基于計算思維的三種結構進行教學改革探究

馬世霞 劉丹 李娜

摘? 要 以C語言程序設計為例，研究并實踐一種按程序三種結構思考，逐級遞進的課堂教學方法，在課堂教學中按照“簡單問題引入—多樣化編程思路—優化程序的創新學習”的教學模式，注重培養學生的計算思維編程模式，對于學生日后使用計算機解決問題是非常重要的，對于創新人才的培養打下好的基礎。

關鍵詞 C語言;教學改革;計算思維;程序設計

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）08-0094-03

Abstract Taking C language programming as an example， the paper has studied and practiced classroom teaching methods by thinking of?a three-program structure and step-by-step. The classroom teaching?method follows “simple problem introduction， diversified progra-mming ideas， innovation learning of optimized program” to achieve teaching. This method pays attention to cultivating students compu-tational thinking mode which is very important for students to use?computers to solve problems in the future， so as to lay a good foun-dation for the cultivation of innovative talents.

Key words C language; teaching reform; computational thinking; programming

1 前言

C語言程序設計課是高校普及計算機知識的重要科目，學習C語言程序設計，不是只要熟記有關規則、熟能生巧，就能完成任務的。編程不是一種簡單的技能，而是需要智慧，編寫每一個程序都要積極開動腦筋，發揮創造精神。筆者提出運用三種結構思考的教學建議，讓學生養成計算思維方式，提高學生對計算機程序設計的興趣。

2 計算思維與創新的關系

計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為，其本質是抽象的。計算思維不等于計算機編程，它要求從多個抽象層面進行思考。然而大多數高校的C語言課程針對大一新生開設，學生剛入校，讓他們編程，會感覺學習很枯燥，代碼符號太多，太難學，教學效果不理想。針對C語言程序設計課程本身編程的特點，再加上新入校的大學生腦子像一張白紙，能畫出最新最美感的圖，抓住時機培養學生的計算思維方式尤其重要。

在C語言程序設計教學過程中，重視計算思維能力的培養，目的不僅僅是讓學生理解教科書上的程序代碼，更重要的是能夠發揮創新能力，編程解決一些類似的問題。這樣有助于提高學生的興趣，在枯燥的問題解決過程中找到自信，找到樂趣。通過計算思維能力的培養，讓學生懂得遇到問題該如何思考解決。因此，圍繞計算思維積極探索計算機教學改革，構建基于計算思維的教學方法，是非常重要的。

3 三種結構的計算思維方法

計算機的本質是“程序的機器”，只有懂得程序設計，才能進一步懂得計算機是如何工作的，才能更好地理解和應用計算機，掌握用計算機處理問題的方法，培養計算思維，提高分析問題和解決問題的能力。

從程序的三種結構入手? C語言是過程化程序設計，一共有三種程序結構：順序結構、選擇結構（分支結構）、循環結構。在課堂教學中，講授知識時要注意講應用、講方法。學生知道應用，就有了目標;有了目標，就有了學習的動力，就會主動思考。但還要講方法，方法比知識更重要。方法是處理問題的思維方式，知識不能代替思維。知識不是智慧，解決問題的方法才是智慧，教育就是教人養成正確的思維方式。

在課堂教學過程中給學生灌輸這三種結構思想，以這三種結構來分析問題，從而找出算法解決實際問題。如講解編寫100！的程序，在教學過程中先帶領學生分析。

1×2×3×……×100，從表面看，只是1×2×3×……×100，剛入的新生沒有計算思維，不會編程。要將這個問題改成三種結構，如圖1所示，引導學生逐步找出問題規律，才能編寫程序實現。

