计算机教育第3期2012年2月10日27：G642：1672-5913(2012)03-0027-03计算机程序设计教学中的抽象思维能力培养刘卫国，施荣华（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083）摘要：提高学生的程序设计能力是计算机程序设计教学需要解决的关键问题。本文结合教学实践，指出学生的抽象思维能力薄弱是重要的制约因素，从教学方法角度提出培养学生抽象思维能力的途径和方法。关键词：程序设计；抽象思维；能力计算机程序设计的教学关键是培养学生的程序设计能力。我们在教学过程中发现，学生的抽象思维能力薄弱是制约程序能力培养的重要因素。这里的抽象思维能力可以理解为如何从计算机的基本工作原理出发，将具体的解题步骤抽象为一般的解题程序，或者可称为计算机化的思维。人们分析和解决问题的思维活动转化成计算机程序的过程[1]。这就决定了在进行程序设计时的思维方式应该是计算机化的思维，即从计算机工作的角度来设计操作步骤，使问题一步一步地得到解决。2程序设计难在哪里——直观到抽象的1程序设计的本质——“教会”计算机跨越如何解决问题程序设计教学中碰到的普遍现象，是在讲授某一个程序的设计思路（算法）时，学生往往听得懂，但合上书本，要自己来写程序时就犯难了，除了记忆性地罗列一些语句外，难以形成明确的编程思路、编出正确的程序，不知从何下手。但如果能将问题分解，采用各个击破的方式，学生就容易理解。这说明学生习惯于直计算机是在程序的控制下自动工作的，完成各种不同的任务，需要不同的程序。但计算机本身不能形成解决实际问题的程序，而必须由人来编写。在使用计算机求解问题时，必须从计算机工作原理的角度，将实际问题的求解过程用计算机所能理解的程序语言表达成程序，最终计算机执行程序并在程序的控制之下完成解题任务。从这个意义上说，程序设计的本质就是“教会”计算机如何解决问题。程序设计的关键是设计算法。算法是为解决问题而采用的方法和步骤，如果从计算机完成任务的角度，一个计算机程序就是利用程序设计语言对算法的一种实现。本质上讲，程序设计是将观形象思维，面临的主要困难在于直观到抽象、特殊到一般的跨越，所以程序设计教学中如何实现直观思维到抽象思维的转变是需要解决的关键问题。程序设计反映了利用计算机解决问题的全过程，在这个过程中离不开抽象思维[2]。当用计算机对问题进行求解时，首先要对问题进行详计算机教育282012细分析，明确问题的要求，然后要抽象成适合在计算机中表示的数据结构和形式化的数学模型，最后把问题的数学模型或处理需求转化为有效的算法，并编码实现，从而得到问题的结果，这就是计算机的问题求解机制。在这个机制中，面临的主要问题就是对问题进行抽象和形式化，并构建算法[3-4]，这是一个科学抽象过程，所以抽象思维是程序设计的基础。从提高学生的程序设计能力上讲，对学生抽象思维能力的培养十分重要。两个数两两进行比较，使小的在前，大的在后。先考虑第1轮比较：x[1]与x[2]比较，如果x[1]大于x[2]，则将x[1]与x[2]互换，否则不交换。然后，将x[2]与x[3]比较，如果x[2]大于x[3]，则将x[2]与x[3]互换。如此重复，最后将x[n-1]与x[n]比较，如果x[n-1]大于x[n]，则将x[n-1]与x[n]互换，否则不互换，这样第1轮比较n-1次以后，x[n]中必定是n个数中的最大数。再考虑第2轮比较：将x[1]到x[n-1]相邻的两个数两两比较，比较n-2次以后，x[n-1]中定是剩下的n-1个数中最大的，n个数中第二大的3教会学生如何编程序——抽象思维能力如此重复，最后进行第n-1轮比较：x[1]与培养x[2]比较，把x[1]与x[2]中较大者移入x[2]中，x[1]是最小的数。最后x数组按从小到大顺序排序。最后归纳总结如下：用双重循环来组织排序，外循环控制比较的轮数，n个数排序需比较n-1轮，设循环变量i，i从1变化到n-1。内循环控制每轮比较的次数，第i轮比较n-i次，设循环变量j，j从1变化到n-i。每次比较的两个元素分别为x[j]与x[j+1]。又如，程序设计中有一类数字问题。数字问题的提法往往是求某一范围内符合某种条件的数。这一类问题的算法设计思路如下。针对程序设计的难点，教学中应充分考虑初学者的认知特点，从初学者的角...