C语言程序设计的一些教学思维说明

　　计算思维的本质是抽象和自动化。对于 C 语言程序来说，抽象就是使用程序、函数、函数调用以及数据类型、常量、变量、数组和链表等元素描述现实生活中的系统、功能、功能调用以及单个特征或特征组合等，自动化则体现为函数内部的语句在 EIP 寄存器加法操作支持下顺序自动地执行以及函数之间的调用在内存堆栈区支持下自动地进行跳转。最后，针对计算思维的抽象和自动化特征，给出了 C 语言程序设计课程在教学内容、教学方式和考核内容上的一些建议和措施。

　　一、C 语言程序中的计算思维本质之一：抽象

　　有些 C 语言程序设计课程教学的一开始就提倡使用案例教学。这虽然能够使得学生可以迅速进入实际编程环节并建立直观感性认识，但案例教学由于往往出现“程序就是编程工具”的工具论现象，导致出现“只知其然，而不知其所以然” 的学习后果，不利于学生的后续发展。对于 C 语言程序来说，抽象指的是使用符号系统对求解问题进行精确而严格的描述，抽象的过程就是对实际系统建模的过程。实际上，程序是用来描述现实生活中某个实际存在的或不存在的系统。程序就是对系统的抽象。系统之所以存在，是因为系统具有一些关键特征和核心功能。程序中对系统特征进行抽象的就是操作对象，对系统功能进行抽象的就是函数。系统功能往往有多个且存在着复杂的调用关系。例如，求一个函数定积分的功能必然涉及求函数在某一个点的取值功能，如果该函数比较复杂且含有正弦、余弦和正切等三角函数，还需要继续调用求这些三角函数值的功能，形成多级调用；有时函数执行过程中还需要调用本身，形成递归调用。 C 语言程序中的操作对象分为变量和常量。常量是对系统中的取值不变的特征进行抽象，如圆的圆周率；而变量是对系统中取值可以改变的特征进行抽象，如圆的半径。不管是哪类特征，都会有一个取值范围以及所允许的操作。例如，对于课程成绩，其取值范围一般是从 0～100，而允许对该特征进行的操作可以是加法和减法等算术操作以及大于和小于等比较运算；而对于课程名字这一特征，就不能进行加法和减法这样的算术操作。C 语言程序中用来对特征的取值范围及允许的操作进行抽象的概念是数据类型。C 语言程序中的抽象模块如表 1 所示。现实生活中，经常需要描述多个相同数据类型的一个系统特征，如所有同学的高等数学课程的成绩，可以使用一维数组来进行描述；而描述多个不同数据类型的多个系统特征，如学生的姓名、学生的身高和学生的年龄等，可以使用结构体来进行描述；如果要描述多个相同数据类型的多个系统特征，如全班所有同学的高等数学和大学英语课程的成绩，则可以使用二维数组来进行描述。