c语言程序设计课程中计算思维能力的培养

c语言程序设计课程中计算思维才能的培养〔〕:

摘要：结合目前计算思维在课程教学中的研究现状，本文针对C语言程序设计课程教学中存在的问题进展了深化的研究和分析，为了培养当代学生的计算思维才能，提出了"工程理论，思维培养";的课程改革思路和教学手段。

关键词：C语言程序设计；计算思维；改革

本文引用格式：胡晓辉,等.c语言程序设计课程中计算思维才能的培养[J].教育现代化,2022,6(10):38-40,52.

自20世纪80年代以来，在全国各高校相继开设了计算机相关课程。即使在很多院校非计算机专业学生中，C语言程序设计课程也是作为了一门必修课程。C语言程序设计课程的目的首先是使学生理解一种国际通用的计算机编程语言，并掌握程序设计的根本思想，可以用C语言编写一些相对简单的程序，当程序出现bug时具备一定的程序调试才能；二是培养学生的应用才能，将计算机知识运用到生活的方方面面中，培养学生考虑、分析、解决问题的计算思维。学校的C语言程序设计课程为大学生毕业后的工作打下了根底,培养了很多优秀的计算机应用人才。

我国最早的关于计算机思维的研究文章【1】是在2000年高等师范院校计算机教育研究协会年会上发表的?计算机思维议论?。在当时，大家理解的"计算机思维";本质上就是"计算机科学思维";，接下来很多面向计算科学的思维研究与讨论中便相继出现了"计算思维";。因此，为完善高校计算机根底课程体系和教学内容，教师在培养学生的过程中应始终把"计算思维才能";放在首位。作为计算机根底教学的最核心的内容，为全国普通高校计算机根底教学改革确立基准【2】。

因此在C语言程序设计课程过程中，如何培养学生的计算思维才能，让学生把计算机思维浸透到生活的方方面面中，去进展考虑，分析和解决问题，是一个非常值得研究的课题。

一计算思维

在国内外，"计算思维";的考虑受到许多专家和学者的关心和关注,2022年3月，周以真教授发表在ACM会刊上的文章?计算思维?【3】指出：计算思维不应该仅仅属于计算机科学家，应该是每个人的根本生存技能。计算思维是运用计算机科学的根本概念，进展考虑、分析和解决问题的一系列思维活动。周教授认为计算思维是人类思维，而不是机器思维。这是一种概念思维，而不是程序思维。

通过以上分析和比拟，可以看出"计算思维";的本质是"计算机思维";。在高校里无论针对任何专业，将来的计算机根底教学都要以计算思维才能培养为核心。但是详细如何做，目前各高校对于如何培养学生的计算思维才能还处于研究探究的过程中，并没有成熟的案例。目前C语言程序设计的课程体系和教学内容需要较好的改良方案。许多高校教师都在努力探究，通过尝试新的方法积累了丰富的经历。本人针对C语言程序设计课程仍然存在的一些问题和面临的挑战，提出了一些改革思路，通过在教学中训练学生思维才能,使学生在面对问题时,将计算机作为首要的考虑和表达的工具,利用计算机编程对各种数据信息进展分析,将学习的专业知识与生活实际案例结合，并更好的应用到科学研究中,促进科学开展和社会经济进步。

二C语言程序设计课程的特质

在国际上，C语言程序设计作为通用的一种计算机编程语言，优美,简洁,且广泛应用于很多工程的底层开发。C语言不仅提供了很多底层处理功能，而且具有良好的跨平台特性，因此C语言程序设计经常应用在很多大型工程和软件开发的众多领域上。

C语言课程教学一直都是各大高校的必修课程。但是从C语言教学课程在各大高校的授课现状来看，学生的学习情况并不容乐观。在课堂教学环节中存在着许多效率低下的授课方式，学生的学习成果也并不明显，学习方法有待改善。因此，在C语言程序课程教学中应尽快做出重大改变。培养学生在C语言程序课程中的计算思维才能。

