【摘" 要】 計算思維是一種利用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念來進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及理解人類行為的思維活動,它著重培養(yǎng)邏輯思維、抽象思維和算法思維等能力,對提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重大意義。文章通過C++社團活動的實踐,深入探討了如何在社團活動中有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。通過設(shè)計一系列以計算思維為核心的教學(xué)活動,并結(jié)合C++編程語言的特點,展示了如何在實踐中增強學(xué)生的邏輯思維、抽象思維以及問題解決能力。研究結(jié)果表明,參與C++社團活動的學(xué)生不僅能夠掌握C++編程技能,而且能在實踐中加深對計算思維的理解和應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】 C++社團活動;計算思維;邏輯思維;抽象思維
在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,計算思維已經(jīng)成為現(xiàn)代社會中必不可少的基本素質(zhì)之一。計算思維作為計算機科學(xué)中的核心思想,強調(diào)以抽象、自動化、分解和遞歸的方式求解。學(xué)習(xí)C++這門功能強大的編程語言既是語言技能的提升也是計算思維能力的訓(xùn)練。C++社團活動是課堂教學(xué)的拓展,能給學(xué)生帶來更多的實踐機會,是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要手段。
一、C++社團活動對學(xué)生計算思維能力培養(yǎng)的實踐價值
(一)豐富與擴展教育資源
在信息時代快速發(fā)展的背景下,計算思維能力已成為衡量學(xué)生綜合素質(zhì)的重要指標(biāo)之一。C++社團活動作為校園內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的重要途徑,其實踐價值尤為顯著,主要體現(xiàn)在對教育資源的豐富與擴展上。
首先,C++社團活動為學(xué)生提供了多樣化的學(xué)習(xí)資源與平臺。傳統(tǒng)課堂教學(xué)受限于時間、空間及教學(xué)內(nèi)容,難以滿足學(xué)生個性化、多樣化的學(xué)習(xí)需求。而C++社團活動則突破了這些限制,通過舉辦專題講座、編程競賽、項目實踐等多種形式,為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和展示自我的平臺。這些活動不僅涵蓋了C++語言的基礎(chǔ)知識、進階技巧,還涉及算法設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件開發(fā)等多個領(lǐng)域,使學(xué)生在實踐中不斷學(xué)習(xí)成長。
其次,C++社團活動促進了教育資源的共享與交流。社團成員來自不同年級、專業(yè)及背景,他們的交流與互動為教育資源的共享提供了可能。通過團隊合作、經(jīng)驗分享、互助學(xué)習(xí)等方式,學(xué)生可以相互借鑒、取長補短、共同進步。同時,社團還積極邀請校內(nèi)外專家學(xué)者及業(yè)界精英來校進行演講和研討會,為學(xué)生提供與行業(yè)接軌及了解行業(yè)發(fā)展的寶貴機會。這種資源的分享與交流不僅豐富了學(xué)生的知識面、開闊了眼界,還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和探索精神。
最后,C++社團活動推動了教育資源的革新與開發(fā)。在社團活動中,學(xué)生不再是被動的接受者,而是積極的參與者與創(chuàng)造者,他們可以根據(jù)自己的興趣和想法設(shè)計并發(fā)展各種項目、應(yīng)用或工具。這些創(chuàng)新成果不僅展示了學(xué)生的天賦和創(chuàng)造力,還為校園內(nèi)其他同學(xué)提供了更多的學(xué)習(xí)資源與啟發(fā)。同時,社團還鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識運用到解決現(xiàn)實問題中去,并在實踐中不斷探索與創(chuàng)新,從而推動教育資源的更新與提升。
(二)增強社團活動的開放性,促進計算思維能力發(fā)展
C++社團活動以其獨特的開放性,在培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力方面發(fā)揮著不可或缺的作用。這種開放性不僅體現(xiàn)在活動內(nèi)容的廣泛與靈活上,還貫穿于活動形式、參與對象及合作方式的多樣與包容之中。通過進一步強化這一特性,C++社團活動能夠為學(xué)生創(chuàng)造一個更為自由、開放和寬容的學(xué)習(xí)環(huán)境,從而助力他們更好地發(fā)展計算思維能力。
