初中Python編程教學的困難與解決

張渤 田容光

目前，初中編程教學仍然面臨不少困難，有的是對教材教學內容陌生造成的，有的是對教學起點定位不同造成的。對于編程和算法部分的教學內容，我們首先應該明確這部分教學內容的設計意圖和培養目標，然后考慮根據學情如何具體實施。編程教學的核心是培養學生的學科核心素養——計算思維，那就要明確什么是計算思維，以何內容和方式培養計算思維。

● 明確計算思維的范疇

綜合歐美國家計算科學課程和我國信息技術專家的觀點來看，都提到計算思維是一種跨越數學、工程、計算機等多學科領域的思維方式，所以不能把計算思維的計算簡單理解為“計算機”或者“數據計算”。計算思維的實質是把一個看起來困難的問題重新闡釋成一個我們知道如何解決的問題。由此可以看出，計算思維首先是思維培養，其次才是計算機語言編程問題。

由此可見，教材或教學設計不能拋出具體問題（或項目要求）就提供程序，而是要循序漸進地從提出問題、分析問題、抽象建立模型開始，通過一個一個活動，帶領學生梳理完成項目的具體思路，優化方案，最終實現運用計算機解決實際問題或者設計開發作品。

計算機解決問題的思路完全來自于“人”，所以我們關注的首先是解決問題的思路和方法，不是具體的編程語句或代碼。學生只有有了“想法”，才能告訴計算機怎么做，將來才有可能寫出屬于自己的程序。正因為有了想法，學生才可能讀懂教材上代碼的內涵，而不是單純地記憶程序語句。學生思維水平提升了，才有可能達到知識創新，學會選擇合適的方式分析、解決現實世界的復雜問題，從而真正理解計算機在現實世界中的優勢和局限，才能促進信息技術的發展。

從另外一個角度來看，如果教學時一上來就拿出代碼給學生，反而會限制學生的思維水平和關注點。因為作為初學者，學生不可能用程序代碼這種自己不熟悉的方式來表述自己的解決思路，過早地看到代碼可能會導致其思考焦點轉移到陌生的程序語法學習中去。

● 學習內容的界定

基于項目的學習，是因“需”定“學”的學習方式。完成項目需要用到什么，教材（或教學設計）就提供相應的內容。所以，基于項目的學習，看上去不會像“編程語言教學”一樣，系統地從基礎知識、基本數據類型、基本結構等內容講起。

初中Python教學的定位是體驗和簡單應用，不是系統開發。而且，我們的課程既要早發現、早培養有志于IT行業的從業者，也要考慮到大眾化的群體將來就業需要的基本知識和素養，系統的語言學習不應是中學教學的本意，而且在初中階段有限的時間內也不可能將它完成。所以，我們可以根據學情在教材的基礎上做適當調整，但不宜拓展太多，因為對于普通水平的學生來講，不適合難度過高的程序代碼設計。在教學設計（教材）中能用簡單代碼解決的，力求不用函數或第三方庫等方式，這一方面是避免知識面過大，另一方面是考慮到簡單內容的靈活運用有助于學生思維的培養。

為了面向更多的學生，在進行教學設計時，可以參照教材中基本項目和科學探究、技術探索等不同梯度的內容，根據本地學生的實際情況和評價要求靈活進行選擇，一般情況下基本項目是必學內容，科學探究、技術探索等可以根據學情做一定程度的取舍。考慮到Python的特性，部分內容可以適當增加不同的表述方式，如Python中兩個變量的值交換這種顛覆傳統的方式。但是，這些內容也只是為了引導學生了解Python的設計是靈活的，不能理解為擴大知識面。其實Python有很多更靈活的內容，但是對初中學生來說不易推廣。Python的學習要考慮延續性，初中學生無法做到對Python進行全面系統學習。

對于學習內容的設置，我們不妨看一下這樣一個事例：我們從小學一年級開始學習漢字，但是在不同學段，對識字難度、數量、應用熟練度乃至學習方式等要求都是不同的。學習編程也是如此，不能有一步到位的想法。任何時候，都要清晰地認識到，我們是成年人，學生是未成年人，要考慮他們的思維水平和學習接受能力。正如我們都學習過數學，但是我們沒有都成為數學家一樣，我們不可能通過初中教學讓所有人都成為IT工程師，培養他們具備信息時代數字公民的基本素養才是我們最重要的任務。所以，體驗和簡單應用，是相對符合初中教學要求的。

