C语言程序设计课程中的计算思维探析:
在探讨C语言程序设计课程时,计算思维是一种重要的思考方式,其核心概念包括抽象和自动化。计算思维的抽象涉及到使用符号系统对现实问题进行精确和严格的描述,而自动化则是指在符号系统上施加操作,使得这些操作能够按照既定结构自动执行。
一、计算思维在C语言程序设计中的应用:
1. 抽象的应用:在C语言编程中,抽象通过程序、函数、函数调用、数据类型、常量、变量、数组和链表等元素,对现实世界中的系统、功能、功能调用以及特征或特征组合进行描述。抽象的过程可以看作是对实际系统的建模。在C语言中,变量和常量是系统特征的抽象,数据类型描述了系统特征的取值范围和允许的操作,函数则是对系统功能的抽象。复杂的系统功能可能涉及多层次的调用关系,包括多级调用和递归调用。比如,在处理数值积分时,可能会涉及到对基本数值函数(如正弦、余弦和正切等三角函数)的调用。
2. 自动化应用:自动化在C语言编程中体现在函数内部语句的自动顺序执行,以及函数间自动跳转的调用。这依赖于寄存器如EIP(指令指针寄存器)的支持,它存储下一条要执行指令的地址,并根据指令的存储大小调整其值。程序执行的对象是语句序列,它们在内存中的堆栈区结构下被顺序或非顺序地执行。
二、C语言程序设计中的抽象模块:
C语言程序设计中的抽象模块可以分为几个基本元素,这些元素与现实生活中的一些概念相对应。例如:
- 程序对应于现实生活中的系统。
- 函数对应于系统的功能。
- 函数调用对应于功能调用。
- 数据类型对应于系统特征。
- 一维数组对应于多个相同数据类型的系统特征。
- 多维数组对应于多个相同数据类型的多个系统特征。
- 结构体对应于多个不同数据类型的多个系统特征。
- 链表或结构体数组对应于多个不同类型的多个系统特征的集合。
这些抽象模块为C语言程序员提供了一种方式,通过符号系统对现实世界进行建模,然后通过自动化的方式将这些模型转化为实际运行的程序。
三、C语言程序设计教学的建议和措施:
由于计算思维在C语言程序设计课程中的重要性,教学内容、教学方式和考核内容都应当围绕这一思维方式来设计。
- 教学内容:应当从抽象和自动化的角度出发,强调程序、函数、数据结构的建立和使用,而不仅仅是编写代码的技术层面。
- 教学方式:案例教学是有帮助的,但是要避免单纯工具论的教学现象,鼓励学生深入理解概念背后的原理。
- 考核内容:考核不应只针对代码的编写能力,还应包括对于计算思维的理解,包括抽象问题建模和自动执行程序设计能力的评估。
总体而言,C语言程序设计课程应当强化学生计算思维的培养,以帮助他们不仅能够编写代码,而且能够理解并应用计算原理,为未来在计算机科学领域的进一步学习和发展打下坚实的基础。