【摘 要】本文闡述了計(jì)算思維的概念、特征和計(jì)算思維在程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的重要意義。著重分析了如何在C程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)逐步讓同學(xué)們形成對計(jì)算思維的認(rèn)識和領(lǐng)悟。并結(jié)合具體教學(xué)實(shí)例進(jìn)一步說明計(jì)算思維的培養(yǎng)是個(gè)潛移默化、循序漸進(jìn)的教學(xué)過程。

【關(guān)鍵字】計(jì)算思維 C程序設(shè)計(jì) 教學(xué)實(shí)踐

2010年，教指委明確指出，要旗幟鮮明地把“計(jì)算思維能力的培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[1]。

C語言程序設(shè)計(jì)是我校理科非計(jì)算機(jī)專業(yè)必修的公共課，是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分。新形勢下，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握問題求解算法和實(shí)現(xiàn)算法具體過程，在教會學(xué)生計(jì)算機(jī)編程的同時(shí)強(qiáng)化計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)以及計(jì)算思維能力，是教學(xué)需要思考的一個(gè)重要問題。

一、計(jì)算思維

（一）概念

計(jì)算思維（Computational Thinking）是由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院主任 Jeannette M. Wing（周以真教授）于2006年提出。

其理論精髓為，充分利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來分析問題，思考問題從而解決實(shí)際問題。它就像邏輯思維能力一樣是每個(gè)當(dāng)代大學(xué)生必須要具備的一種能力。應(yīng)用計(jì)算思維在實(shí)際算法實(shí)現(xiàn)時(shí)還要充分考慮到計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度及內(nèi)部存儲器容量等問題。

（二）重要性

計(jì)算思維是人的思維方式，非計(jì)算機(jī)的。 教學(xué)過程是把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為算法的過程，要使同學(xué)們循序漸進(jìn)的體會計(jì)算思維，從而培養(yǎng)學(xué)生的理性思維和形式邏輯能力，培養(yǎng)學(xué)生通過計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn)并編寫程序，最終領(lǐng)會計(jì)算思維。實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，帶領(lǐng)、引導(dǎo)學(xué)生使用社會生活中遇到的問題來思考問題，是計(jì)算思維重要體現(xiàn)的一個(gè)方面。

二、計(jì)算思維與C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)

（一）計(jì)算思維和算法

對程序設(shè)計(jì)來說，算法是其精髓。在同學(xué)們剛剛接觸循環(huán)程序設(shè)計(jì)時(shí)，最為經(jīng)典的例題就是求1到100的所有整數(shù)之和。應(yīng)用計(jì)算思維的理論，具體算法為循環(huán)變量從1開始，連續(xù)累增，直到循環(huán)變量首次越界，退出循環(huán)。請同學(xué)們比較該算法與著名高斯算法的區(qū)別，闡明原因。

（二）計(jì)算思維和理論教學(xué)

在C程序設(shè)計(jì)教學(xué)中遇到的全局變量和局部變量同名時(shí)，如何讓學(xué)生理解什么叫作用域越小越優(yōu)先原則?？梢越柚钪杏龅降慕煌ǘ氯麊栴}，當(dāng)既有交通紅綠等又有交通警察指揮交通時(shí)，作為普通行人和車輛應(yīng)該聽從誰的指揮，同學(xué)們異口同聲的說“警察”。通過這個(gè)實(shí)際問題，不但讓同學(xué)們瞬間掌握了全局變量和局部變量同名時(shí)的使用方法，更重要的是從計(jì)算思維的理論出發(fā)從而帶領(lǐng)同學(xué)進(jìn)一步理解計(jì)算思維的運(yùn)用方法。

（三）計(jì)算思維與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

計(jì)算思維的目標(biāo)是明確的，其培養(yǎng)的核心就是實(shí)際問題的求解能力的培養(yǎng)。在C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程中，注意培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)已有知識體系，著重強(qiáng)化利用計(jì)算思維的方式描述問題和使用機(jī)器語言解決問題的訓(xùn)練。因此在C語言程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)課堂上，教師可以采用任務(wù)驅(qū)動的方式，啟發(fā)與引導(dǎo)同學(xué)們運(yùn)用計(jì)算思維對問題進(jìn)行分析和獨(dú)立求解。同時(shí)在程序設(shè)計(jì)的各個(gè)章節(jié)，和練習(xí)中，不斷滲入計(jì)算思維的思考問題方式。

例如，在練習(xí)三大基本結(jié)構(gòu)所有知識點(diǎn)的“輸入銀行密碼”程序，最能體現(xiàn)出培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的連貫性。采用任務(wù)逐步細(xì)化、計(jì)算思維逐步漸進(jìn)的方式?！拜斎脬y行密碼”程序知識點(diǎn)分布如表1 所示。

通過具體實(shí)踐來領(lǐng)悟計(jì)算思維在程序設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、決策和解決問題的能力。

三、總結(jié)

計(jì)算思維的精髓就是要培養(yǎng)同學(xué)們應(yīng)用計(jì)算機(jī)的思維方式，把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為切實(shí)可行的算法并靈活編程實(shí)現(xiàn)。專家指出：“計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識和一類普適的技能，每一個(gè)人，不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，都應(yīng)熱心于它的學(xué)習(xí)和運(yùn)用” [6]。

因此，在C語言程序設(shè)計(jì)課程中注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，對于高等教育下培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)是十分重要的，這不僅有利于知識的整體把握更有利于他們進(jìn)行實(shí)踐和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

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[6]教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M].北京：高等教育出版社.2009.