C語言程序設(shè)計的一些教學思維說明

　　計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。對于 C 語言程序來說，抽象就是使用程序、函數(shù)、函數(shù)調(diào)用以及數(shù)據(jù)類型、常量、變量、數(shù)組和鏈表等元素描述現(xiàn)實生活中的系統(tǒng)、功能、功能調(diào)用以及單個特征或特征組合等，自動化則體現(xiàn)為函數(shù)內(nèi)部的語句在 EIP 寄存器加法操作支持下順序自動地執(zhí)行以及函數(shù)之間的調(diào)用在內(nèi)存堆棧區(qū)支持下自動地進行跳轉(zhuǎn)。最后，針對計算思維的抽象和自動化特征，給出了 C 語言程序設(shè)計課程在教學內(nèi)容、教學方式和考核內(nèi)容上的一些建議和措施。

　　一、C 語言程序中的計算思維本質(zhì)之一：抽象

　　有些 C 語言程序設(shè)計課程教學的一開始就提倡使用案例教學。這雖然能夠使得學生可以迅速進入實際編程環(huán)節(jié)并建立直觀感性認識，但案例教學由于往往出現(xiàn)“程序就是編程工具”的工具論現(xiàn)象，導致出現(xiàn)“只知其然，而不知其所以然” 的學習后果，不利于學生的后續(xù)發(fā)展。對于 C 語言程序來說，抽象指的是使用符號系統(tǒng)對求解問題進行精確而嚴格的描述，抽象的過程就是對實際系統(tǒng)建模的過程。實際上，程序是用來描述現(xiàn)實生活中某個實際存在的或不存在的系統(tǒng)。程序就是對系統(tǒng)的抽象。系統(tǒng)之所以存在，是因為系統(tǒng)具有一些關(guān)鍵特征和核心功能。程序中對系統(tǒng)特征進行抽象的就是操作對象，對系統(tǒng)功能進行抽象的就是函數(shù)。系統(tǒng)功能往往有多個且存在著復雜的調(diào)用關(guān)系。例如，求一個函數(shù)定積分的功能必然涉及求函數(shù)在某一個點的取值功能，如果該函數(shù)比較復雜且含有正弦、余弦和正切等三角函數(shù)，還需要繼續(xù)調(diào)用求這些三角函數(shù)值的功能，形成多級調(diào)用；有時函數(shù)執(zhí)行過程中還需要調(diào)用本身，形成遞歸調(diào)用。 C 語言程序中的操作對象分為變量和常量。常量是對系統(tǒng)中的取值不變的特征進行抽象，如圓的圓周率；而變量是對系統(tǒng)中取值可以改變的特征進行抽象，如圓的半徑。不管是哪類特征，都會有一個取值范圍以及所允許的操作。例如，對于課程成績，其取值范圍一般是從 0～100，而允許對該特征進行的操作可以是加法和減法等算術(shù)操作以及大于和小于等比較運算；而對于課程名字這一特征，就不能進行加法和減法這樣的算術(shù)操作。C 語言程序中用來對特征的取值范圍及允許的操作進行抽象的概念是數(shù)據(jù)類型。C 語言程序中的抽象模塊如表 1 所示?，F(xiàn)實生活中，經(jīng)常需要描述多個相同數(shù)據(jù)類型的一個系統(tǒng)特征，如所有同學的高等數(shù)學課程的成績，可以使用一維數(shù)組來進行描述；而描述多個不同數(shù)據(jù)類型的多個系統(tǒng)特征，如學生的姓名、學生的身高和學生的年齡等，可以使用結(jié)構(gòu)體來進行描述；如果要描述多個相同數(shù)據(jù)類型的多個系統(tǒng)特征，如全班所有同學的高等數(shù)學和大學英語課程的成績，則可以使用二維數(shù)組來進行描述。