論高中新課標下Python課程對學生計算思維的培養

劉睦斌

【摘要】計算思維作為新課標下信息技術核心素養之一，現在已經全面走進我國中小學教育之中，這也是全球關注的教育理念。計算思維能夠幫助學生在信息時代，在互聯網時代更好地獲得知識，提高處理知識、篩選知識、鉆研知識的能力。對此，筆者結合粵教版高中信息技術選修模塊《算法與程序設計》的實例進行輔助論述，首先分析Python語言，然后對Python程序設計中蘊含的計算思維進行分析，最后結合新課標分析高中的Python課程教學中計算思維的培養。

【關鍵詞】高中新課標;Python課程;計算思維

計算思維是指涉及運用計算機基礎概念求解問題、設計系統和理解人類行為等涵蓋計算機科學之廣度的一系列的思維活動，即根據計算機科學的相關知識去更便捷、更科學地解決實際問題的一種思維，其結合了計算機與人類的思維，是能夠在廣泛的計算機知識中進行廣度篩選，結合人類的智慧獲得更加便捷地解決手段的一種思維。計算思維已經成為新世紀學生必備的核心素養，尤其是高中學生在面對升學、就業的壓力時，掌握計算思維能夠幫助學生更好地面對未來。

一、Python語言

作為一種簡單的程序設計語言，Python具有非常豐富的庫和優良的拓展性，在平臺上也能夠進行移植。這種語法簡潔、清晰的計算機語言已經走進高中的課本之中。粵教版高中信息技術選修模塊《算法與程序設計》教材中，以VB作為程序設計語言，筆者改用Python語言，相比別的計算機語言，Python上手快、學習難度低，對初學者進行計算機語言學習是很有幫助的。利用Python語言，將精力用在解決問題本身，而不是語言語法的學習。第二大特點就是這類語言是免費開放的，是開源的，使用者能夠隨意地拷貝軟件，閱讀源代碼，這對高中生進行閱讀和學習是有幫助的。在源代碼的基礎上進行改變，將其運用在新的軟件之中。第三大特點是庫豐富。標準的庫內容之外，Python語言還有其他高質量的庫。對比VB語言和C語言，Python語言的基礎性、簡單性、豐富性、開源性等非常適合作為計算機語言的啟蒙展開教學，高中階段學習Python語言具有可行性和自身價值。

二、Python程序設計的計算思維的培養

Python程序設計教學內容富含計算思維的思想內容。當前高中生在面臨升學、就業時，運用到計算機的領域非常多，具備基本的計算思維能夠很好地幫助學生在未來生活、學習之中掌握一片天地。教師在進行程序設計課程教學時，挖掘其中蘊含的計算思維理念，并將其融入其中，將程序設計知識以更加嶄新的方式教授給學生，使得學生能夠更好地掌握這門知識，并理解計算思維的理念，這樣有助于學生更好地運用計算思維尋找問題，發現問題，尋找方法，解決問題。這樣的教育能夠提高學生解決實際問題的能力，也能夠幫助學生提高創新能力，為學生未來學習計算機語言、學習程序設計打下堅實基礎。

Python語言教學過程中，需考慮如何將問題進行分解、簡化，將大問題分解為子問題，這樣便于更好地讓學生理解。計算思維很大程度上與此類似，也是通過簡約、分離、嵌入、啟發等形式，將大型問題簡約化，分解為若干個簡單的問題，降低難度，從而尋找到更好的途徑解決問題。教學實踐中，需要學生更好地從理論知識為切入點，將分層思維融入其中，學生在面對程序設計的理論和計算時，可重點思考如何分解問題、解決問題，如何運用專業的學科知識解決問題。