首先,C++社團活動的開放性體現(xiàn)在內(nèi)容的廣泛與靈活上。社團并不拘泥于固定的教學(xué)內(nèi)容和教材體系,而是從學(xué)生興趣和需求出發(fā),靈活確定活動主題與內(nèi)容。從基礎(chǔ)的C++語法學(xué)習(xí)到復(fù)雜的項目開發(fā)、競賽訓(xùn)練,每一個環(huán)節(jié)都蘊含著豐富多樣的學(xué)習(xí)形式。這種靈活性和廣泛性使得學(xué)生能夠根據(jù)自身興趣和能力選擇適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容與路徑,進而充分發(fā)掘潛能和創(chuàng)造力。
其次,C++社團活動的開放性還表現(xiàn)在活動形式的多樣與創(chuàng)新上。社團在傳承傳統(tǒng)課堂講授與實驗練習(xí)的同時,積極引入項目式學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、線上學(xué)習(xí)等新穎的教學(xué)模式和教學(xué)手段。這些新方法的運用不僅提高了教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率,還極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。此外,社團還鼓勵學(xué)生自主組織策劃并開展多種形式的活動,如編程競賽、技術(shù)交流會、作品展示會等,為學(xué)生提供更多展示自我、鍛煉能力的機會。
最后,C++社團活動的開放性還體現(xiàn)在參與方的多樣性與包容性上。社團熱忱歡迎來自不同年級、專業(yè)和背景的同學(xué)加入,無論他們是否具備編程基礎(chǔ)及相關(guān)經(jīng)歷。這種多樣性和包容性使得社團成為一個充滿活力、創(chuàng)造力的群體,為學(xué)生提供了更多的交流與合作機會。在社團里,學(xué)生能夠結(jié)識志趣相投的朋友,學(xué)習(xí)他人的長處與優(yōu)勢,共同迎接挑戰(zhàn)、解決問題,這種協(xié)作與互助精神有助于培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力和社交能力。
二、C++社團活動中培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的實踐方法
(一)基礎(chǔ)編程訓(xùn)練:構(gòu)筑計算思維的基石
在C++社團活動中,學(xué)生計算思維能力的發(fā)展始于基礎(chǔ)編程訓(xùn)練。這一環(huán)節(jié)旨在通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)與練習(xí),使學(xué)生初步掌握C++語言中的基本語法、控制結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)類型等核心知識,為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)奠定堅實基礎(chǔ)。
在具體實踐中,基礎(chǔ)編程訓(xùn)練可采取多種途徑。首先,社團可以定期舉辦C++語言基礎(chǔ)課程,通過課堂講授、實例演示和實驗練習(xí),幫助學(xué)生循序漸進地掌握C++語言的核心概念。例如,在解釋循環(huán)結(jié)構(gòu)時,可以設(shè)計如1~100求和等簡單計算問題,讓學(xué)生通過編寫程序來練習(xí)并理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用方法。這類例題不僅有助于學(xué)生掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本語法,還能鍛煉他們的邏輯思維能力和問題解決能力。
其次,基礎(chǔ)編程訓(xùn)練還可以與在線學(xué)習(xí)資源相結(jié)合。社團可以推薦一些高質(zhì)量的C++學(xué)習(xí)網(wǎng)站、教程和視頻資源,供學(xué)生獨立學(xué)習(xí)。在線學(xué)習(xí)資源豐富且靈活,能夠滿足學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)進度和興趣進行有針對性的學(xué)習(xí)的需求。同時,社團還可以開設(shè)在線答疑、討論區(qū)等活動,為學(xué)生提供及時的技術(shù)支持和交流平臺。例如,在自主學(xué)習(xí)的過程中,如果學(xué)生遇到難以理解的概念或問題,他們可以在討論區(qū)提出,與其他成員或指導(dǎo)老師進行交流和討論,從而加深對知識點的理解和掌握。