● 教材應用的靈活性

為了便于初中學生特別是初一年級學生的學習，編程教學的設計需要做很多折中，如縮短變量名，以降低輸入錯誤導致的時間浪費;選擇擲硬幣等簡單生動又具備思維深度的活動，以吸引學生;選擇經典的算法案例，以拓展學生思維等。

當然，大家完全可以根據自己學生的情況進行調整和拓展。任何人都無法做到對同一問題窮盡其解決方案，我們只需要關注教學的核心是培養學生思維即可。所以，通常情況下解決方案只是列舉一例，給學生留下更大的自由空間發揮自己的聰明才智。

還需要注意的是，為了培養學生建立抽象模型的能力，要重點引導學生如何把具體問題抽象成數學問題乃至計算機問題，這是計算思維的根本所在。

● 善用編程語言的靈活性

Python是一門靈活性很強的編程語言，并且隨著人工智能的發展，其發展勢頭極其迅猛。但是，功能強大不等于說它所有的特點都適合教學。例如，使用列表的sort方法可以實現快速排序，但是學生無從知曉排序的原理是什么，對其思維的提升并無益處，所以選擇經典的冒泡排序等算法作為案例進行示范更有價值。通過學習、討論，引導學生了解計算機排序的方法，觀察其優缺點，并提出改進建議。這樣，學生將經歷一個從無到有、從有到優的思維過程，有助于提升其思維水平。類似的案例還有很多，不逐一列舉，提出這個問題的目的不是反對Python的靈活性，而是要說明強大的功能應該在學生掌握基本思維和方法之后給出才是合適的。所以類似的內容，適合在科學探究或技術探索等提升內容中來設計，提供給學有余力的學生。同時，因為不用拓展太多內容，學生就能夠將精力集中于某些基礎內容的學習，可以加深理解并提高學習效果。

教學案例的選擇需要考慮生活化、趣味性、應用價值以及效果反差等多個因素，需要激發學生的求知欲。如采用37%法則了解算法，可能有的教師會很意外，但這樣是為了提醒學生，看似無解的問題不見得就無法優化，只要潛心研究、認真思考，再學習掌握必要的知識，很多問題是可以解決或者優化的。桶排序、素數等內容看起來是比較無聊低效的勞動，但其實都有其存在的價值，并且現在仍然在用，如搜索引擎的關鍵字搜索、大型圖書館的圖書檢索，仍然是桶排序與其他快速排序等方法結合使用，超大素數目前仍在金融行業的加密傳輸中發揮作用。我們的教學要引導學生認識到，算法都有價值，也各有優缺點，通過學習不僅能掌握其特點從而在面對現實問題時，可以做出合理選擇，而且在這個學習過程中可以使自身的計算思維素養得到發展。

總之，我們應該靈活使用教材、設計開展教學，在低年級要重視思維發展，避免只關注語言知識的夯實，掌握多少語法、多少編程技巧都不是重點，讓算法學習生動有趣起來、讓學生思維得到提升才是我們更應該關注的。

蒼山點題

把代碼編程引入初中教材，這是信息技術課程發展的一件大事。其現實意義是，高中已經開始以Python編程為基礎進行各模塊的學習，無論是數據與計算、信息系統與社會，還是數據結構、算法與程序設計、人工智能等，都與編程非常貼近。再者，高中還是擺脫不了高考的限制，及早地從初中甚至小學了解編程、體驗算法是一種積極的課程發展策略。

第一篇文章，針對山東省的初中兩冊教材（各一個單元的算法與程序設計）的編程教學內容進行了教學組織與實踐總結。為什么要進行Python教學其實毋庸置疑，關鍵是如何進行教材處理，如何針對實際進行學時安排，如何對教學內容進行輕重規劃，這些是需要在實踐中不斷嘗試、調整與創新的。本文給我們最大的啟發是，把教材當資源，而不是當教案，教學需要根據實際來組織實施。

第二篇文章，探討了編程教學的幾個核心問題，如計算思維與編程代碼并非是相等的，學習內容不宜系統化進行計算機語言學習，教材設計是提供一種教學的模型并非是窮盡的方案，Python的特色學習要適當，不能過于超出基礎的算法規范等。本文給我們的啟示是，使用教材進行教學設計需要首先明確教材的意圖，與適當的教育觀念、方法相結合，而不是孤立地看教材、盲目地用教材。

編程教育還有很多期待解決的理論問題與實踐問題，如語言代碼學習與程序算法學習的關系如何協調，知識學習與技能培養的輕重如何分配，計算思維如何落地等，希望讀者們也能夠多實踐、多交流，一起讓編程教育更有效益。