程序設(shè)計(jì)中逐步培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力

吳芳

摘? 要：闡述程序設(shè)計(jì)與學(xué)生邏輯思維能力培養(yǎng)的重要性，如何在程序設(shè)計(jì)中逐步培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的方法，程序設(shè)計(jì)應(yīng)分析問題且精心設(shè)計(jì)算法并調(diào)試成功的過程，進(jìn)而更好地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)識(shí)和才智。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)? 算法設(shè)計(jì)? 調(diào)試? 邏輯思維

中圖分類號(hào)：TP311.52 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（a）-0222-02

在程序設(shè)計(jì)中較為關(guān)心的是程序效率與正確性。程序效率常由算法的效率來決定。程序設(shè)計(jì)有一個(gè)特點(diǎn)，就是它必須與實(shí)踐密切相聯(lián)。在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)際操作是學(xué)好程序設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系著教學(xué)質(zhì)量的好壞。因此，在上機(jī)實(shí)踐中，我們應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生掌握正確的邏輯思維方法，只有養(yǎng)成好的程序設(shè)計(jì)習(xí)慣，才能使其編制的程序具有良好風(fēng)格。心理學(xué)家紐威爾在總結(jié)人類大量的思維活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，人在解決各種不同的問題時(shí)，存在某些共同的規(guī)律。概括起來主要為以下3個(gè)方面：首先先想出大致的“解題計(jì)劃”，其次根據(jù)理論和推理規(guī)則，去“組織解決”，最后進(jìn)行“方法—目的分析”。因此，我們編制程序時(shí)應(yīng)提倡獨(dú)立思考，要講點(diǎn)思維邏輯。程序設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過分析問題、確定算法、編制程序、上機(jī)調(diào)試這樣幾個(gè)步驟。

1? 在分析問題時(shí)逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維的能力

上機(jī)操作前，我們強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生做好前期準(zhǔn)備工作，最好把程序?qū)懞谩Ｒ话銇碇v，寫完一個(gè)程序只能說完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的一半。往往有這樣的情況，有的程序編好了，在上機(jī)時(shí)又全部被否定。現(xiàn)象一：程序的運(yùn)行沒有得到預(yù)期的結(jié)果。現(xiàn)象二：想讓程序做的事，程序并沒有去做或者是做錯(cuò)了。

為什么會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢？有的學(xué)生對(duì)客觀實(shí)際問題了解得不夠全面，有的則是沒有掌握好解決問題的方法。可以這樣說，各種計(jì)算機(jī)語言都是用來解決客觀問題的工具。編制程序時(shí)，除掌握好工具之外，更要有解決客觀實(shí)際的科學(xué)思維方法。我們常在學(xué)生提出問題時(shí)，不是馬上去告訴其如何去做，而是啟發(fā)他“再想一想”。以問題促進(jìn)思考，用問題啟發(fā)思維，這個(gè)“再想一想”就是一個(gè)培養(yǎng)其從借助于感覺和表象認(rèn)識(shí)客觀事物的外部，聯(lián)系到借助于判斷和推理逐步認(rèn)識(shí)客觀事物的內(nèi)部聯(lián)系的思維過程。為了解決一個(gè)問題，學(xué)生們都在進(jìn)行思考，有的同學(xué)善于看到問題的焦點(diǎn)，有的同學(xué)卻走了許多彎路，可見，這個(gè)過程不是一朝一夕就能完成的。

2? 在程序設(shè)計(jì)中有意識(shí)地運(yùn)用邏輯思維

計(jì)算機(jī)技術(shù)具有實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)。要求從事這一領(lǐng)域的人不僅應(yīng)了解和熟悉有關(guān)理論和方法，還要求自己動(dòng)手實(shí)踐。計(jì)算機(jī)可以像“人腦”一樣進(jìn)行計(jì)算、進(jìn)行邏輯判斷，但計(jì)算機(jī)的計(jì)算和判斷都是受到程序制約的。用高級(jí)語言編寫程序，可以擺脫計(jì)算機(jī)本身的特性限制，而集中精力于算法本身。

2.1 注重算法設(shè)計(jì)

算法設(shè)計(jì)是整個(gè)程序設(shè)計(jì)的核心。算法設(shè)計(jì)必須精益求精，算法要經(jīng)得起各方面的推敲。如果算法有誤，可能導(dǎo)致整個(gè)程序的失敗。對(duì)于一般的數(shù)值運(yùn)算，有成熟的算法可供參考。我們要求學(xué)生掌握這些算法，并能根據(jù)需要做必要的修改，善于從基本常用算法中歸納總結(jié)出解決同類問題的算法。比如：學(xué)習(xí)了遞推法，知道求N！的算法，這個(gè)算法做點(diǎn)修改就可以得到用近似公式，求自然對(duì)數(shù)底的值算法。對(duì)于非數(shù)值的算法，由于實(shí)際問題多樣化，沒有統(tǒng)一的算法，學(xué)生應(yīng)能根據(jù)需要認(rèn)真分析問題，設(shè)計(jì)所需算法。一旦程序運(yùn)行結(jié)果不對(duì)，很多同學(xué)懂得這樣去想：“我這個(gè)算法對(duì)嗎？”“錯(cuò)在哪？”。

算法用于解決客觀實(shí)際問題，要求同學(xué)們要進(jìn)行周密的思考，思維方式要符合客觀實(shí)際的邏輯規(guī)律，才能盡量避免出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。解題常常需要借助于一定的邏輯規(guī)律，我們要求學(xué)生從題目出發(fā)，對(duì)整個(gè)問題不斷分析，一步步細(xì)化，直至每一個(gè)子問題都簡(jiǎn)明易解。引導(dǎo)學(xué)生由淺入深，由表及里，即可輕而易舉地設(shè)計(jì)算法框圖，再用高級(jí)語言來描述之。在算法設(shè)計(jì)的過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。