除了以上途徑,社團還可以定期舉辦基礎(chǔ)編程測試或比賽,以檢驗并鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。這些考試或比賽不僅有助于學(xué)生查漏補缺、鞏固所學(xué)內(nèi)容,還能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性,增強競爭意識。例如,社團可以組織一場名為“C++基本編程挑戰(zhàn)賽”的活動,要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)解決一系列基礎(chǔ)編程問題。這種競賽方式能夠使學(xué)生更主動地參與到學(xué)習(xí)中去,并讓他們在學(xué)習(xí)成果中獲得成就感和滿足感。
(二)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)訓(xùn)練:深化計算思維的核心
在C++社團活動中,加強學(xué)生對算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)是深化其計算思維能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。算法作為求解問題的程序與手段,與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這一數(shù)據(jù)組織與管理的途徑相輔相成。掌握這兩者,不僅能幫助學(xué)生高效地處理復(fù)雜問題,還能促進其抽象思維、邏輯推理以及創(chuàng)新能力的全面發(fā)展。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo),社團可以組織專門的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程,全面系統(tǒng)地介紹各種常見的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型。這些課程應(yīng)涵蓋排序算法、查找算法、鏈表、樹狀結(jié)構(gòu)和圖形等核心內(nèi)容,并通過具體實例和代碼演示相結(jié)合的方式,幫助學(xué)生深入理解算法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理和應(yīng)用。例如,在講解快速排序算法時,可以通過分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度,以及對比不同排序算法的性能特點,引導(dǎo)學(xué)生深入思考算法的實質(zhì)和優(yōu)化方法。
此外,社團還應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參加算法競賽、編程挑戰(zhàn)等活動。這些活動不僅是檢驗學(xué)生對算法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)掌握情況的有效途徑,還能使學(xué)生接觸到更多的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型,鍛煉其編程和解題能力。社團可以定期舉行內(nèi)部算法競賽,或者組織學(xué)生參與校內(nèi)外組織的算法競賽,為學(xué)生提供一個展示自我、鍛煉能力的舞臺。例如,社團可以組織“算法馬拉松”,讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成一系列算法題目,以競賽方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和競爭意識。
除了競賽活動,社團還應(yīng)鼓勵學(xué)生參與到實際項目開發(fā)中去。項目開發(fā)是算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)運用的重要場景,通過參與項目開發(fā),學(xué)生可以將學(xué)到的算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識應(yīng)用到實際問題的解決中,從而鍛煉自身的實踐能力和創(chuàng)新能力。社團可以聯(lián)合企業(yè)或其他組織共同承擔(dān)項目開發(fā)中的部分實際工作,讓學(xué)生有機會參與到項目中并承擔(dān)部分職責(zé)。例如,社團可以與商家合作開發(fā)校園導(dǎo)航系統(tǒng),讓學(xué)生利用學(xué)過的圖論算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識對路徑規(guī)劃、地圖渲染進行優(yōu)化。
(三)組織項目實踐:將計算思維融入實際運用
組織C++社團活動進行項目實踐,是將學(xué)生已掌握的計算思維知識與技能應(yīng)用于實際情境中的關(guān)鍵途徑。通過參與項目實踐,學(xué)生不僅能夠?qū)⒗碚撝R與實際問題緊密結(jié)合,還能在解決問題的過程中鍛煉團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力以及問題解決能力。