第一步：通過觀察發現，1，2，3數字上在逐步遞增，相差一個數，如第一個數為a，第二個就是a=a+1。

第二步：每次是兩個數相乘，計算s×a并將結果代替S。

1）順序結構：第一步、第二步順序執行。

2）循環結構：第一步，第二步;第一步，第二步;第一步，第二步，重復執行

3）條件結構：如果a≤100執行，第一步、第二步;如果a>100，就停止執行

編程結束后，要求學生總結，找出解題的思路。

100！=1*2*3*……*100，從1開始，有規律地從自身+1的變量，進行100次求積，從中找出重復的內容，重復的內容就是循環，循環語句部分為i=i+1和s=s*i;有了循環，還要找出走出循環的結束條件，即數據增加到100就結束，否則就是死循環了。

當學生熟練掌握該程序后，向學生提出問題來提高他們編寫程序的興趣，如1*3*5*7……，2*4*6……，1+1/1-1/2+1/3-1/4+1/5-……+1/99-1/100等類似題都會編程。要活學活用，學用結合，學到方法，學出興趣。

課堂教學內容的例子，要從簡單入手，如上學事件分析：

1）早上上課—下午上課—晚上自習（順序結構）;

2）從周一到周五，再從周一到周五（循環結構）;

3）如果成績優秀，可以拿到獎學金（條件結構）。

培養學生學習的興趣，教師要重視對學生計算思維能力的培養，不僅要教會學生知識，更要注重學生分析問題能力的培養，給予學生更多的思考空間和創新空間，讓學生可以用自己所學的知識編寫出最佳的代碼，從而收到更好的教學效果。因此，要通過有效的課程改革模式來促進學生計算思維能力的培養。

啟發式教學應用? 在課堂教學中，采用啟發式方法。先給出題目，要讓學生發揮主觀能動性，從不同的角度和方向進行思考，設計運用多種算法解決問題;進而對多種算法進行分析，要讓學生明白對于問題的分析不是只有一種算法，要發揮想象，突破常規，探索出最有效的方法，從而得出最佳的算法。

學生真正懂得一個程序的設計方法后，應能將其方法融會到其他程序的開發設計過程中。如兩個數比較大小，如表1代碼所示，由兩個數比較大小，引到三個數找最小的，再到100個數找最小的。講一個問題，它的結果并不重要，重要的是讓學生明白這個算法是怎樣一步一步形成的，它解決哪一類問題。

表1中程序的條件是兩個數比較大小，如果不用循環，三個數據比較大小不具有推廣性。運用函數結構化的設計方法，多個數進行比較大小時，每次用兩個數進行大小比較，重復多少次？如果是n個數，要重復n-1次。只需要將while（i<=3）中的3改一下，100個數據比較大小，就改為while（i<=100），就解決問題了。多總結，多思考，達到舉一反三的效果。

形象比喻增強趣味性? 在課堂教學過程中還應注意編程的實用性、典型性和趣味性。如在講解結構體時，將結構體比喻成一套西裝，定義如下：

Struct 西裝

{ 紅色 領帶;? ?黑色 上衣;? ?黑色 褲子;};

這樣學生容易接受。與生活結合，使用結構體后，小明（變量）要西裝，就會給三樣衣物。再如九九乘法表、水仙花、約瑟夫、漢諾塔問題等有趣味，學生感興趣，編寫程序時就會發揮主觀能動性。先要有想法思路，然后才是分析找出問題的最佳解決方法，而不是讓學生直接看代碼。有了思路，有了算法，再寫偽碼，最后才是C程序。

教師在課堂上應將示例程序與課后作業聯系起來，逐步加深程序難度。這樣，學生能夠做到溫故而知新，加進自己的想法，領會編程的樂趣，提高編程運用能力。

4 結語

以C語言程序設計課程為例，在課堂教學過程中注重培養學生的計算思維方法，按照逐級遞進式的教學模式展開教學，以程序的三種結構進行程序分析、講授、編寫，在整個教學過程中處處強調計算思維的方法應用。通過多種解題方案比較，目的在于啟發學生發散思維，激發學習積極性，以此來真正增強學生編程水平，從而為推動經濟社會發展培養更多的編程人才。

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