2.2 程序的邏輯結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密

程序的邏輯結(jié)構(gòu)是程序的骨架，我們目前大多數(shù)程序都是用模塊化結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)的。一個(gè)程序的邏輯結(jié)構(gòu)安排是否合理，也是程序能否編制好的關(guān)鍵問題之一。學(xué)生編制的程序有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，程序結(jié)構(gòu)松散不能將算法和各模塊緊密結(jié)合起來，我們要求學(xué)生要學(xué)會(huì)分析，全面細(xì)致地分析各模塊之間的內(nèi)在聯(lián)系，只有通過分析明確各模塊之間的內(nèi)在聯(lián)系，才能用綜合方法把解決不同問題的各個(gè)模塊聯(lián)系起來，以便完成程序的整體邏輯結(jié)構(gòu)。

程序應(yīng)當(dāng)是深思熟慮且通盤思考精心設(shè)計(jì)的結(jié)果，而不應(yīng)是信手拈來或東拼西湊的產(chǎn)物。

在“軟件工程”的課程設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常要完成復(fù)雜的題目，有的學(xué)生花幾小時(shí)編完了程序，修改與調(diào)試的時(shí)間往往比編程所花費(fèi)的時(shí)間要多好幾倍，這就是由于該同學(xué)忽視程序的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沒有遵循一定的規(guī)律，他希望把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理留給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去判斷，當(dāng)出現(xiàn)問題再去修改，這樣的程序即使勉強(qiáng)通過，質(zhì)量也會(huì)很差，最可惜的是它還浪費(fèi)了寶貴的機(jī)時(shí)。

因此，如果程序的邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，在編制各個(gè)模塊的程序代碼時(shí)相對(duì)出現(xiàn)的問題較少，這給程序調(diào)試節(jié)省了時(shí)間。

3? 排除程序的邏輯錯(cuò)誤

編寫好的程序是否有錯(cuò)誤是我們極其關(guān)心的問題，盡管我們?cè)诰帉憰r(shí)十分認(rèn)真，但程序有時(shí)難免蘊(yùn)含著各種錯(cuò)誤。程序設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都是密切相關(guān)的，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤，其最終都以非正常的運(yùn)行結(jié)果表現(xiàn)出來。

由于缺乏程序設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，所以在程序調(diào)試時(shí)會(huì)遇到這樣那樣的問題。為了盡量減少排除人為疏忽造成的紙面上的靜態(tài)錯(cuò)誤所占用的時(shí)間，我們要求學(xué)生在上機(jī)前編寫程序，并經(jīng)人工檢查無誤時(shí)才輸入程序，以提高上機(jī)效率。

程序中的語法錯(cuò)誤比邏輯錯(cuò)誤容易排除。下面我們來看看，在C語言中要實(shí)現(xiàn)：1+2+3+…+100之和為多少這樣一段程序。

Main（）

{int? i，sum=0;

i=1;

while （i<=100）

sum=sum+i;

i++;

printf（”sum=%d＼n ”，sum）;}

這段小程序中無語法錯(cuò)誤，源程序的編譯和鏈接都能通能通過，但程序的運(yùn)行結(jié)果卻不對(duì)，while語句的循環(huán)只能到其后的第一個(gè)分號(hào)為止，所以這段程序只能重復(fù)sum=sum+i的操作，無輸出結(jié)果，而循環(huán)不終止（其錯(cuò)誤在于沒有用花括號(hào)將循環(huán)體的復(fù)合語句括起來）。C編程系統(tǒng)無法辨別程序的語句是否符合設(shè)計(jì)者的意愿，只是忠實(shí)地執(zhí)行sum=sum+i這條指令。程序出現(xiàn)的這種錯(cuò)誤就是常說的“這個(gè)程序有邏輯問題”，即廣義上指的是一種思維混亂現(xiàn)象，它是由于人為因素而造成的對(duì)客觀事物的非準(zhǔn)確反應(yīng)。這種邏輯錯(cuò)誤必須排除，否則會(huì)使程序設(shè)計(jì)的結(jié)果難以預(yù)料。

對(duì)于程序的邏輯錯(cuò)誤而言解決的方法很多，通常需要檢查流程圖或設(shè)置輸出“斷點(diǎn)”，或檢查算法或使用DEBUG（調(diào)試）工具來找出邏輯錯(cuò)誤，避免在以后的程序設(shè)計(jì)中產(chǎn)生類似的錯(cuò)誤。我們調(diào)試程序的目的，不僅僅是證明程序是正確的，而且要去找出并排除程序的邏輯錯(cuò)誤。

4? 結(jié)語

總之，程序設(shè)計(jì)是一項(xiàng)細(xì)致而復(fù)雜的工作，需要學(xué)生多動(dòng)腦多動(dòng)手。在實(shí)際操作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，用合乎邏輯規(guī)律的方法分析解決不同程序設(shè)計(jì)中的問題，我們對(duì)程序設(shè)計(jì)的目的不僅僅要使程序正確，更重要的是要使學(xué)生提高程序設(shè)計(jì)的科學(xué)邏輯思維能力，更好地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)識(shí)和才智，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁宇.數(shù)學(xué)教育中邏輯思維能力的培養(yǎng)策略[J].教學(xué)與管理，2017（5）：86-88.

[2] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].5版.北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[3] 李文生，吳舜歆.面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的程序設(shè)計(jì)課程[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（3）：57-60.

[4] 張晨靜.用計(jì)算機(jī)思維知道程序設(shè)計(jì)課程[J].科教文匯. 2013（36）：63-65.