三C语言程序设计课程的教学重点

〔一〕C语言数据的表现形式及其运算

C语言数据类型：根本类型，枚举型，空类型，派生类性。

根本类型：整数类型，浮点类型。

派生类性：指针类型，数组类型，构造体，共用体。

〔二〕C语言运算符和表达式

〔1〕根本运算符，包含单目运算符〔正、负〕和双目运算符〔加减乘除和取余〕；

〔2〕自增运算符〔++、--〕；

〔3〕根据运算符的优先级以及不同类型数据的混合运算对各表达式进展计算；

〔4〕强迫类型转换运算符；

〔5〕C语言独有的运算符，包含算术、关系、逻辑、位运、逗号、指针、赋值、条件、求字节数、成员、下标等运算符。

〔三〕C语言程序的构造设计

C语言三种根本构造：顺序构造，选择构造，循环构造。

选择构造：if语句，switch语句。

循环构造：while语句，dowhile语句，for语句。C语言程序的构造设计中比拟常见的是混合结

构，即存在三种构造的两重或多重嵌套，以此满足程序的复杂逻辑构造和逻辑判断。

〔四〕C语言数组与函数

数组是各数据的排列有一定规律的一组有序数据的集合，数组允许有一维、二维和多维，并且同一个数组中的元素是一样的数据类型。访问数组中的元素可以采用数组名加下标的方式，下标是从0开始，C语言并不检查数组下标是否越界，所以在访问数组中的元素时需要注意，需要对数组下标做判断，防止访问数组越界。数组必须声明且参与运算前必须进展赋值或初始化操作。

函数就是一系列C语句的集合，是C语言的模块，一块一块的，有较强的独立性，可以互相调用。函数的命名通常反映了函数的功能，并且方便维护。C程序主函数可以调用其他的函数，不用每次都堆叠代码。需要修改该功能时，也只需要修改这一个函数即可。

〔五〕C语言指针

指针〔Pointer〕就是内存的地址，内存区的每一个字节有一个编号，这就是"地址";，C语言用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量可以存放根本类型数据的地址，也可以存放数组、函数以及其他指针变量的地址。地址指向该变量单元，将地址形象化地称为"指针";。

重要区分"内存单元的地址";和"内存单元的内容";这两个概念，可类比为"房间号";和"房间内所住客人";的区别。在C语言程序中一般是通过变量名来对内存单元进展存取操作的。C语言程序经过编译以后已经将变量名转换为变量的地址，对变量值的存取都是通过地址进展的。用户还可以自己建立由不同类型数据组成的组合型的数据构造，如数组、构造体、共用体。可以通过指针获得数组、构造体、共用体变量的地址或值。

四C语言程序设计课程面临的问题

C语言程序设计课程是计算机学科的核心课程，但是在授课过程中的成果并不明显，学生掌握情况并不好，其主要原因可能有以下几方面：

〔1〕教学中对理论讲授较多，学生理论很少，上机编程课时缺乏，对程序设计才能的培养不够。

〔2〕教学内容不能满足实际应用的需求，在教学中实际应用与专业知识结合很不亲密。

〔3〕对于非专业的学生没有针对性适宜他们的培养方法。

〔4〕没有详细的理论工程，学生不能得到一个比拟综合的训练。

〔5〕在C语言程序设计课程教学中很多知识联络不亲密，学生的学习需求不明确，且无法将所学知识融会贯穿。

〔6〕学生学习态度不端正，很多学生认为自己毕业后不从事计算机编程相关工作，觉得学习程序设计课程是不必要的。

针对这些问题，我们在C语言程序设计课程讲授过程中，通过"工程理论，思维培养";提出了以下改革策略，旨在培养学生的计算思维才能。

五C语言程序设计课程教学方法改革及计算思维才能培养

〔一〕工程理论

1.提升学生的C语言程序设计理念

互联网已融入我们生活的方方面面，网上购物、QQ、微信已为群众普遍使用。比方电子商务正在取代着传统的购物方式。如今是信息化的时代【4】，如今互联网大数据，人工智能极大地推动了社会开展，因此作为大学生，更有责任和义务去理解和学习C语言技能。把计算机根底知识学扎实，教师在授课过程中应结合当下生活案例，让学生学以致用激发学习兴趣。