三、結合新課標分析高中的Python課程教學中計算思維的培養

學習Python語言，它只是過程和工具，計算思維是方向和目的。在實際教學過程中，應有意識地將計算思維擴展、融合、滲透到教學內容中。在進行第二章“程序的基本結構教學活動”時，講解繪制程序界面相關知識。繪制程序界面本身是非常基礎的知識，若不考慮計算思維，按傳統教學方法，這部分內容是很簡單的。但是新課標要求之下，應更加重視培養學生的思維能力。一個程序的界面的內容，與這個程序的核心具有非常緊密的聯系，分層的計算思想在其中也是處處有體現。每一個菜單欄打開之后都可能會有子菜單，子菜單里面可能還會有子菜單，這樣的子菜單層層收縮放進菜單欄的過程就是分層的過程。這就好比學生在學習某項知識，會有一個知識的標題，如數學中的圓的學習?？蓪A的知識分為圓的結構、面積、周長三部分，再細化每個知識點。這樣的計算思維在Python課程之中占比較高，運用這樣的分層的邏輯能夠很好地幫助學生初步掌握Python語言。一般來說，將常用的菜單欄進行講解，對常用的子菜單進行講解，這樣能夠很好地幫助普通學生掌握程序界面。

進行《認識雙分支結構程序》的學習時，首先需要帶領學生回顧上一章學習到的順序結構，再次強調分層思想，這樣有助于學生更好地理解知識，掌握知識。Python程序的學習必須基于計算機實操課程展開，所以進行詳細的分支結構程序講解時必須結合上機操作展開。相對來說，Python程序的學習是信息技術課程教材改版之后的最大變革，除了分層思維，在教學過程中教師也需要重視解決實際問題。信息技術語言程序，將Python替換掉VB語言就是為了更好地幫助學生解決實際問題。新課標要求之下，各項課程也更加“接地氣”，紙上談兵誤國，實際操作解決問題才是得到認可的。學習時教師可引導學生思考，滴滴打車這類軟件是如何設計的呢？這樣的引導，能夠給與計算機更加廣闊的天地，學生能夠基于自己的想法，學習語言程序，嘗試設計出屬于自己的語言程序來解決實際問題。雖然離解決問題會有一定的距離，但具有這樣分層的思維，加上解決實際問題的思維，就能夠很好地掌握這門語言，掌握計算思維，提升自己的邏輯。

在學習第四章“調試程序”內容中，學習排序——冒泡排序和插入排序，引導學生思考計算思維。冒泡法和排序法在數學之中已經有所認識，在Python語言完成前期的編輯工作之后，進行程序的調試，這是非常重要的階段。學習之中，首先帶領學生思考如何更好地設計。舉例來說，在進行塔防類游戲——植物大戰僵尸，這種游戲的關鍵點是植物和僵尸會有相生相克性，經過仔細的設計，每個關卡的僵尸、植物、道具都會有自己的獨特性。在具有初步的編程思維時學生就會思考：植物、僵尸、道具三者是否有規律地進行設計呢？如果我掌握這個規律，如何改善、提高難度，使得游戲更有趣？這樣的引導是基于分層和解決實際問題的綜合考究。但是這種相生相克的邏輯，在學習冒泡和插入時具有一定的幫助。進行程序調試時，這個問題的出現代表著某處出現問題。某處的問題，可能由ABCD四個方面造成，對此，最可能出現問題的是A處，緊接著是B處，然后才可能是C或者D。具備這樣的邏輯，能夠很好地幫助學生解決實際問題。

新課標背景下，每一門課程都應該閃爍著自己的光芒。信息技術作為高中必修學科之一，教師在教學活動中應該高度重視本學科核心素養——計算思維的培養。計算思維邏輯能夠幫助學生更好地理解信息社會中各種各樣的智能設備、系統運行的邏輯，應用計算思維解決實際的問題，并將其運用在未來的生活、學習之中，幫助學生全面提升綜合素質。

參考文獻：

[1]王婷婷. 基于計算思維的非計算機專業開設Python語言程序設計課程的探討[J]. 中國多媒體與網絡教學學報（中旬刊），2020.

[2] 劉紹翰，楊群.“新工科”背景下Python語言教學案例設計——以“Python語言程序設計與問題求解”課程為例[J]. 工業和信息化教育，2018（009）：47-49.