方法，然后比较，不断的细化，不断的转化，不断使其简单，用最为简洁，明了，有效的方法来解决问题。

    然后是排名，排名实际上就是排序，是按照平均分降序排序。解决排序的算法有很多种，有冒泡法，快速排序法，插入排序，选择排序等等一共有八大排序方法。根据每种排序方法的优缺点，我们分析，在解决这种小型数据的排序问题上，可能最为简单的排序方法，反倒最有效。选择了冒泡法来实现排序。具体的冒泡法排序的算法到处都是，此处不在赘述。

    排名完成以后就是输出成绩单，输出成绩就按照排序完成后的数据，按顺序输出，此处也不做赘述。

    现在，我们来整体上分析这个例子，我们来整理下思路，实际上这个问题，我们只用了四步就完成，第一步是确定数据结构，第二步是输入方式，第三步是运算操作，第四步就是输出。

    3问题的归纳

    由此我们可以推广到所有的实际问题到程序设计的转化，是不是都可以用四步来完成，第一步分析数据，我要解决的问题，需要用到哪些数据，要用什么样的数据结构来实现我要解决的问题。

    第二步：我们已知的条件和数据是什么，我要用什么样的方式来输入我需要的数据。

    第三步：此处是问题的关键，我要解决什么问题，我要用什么方式解决这些问题，归结到程序设计里面，就是不断的用顺序，选择，循环三种结构的语法来解决问题。此处重要的是选择合适的算法，来快速有效的解决问题，解决问题的方法，往往有很多种，我们可以一种一种比较，筛选，从中选择出最适合你的方法。然后才是我要解决问题需要用到哪些语法，语法的格式是什么。

    第四步：输出，我们通过程序要解决什么问题，怎么查看问题的解决，就是通过输出，那么以什么方式输出，输出的格式，是这里要考虑的问题。

    4结语

    在平时的教学中，不断地把计算思维用到教学的方法里面，学生潜移默化地接受计算思维的方式，在解决实际问题的时候，就会自然运用，不会再死记硬背课本的知识。此种方式不仅仅在c语言程序设计中可以使用，建议其它学科的教师即使是文科类的教师，在上课中也可以穿插计算思维的使用。