2.提升学生实际上机操作才能

实际上机操作是学习C语言技能最重要的方法。其上机操作的内容设计如表1所示。

3.考核形式多元化

目前在各大高校中考试仍是检验C语言程序设计课程学习成果的重要途径。在传统的考试形式之中，大学对C语言程序设计课程的考试还采用现场答卷考试的形式，这种过度重视对于理论知识的考核形式，弱化了学生的编程才能。可以通过改变考试形式进步学生编程才能，考试分数可以设置为学生笔试+上机考试+工程成绩。为了让学生做到无论是面对笔试，还是面对实际的上机操作都能应付自如。例如，自己可以在一些网站找关于C语言考试的练习题目，当作上机考试在规定时间内完成，这样坚持下去就有了充足的知识储藏，无论是笔试还是上机考试都能更容易通过。

〔二〕思维培养

在C语言程序设计课程中，为了培养学生的计算思维才能，首先要进步学生对于问题的考虑才能、分析才能、解决才能。详细在C语言程序设计课程教学中如何培养学生的计算思维才能，可以从以下几个方面着手。

1.通过课题研讨、交流总结的教学建立学生计算思维概念

任课教师是学生计算思维才能培养中的重中之重，把C语言程序设计课程中的可以表达计算思维的知识点整理成相关课题，然后组织任课教师定期交流讨论，最后对交流内容进展总结，唤起大家对教学内容重新理解和认识，尝试以不同的方法授课给学生，在C语言程序设计课程教学中，关键是要抓住隐藏在每一个知识点背后的计算思维，唤起学生的求知欲和兴趣。教师们通过课题研讨、交流总结后才能制定出有针对性，系统性的教学，从而建立起学生的计算思维概念。

2.教学内容制订具有启发性和兴趣化

C语言程序设计课程的很多内容都对计算思维提供了很好的解释。在传授知识的过程中，"授之以鱼,不如授之以渔";。当下的教学内容很多是单调乏味的，很难激起学生的学习兴趣，这样学生会缺少学习动力，因此让学生觉得教学内容充满兴趣性非常重要。将知识教学转变为以知识为根底的思维教学，并在教学中制定启发性，兴趣性的内容。在讲解程序设计中的各种控制构造的时候如何让学生觉得充满启发性和兴趣化？例如：用学生成绩评优，良，差的方式和if构造结合、评国家奖学金，学业奖学金的计算方式和switch构造结合、让学生把生活中遇到的实际案例用根本控制构造进展描绘等。在实验内容设计时，从一般题目到一些综合性的题目难度层层递进，培养学生的综合才能。同时，催促学生阅读相关计算思维的文章和学习资料，定期进展交流讨论学习。

3.课程教学注重算法的优化

课程教学中应注重培养学生对算法进展优化的思想【5】，教师要引导学生对算法进展深化研究。举例如下：很多学生按照男人、女人、小孩的顺序用三重循环进展实现。其实简化一下发现这个问题可以用二重循环实现，把男人、女人、小孩三大类分成两大类为"boy";和"girl";。再比拟两次的实现方法，发现循环次数由100*100*100=1000000降到了100*100=10000，降幅到达了99%。上述例子展示的一个简单的算法改良，可以让学生感受算法改良的魅力。C语言程序设计课程的重要价值在于训练、进步学生的计算思维才能，在课程中要注意培养学生的创新意识【6】和问题求解才能【7】。让学生体会编程的快乐和成就感。

六结语

在C语言程序设计课程的讲授中，通过采用"工程理论，思维培养";的方法，进步学生分析问题和解决问题的才能，计算思维与人们的工作和生活息息相关，是一种有效的解决问题的工具,所以计算思维应当成为每个人必须拥有的一种生存才能，在我们每一堂课之中都应寻找隐藏在每一个知识点背后的计算思维。如何将C语言程序设计课程中的分散语法构造互相关联起来，并把生活中遇到的实际案例与课堂知识结合起来，如何更好地培养学生的计算思维才能，仍是值得一直去探究研究的问题。

参考文献

【1】张晓如,张再跃.再谈计算机思维[J].计算机教育,2022(23):35-42.

【2】何钦铭,陆汉权,冯博琴.计算机根底教学的核心任务是计算思维才能的培养?九校联盟(C9)计算机根底教学开展战略结合声明?解读[J].中国大学教学,2022(9):7-11.

【3】周