在具體實施上,社團應(yīng)圍繞學(xué)生的興趣和專業(yè)背景,精心設(shè)計一系列項目實踐任務(wù)。這些項目應(yīng)涵蓋軟件開發(fā)、算法優(yōu)化和數(shù)據(jù)分析等多個領(lǐng)域,旨在使學(xué)生在實踐中運用所學(xué)的C++編程技能、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識,以及相關(guān)的計算思維方法。例如,社團可以組織一個名為“智能垃圾分類系統(tǒng)”的項目實踐,讓學(xué)生利用C++語言及相關(guān)算法實現(xiàn)垃圾的分類識別與自動處理功能。在項目實踐中,學(xué)生需要分析垃圾分類的需求及存在的問題,設(shè)計系統(tǒng)的整體架構(gòu)及模塊劃分,并撰寫程序代碼進行測試與調(diào)試。為了確保項目實踐的順利進行,社團可以采取以下措施:首先,提供必要的資源與支持,包括開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器等硬件資源,以及相關(guān)的技術(shù)文檔與參考資料。這些資源與支持有助于學(xué)生更深入地理解項目需求,降低項目開發(fā)過程中的難度與風(fēng)險。其次,邀請校內(nèi)外的專家或企業(yè)導(dǎo)師對學(xué)生進行輔導(dǎo)與幫助。這些專家或?qū)煋碛胸S富的實踐經(jīng)驗與專業(yè)知識,能夠為學(xué)生提供有價值的建議與指導(dǎo),幫助他們解決項目開發(fā)中遇到的難題。最后,舉辦項目評審、展示等活動,并邀請校內(nèi)外教師、學(xué)生、企業(yè)代表等參與評審與觀摩。
在項目實踐過程中,學(xué)生需要充分發(fā)揮計算思維能力,運用邏輯思維、抽象思維來分析問題,設(shè)計解決方案,并利用算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識優(yōu)化程序性能,提高處理效率。同時,學(xué)生還需要結(jié)合創(chuàng)新能力與問題解決能力,以應(yīng)對復(fù)雜多樣的項目需求與挑戰(zhàn)。通過不斷的鍛煉與積累,學(xué)生的計算思維能力將得到進一步提升與深化。
簡而言之,組織項目實踐是將學(xué)生已學(xué)過的計算思維知識與技能整合到實際應(yīng)用中的一種重要方式。通過精心設(shè)計項目實踐任務(wù),提供必要的資源與支持,邀請專家導(dǎo)師指導(dǎo),以及組織項目評審與展示活動,社團能夠有效地幫助學(xué)生將理論知識與實際問題相結(jié)合,鍛煉團隊協(xié)作、創(chuàng)新、解決問題等能力,為學(xué)生的未來學(xué)習(xí)與職業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。
(四)組織比賽與促進交流:深化對計算思維的理解
在C++社團活動中,組織比賽和促進交流是訓(xùn)練學(xué)生計算思維能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。社團應(yīng)經(jīng)常性地組織編程競賽,這些競賽課題經(jīng)過精心設(shè)計,既具有挑戰(zhàn)性又兼具實用性,旨在引領(lǐng)同學(xué)們在解決問題的過程中鍛煉邏輯思維、算法設(shè)計及代碼實現(xiàn)等多方面能力。
編程競賽不僅是對學(xué)生技術(shù)實力的一次全面檢驗,而且能有效激發(fā)學(xué)生的求勝心和創(chuàng)造力。在競賽的實踐中,學(xué)生被鼓勵不斷探索并優(yōu)化解決方法,從而在實踐中深化對計算思維的理解和應(yīng)用。與此同時,還可定期舉辦學(xué)術(shù)交流會,邀請業(yè)內(nèi)專家和優(yōu)秀前輩與學(xué)生分享經(jīng)驗心得。這些交流會為學(xué)生提供一個拓寬視野、深化思考的寶貴平臺,使他們在與專家和前輩的交流中汲取靈感,進一步提升計算思維能力。
在競賽和交流的雙重推動下,學(xué)生的計算思維能力得到了顯著提高。這種提升有助于他們在當(dāng)前的學(xué)習(xí)中取得優(yōu)異成績,也為他們未來的職業(yè)生涯打下了堅實的基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
C++社團活動給學(xué)生搭建了有價值的計算思維能力發(fā)展平臺。通過以計算思維為核心的系列教學(xué)活動與實踐項目設(shè)計,學(xué)生編程能力與綜合素質(zhì)均得到成功提高。在今后的教學(xué)中,學(xué)校和社團組織還需要不斷努力,探索出更加行之有效的教學(xué)方法與手段,以促進計算思維教育向縱深方向發(fā)展。
參考文獻:
[1] 王健. 基于核心素養(yǎng)的算法思維入門與提升應(yīng)用[J]. 中國教育技術(shù)裝備,2022(01):101-102+107.
[2] 謝夢航. 面向小學(xué)編程社團的支架式教學(xué)模式構(gòu)建與實踐研究[D]. 重慶:西南大學(xué):2023.
[3] 劉沛. 面向小學(xué)機器人課程的雙師教學(xué)策略研究[D]. 重慶:西南大學(xué):2022.